港口大型起重機在遭遇大風的襲擊時經(jīng)常會發(fā)生事故， 在很多情況下都是由于起重機在風力的影響下發(fā)生加速移動，然后與相鄰的碼頭機械發(fā)生相撞，或者是與其它障礙物等相沖擊而導(dǎo)致設(shè)備坍塌。根據(jù)在實際情況中所發(fā)生的風災(zāi)事故，對港口門座式起重機造成的損害大致可以分為三種： 整機滑移導(dǎo)致設(shè)備整體傾覆、金屬結(jié)構(gòu)件的局部失穩(wěn)變形以及由風振等原因引起的門機結(jié)構(gòu)件疲勞斷裂。本文針對這三 種形式進行原因分析和研究，討論并提出相應(yīng)的防治方法。

整機滑移導(dǎo)致整機傾覆原因及防治：

門座式起重機滑移導(dǎo)致整機傾覆門機傾覆有兩種，一種是門座式起重機在遭受大風侵襲 時，被大風直接吹倒，造成門座式起重機原地傾覆。另一種 是整機發(fā)生滑移，由于門座式起重機在水平方向上所受風的作用力超過了門座式起重機滑動所克服的阻力，起重機被風 吹動并沿大車軌道移動，積蓄了大量的動能，當撞上相起重機或在高速溜車過程中，遇到障礙物，被絆倒。整機發(fā)生滑移是港口大型起重機發(fā)生傾覆的主要形式。

門座式起重機遭受風載荷傾覆的原因：當起重機傾覆力矩>穩(wěn)定力矩時，門座式起重機直接傾覆當門座式起重機遭受大風侵襲時，由于瞬間作用在門座式起重機上的強風，會使門機出現(xiàn)上拔力現(xiàn)象，導(dǎo)致門座式起重機出現(xiàn)零腿壓甚至負腿壓，也就是產(chǎn)生的傾覆力矩大于 門座式起重機本身自重和防風系纜負責裝置系固力產(chǎn)生的穩(wěn)定力矩之和，即覆力矩大于臨界值，造成門座式起重機直接原地傾覆。

M_G+M_防＜M_風

式中：M_G——門座式起重機自重產(chǎn)生的穩(wěn)定力矩；

M_防——門座式起重機防風系纜裝置防風拉力產(chǎn)生的穩(wěn)定力 矩；

M_風 ——門座式起重機遭受強風產(chǎn)生的傾覆力矩。

當起重機傾覆力矩≤穩(wěn)定力矩時，門座式起重機溜車間接傾覆當門機自身重量所產(chǎn)生的穩(wěn)定力矩大于或等于風載荷作用在門座式起重機上而產(chǎn)生的傾翻力矩時，門機在一般狀況 下雖然不會原地被大風直接吹倒，但是當配備的防止門機做水平移動的安全措施完全喪失功能后，門機會沿著軌道方向被風吹動發(fā)生溜車，由于自身重量的原因，當具有一定速度后，其蓄積的動能就相當巨大，很難再被阻止，當撞到相鄰設(shè)備必然會發(fā)生垮塌，或撞到碼頭車檔等障礙物之后，另一側(cè)門腿會被抬起，當整機重心轉(zhuǎn)移到門機基距以外時，就發(fā)生了傾翻事故。

門座式起重機傾覆的預(yù)防措施： 在詳細了解門機在大風作用下的傾翻主要原因，我們也就能制定具有針對性很強的防范措施。

①嚴把設(shè)計制造關(guān)，從設(shè)計源頭抓起，加強對門座式起 重機技術(shù)規(guī)格書中防范裝置和性能的審查。防風設(shè)計時應(yīng)合理且兼顧整體，無論在怎樣的工況條件下，風載荷造成的傾 覆力矩不能大于門機自身的穩(wěn)定力矩，也就是滿足FEM（歐 洲 機 械 搬 運 協(xié) 會 標 準 ）、《 起 重 機 設(shè) 計 規(guī) 范 》 的 GB/T3811-2008版本和《港口裝卸機械風載荷計算及防風 安全要求》的 JT/T30-2008 版本中相關(guān)的規(guī)定和要求。在 最大風速和風壓的選取時，除了按上述范圍要求的選取外，各港口還應(yīng)根據(jù)本地區(qū)資料記載的最大風速數(shù)據(jù)加上一定安全系數(shù)后合理選取。

②防風系纜設(shè)計時必須考慮具有有效的調(diào)節(jié)收緊功能。 在抗強風指令發(fā)出后，防風系纜必須收緊，使細纜鋼絲繩具 有一定的預(yù)緊力，防止在強風沖擊下，因門機竄動繃斷防風 系纜裝置的鋼絲繩，導(dǎo)致門機整機穩(wěn)定性被大大削弱，從而 引發(fā)門機傾翻。

③防風系纜裝置拉耳應(yīng)直接固定在門座式起重機的門腿 上，切忌固定在門座式起重機的行走臺車結(jié)構(gòu)上，以免大車 結(jié)構(gòu)與整機發(fā)生拉斷脫節(jié)現(xiàn)象。
 ④必須要保證門機的大車錨定插板與預(yù)埋的錨定插座里 的空隙不能太大，行走車輪的楔型塊務(wù)必要塞到指定位置以及保證大車制動器和夾輪器（或頂軌器）要發(fā)揮有效的制動功能等。

