塔式起重機鋼結構可靠性研究.pdf

1、塔機具有工作效率高、回轉半徑大和起升高度較高的特點,在工業(yè)和民用建筑領域得到了廣泛應用,已成為建筑行業(yè)必不可少的施工設備。據不完全統(tǒng)計,全國各建筑施工單位使用的塔機中有相當數(shù)量是二十世紀六十、七十年代設計、生產的應屬于淘汰的機型,而且這些塔機服役時間已經很長,部分已達20～30年,隨著使用時間的延長,塔機必然存在安全隱患,由此可能引發(fā)嚴重的安全事故。因此這些還在服役的老舊塔機能否繼續(xù)安全服役以及還能安全可靠服役多長時間,已成為塔機使用單

2、位和主管部門十分關注的一個問題。如果把還能繼續(xù)安全使用的塔機強制報廢,不僅會給企業(yè)造成巨大的經濟損失,而且會給國家造成嚴重的資源浪費,但是讓不能繼續(xù)安全服役的塔機繼續(xù)工作,就會給企業(yè)職工人身安全帶來嚴重的隱患,甚至造成機毀人亡的慘劇。由于我國目前還沒有統(tǒng)一的塔機使用報廢年限和塔機鋼結構件可靠性預測標準,因此研究這類老舊塔機繼續(xù)工作的可靠性顯得十分迫切重要。本文正是在這樣的背景下,研究了塔機鋼結構在使用一定年限后,繼續(xù)使用的可靠性,并根據

3、可靠性來判斷該塔機是否還能安全地工作,從而為行業(yè)主管部門判斷塔機報廢提供理論支持。根據結構可靠性相關理論,結合塔機鋼結構的實際情況,本文開展了以下研究工作。①根據結構可靠性應力—強度干涉模型,即只有在結構強度大于作用在其上的應力時,結構才能安全工作的原理,結合塔機鋼結構工作時受到交變載荷作用以及鋼結構材料強度隨服役時間增加而衰減的特點,推導了適用于塔機鋼結構可靠性計算的數(shù)學模型。②根據塔機工作時,載荷變化不定的實際情況,參照GB/T17

4、806-1999定義了塔機的一個工作循環(huán),該工作循環(huán)基本包含了塔機實際工作過程中的各種起升工況,模擬塔機在實際工作過程中鋼結構的應力,并根據塔機的一個典型工作循環(huán)推導了工作過程中各個階段作用在塔機吊臂上的外載荷,為進行吊臂的應力—時間歷程有限元分析奠定了基礎。③在有限元軟件ANSYS中建立QTZ25塔機吊臂的模型,對加載情況下的吊臂,進行了動態(tài)分析,得到了吊臂鋼結構在工作過程中的應力—時間歷程,確定吊臂工作時的危險截面。通過雨流計數(shù)法統(tǒng)