門座式起重機金屬結(jié)構(gòu)局部變形焊縫開裂原因及防治：

門座式起重機構(gòu)件的局部失穩(wěn)的原因門座式起重機很多結(jié)構(gòu)件都采用了薄板組合而成，承載 有壓應(yīng)力、剪切應(yīng)力或局部壓應(yīng)力作用構(gòu)件的翼板和腹板。 對于厚度偏小的薄型板材，在其應(yīng)力值上升到一定數(shù)值后，板材平面穩(wěn)定的平衡狀態(tài)就會逐漸消失。加上一點點的干擾 因素，例如震動、外加載荷或來自穩(wěn)定平面以外的力等，就會使板材發(fā)生波形屈曲。而且在外界干擾消失后，板材無法 復(fù)原到初始的平面平衡，我們將這種現(xiàn)象被定義為構(gòu)件的局 部失穩(wěn)。構(gòu)件的局部失穩(wěn)會導(dǎo)致相關(guān)區(qū)域的承載能力下降，從而消弱了構(gòu)件的截面性能，增大了構(gòu)件的變形量，降低了 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)的力學性能，最終破壞了構(gòu)件的結(jié)構(gòu)。

 門座式起重機構(gòu)件的局部失穩(wěn)的防治措施：

門機構(gòu)件的穩(wěn)定性對整機工作性能和承載能力都有重要的影響。如果門機的結(jié)構(gòu)件發(fā)生局部失穩(wěn)現(xiàn)象，將大大滴降低設(shè)備的工作能力和結(jié)構(gòu)件的力學性能。為了防止局部失穩(wěn)所帶來的構(gòu)件破壞，在薄壁構(gòu)件的設(shè)計上，我們須保證板件的局部屈曲抗力大于或等于整個構(gòu)架的屈曲壓力，即構(gòu)件的 局部穩(wěn)定性是保證門機整體穩(wěn)定性的前提。 為了提高構(gòu)件的局部穩(wěn)定性可采取的措施：

適當增加板材厚度，合理控制板材的寬厚比值；

采用增加筋板和肋板，起到局部加強作用，以此增加 結(jié)構(gòu)件的局部的抗屈曲性能。

門座式起重機結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)件的疲勞破壞原因及防治措施：

門座式起重機四連桿結(jié)構(gòu)特點 隨著門機的大型化發(fā)展，門機的幅度和起重量不斷增加， 這就導(dǎo)致在設(shè)計四連桿時，其結(jié)構(gòu)尺寸也相應(yīng)地增長。這些細長比增大的柔性構(gòu)件具有較低的振動頻率，因而對風載荷作用非常敏感，在風力的作用下非常容易發(fā)生振動和變形的情況，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)件的疲勞損壞。近年來，由風振引起的細長構(gòu)件的疲勞而損壞問題也時有發(fā)生，對港口碼頭的安全生產(chǎn)造成了極大的威脅。

構(gòu)件的風振影響原因

經(jīng)研究門座式起重機大拉桿的固有頻率都大1HZ我們平時遇見的風速多在 10～30m/s 之間，而脈動風的頻率段約為0.018～0.054Hz之間，遠遠低于普通結(jié)構(gòu)件的固有頻率。所以在日常風速范圍內(nèi)，順風向的陣風脈動無法造成結(jié)構(gòu)件的共振響應(yīng)，也不會對門機結(jié)構(gòu)造成巨大的威脅。 而當作用在結(jié)構(gòu)件上的脈動風為橫風向時，則會在結(jié)構(gòu)表面的兩側(cè)背后引起接替渦旋，而且會發(fā)生交替脫落，形成所謂的卡門渦旋。結(jié)構(gòu)物表面的壓力會隨著卡門渦旋的發(fā)生而發(fā)生周期性變化，從而導(dǎo)致作用在結(jié)構(gòu)件上的力也是周期性變化的，且力的作用方向垂直于風向，這就是我們通常所稱的橫風向作用力。在橫風向力的作用下，構(gòu)件會發(fā)生垂直于風向的振動，這種振動是由于交替渦流引起的，按發(fā)生原因又稱為渦激振動。在風載荷引起的各種振動響應(yīng)中，導(dǎo)致構(gòu)件破壞的主要因素是由渦流脫離引起的橫風向振動。風振 動作用的不斷重復(fù)發(fā)生，最終導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)件的疲勞損壞。

風振的防范措施 門座式起重機的四連桿機構(gòu)，特別是大拉桿結(jié)構(gòu)的固有頻率較低，受對風載荷作用的影響很高，容易產(chǎn)生風振響應(yīng)。所以主要針對大拉桿這類細長構(gòu)件進行防范。通過破壞渦旋 脫落的規(guī)律性的這種方法，可以避免橫風向共振的產(chǎn)生要達到這一目的，其中一種方法就是在結(jié)構(gòu)件的特定表面加裝干擾設(shè)施。目前普遍應(yīng)用且比較有效的干擾器有螺旋箍條、帶空的套筒、擾流板等，但是各種干擾器的布置形式需要通過實驗驗證，以取得最好的效果。 在設(shè)計門座式起重機時盡量避免采用圓形桿件，盡可能采用矩形截面的結(jié)構(gòu)，可以在大拉桿結(jié)構(gòu)上采取開減振孔的形式（如圖1），既可以減少迎風面積，直接降低風的作用力， 也可以改變形狀，破壞渦旋脫落的規(guī)律，避免橫風向的共振發(fā)生。

門座式起重機在風載荷作用下，會發(fā)生整機滑移導(dǎo)致整機傾覆、金屬結(jié)構(gòu)局部變形焊縫開裂以及起重機結(jié)構(gòu)件疲勞 破壞這三種破壞形式。本文通過對這三種破壞形式的原因分析，提出相對應(yīng)的防范措施與防治手段，最大程度地避免發(fā)生此類破壞情形。

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