履帶式起重機(jī)是一種由動(dòng)臂、轉(zhuǎn)臺(tái)、底盤工作 機(jī)構(gòu)及動(dòng)力裝置等組成的自行式起重機(jī)或動(dòng)臂旋轉(zhuǎn) 起重機(jī)，其具有可帶載行走、適應(yīng)性強(qiáng)、通過(guò)性好 及履帶接地面積大等優(yōu)點(diǎn)。通常而言，選擇履帶式 起重機(jī)的評(píng)定指標(biāo)是起重量、起吊高度及工作半徑， 三者存在互相制約的關(guān)系。在吊裝作業(yè)中，控制動(dòng) 作將會(huì)改變履帶式起重機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，并進(jìn)一步影 響到起重機(jī)整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。近年來(lái)，履帶式起 重機(jī)傾覆事件時(shí)有發(fā)生，比如 2015 年 7 月，山東省 某地發(fā)生一起 160t 履帶式起重機(jī)傾覆事故，造成人 員傷亡?？梢?jiàn)，重視對(duì)履帶式起重機(jī)傾覆穩(wěn)定性的 研究具有現(xiàn)實(shí)意義。下面，首先分析履帶式起重機(jī) 傾覆的原因，然后再進(jìn)行受力分析，并在此基礎(chǔ)上 提出預(yù)防起重機(jī)傾覆的措施，以期保證履帶式起重 機(jī)的安全作業(yè)。

起重機(jī)傾覆的原因

從工作原理的角度來(lái)看，履帶式起重機(jī)傾覆的 原因主要是超載或地面不堅(jiān)實(shí)。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，履 帶式起重機(jī)主要采用靜態(tài)分析法，其將瞬時(shí)動(dòng)載荷 看作持續(xù)靜態(tài)作用。同時(shí)，國(guó)內(nèi)規(guī)范普遍從靜態(tài)設(shè) 計(jì)的角度出發(fā)，制定履帶式起重機(jī)的動(dòng)載系數(shù)。應(yīng) 用表明，以上設(shè)計(jì)方法可簡(jiǎn)化整個(gè)分析計(jì)算過(guò)程， 但卻無(wú)法準(zhǔn)確地反映起重機(jī)的實(shí)際工況，且這一缺 陷在大噸位設(shè)計(jì)中尤其明顯。針對(duì)履帶式起重機(jī)的 后翻穩(wěn)定性動(dòng)載系數(shù)，如果依據(jù)國(guó)內(nèi)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)， 則150t履帶式起重機(jī)的軌跡不小于8m，但國(guó)際相 同噸位產(chǎn)品的軌跡卻小于 6m。在實(shí)際作業(yè)中，如果 未準(zhǔn)確估計(jì)起重臂的臂長(zhǎng)或未確定起重機(jī)的載重， 都有可能因載重比額定起重量大而引起履帶式起重 機(jī)傾覆。針對(duì)2015年7月發(fā)生的一起160t履帶式 起重機(jī)傾覆事故，技術(shù)鑒定結(jié)果如表 1 所示。 通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，該履帶式起重機(jī)傾覆事故的成 因包括直接、間接原因。其中，直接原因?yàn)槁坊?span>

   的水平度不夠引起吊臂傾斜，同時(shí)在起吊時(shí)歪拉斜 吊導(dǎo)致側(cè)向屈曲變形，并在回轉(zhuǎn)慣性載荷的作用下 出現(xiàn)附加側(cè)向載荷，如此在作業(yè)基礎(chǔ)突發(fā)異常時(shí)， 側(cè)向瞬時(shí)載荷將比起重機(jī)受力構(gòu)件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)限值 高，繼而引起吊臂根部斷裂，并最終導(dǎo)致履帶式起重 機(jī)傾覆；間接原因主要包括現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)條件差、未指定 科學(xué)的吊裝方案及起重機(jī)操作人員的經(jīng)驗(yàn)不足等。

起重機(jī)抗傾覆穩(wěn)定性模型驗(yàn)證

履帶式起重機(jī)的技術(shù)參數(shù)以起重力矩或起重量 為主。為了驗(yàn)證起重機(jī)抗傾覆穩(wěn)定性模型是否正確， 本案以 160t 履帶式起重機(jī)為例并仿真分析其技術(shù)參 數(shù)。其中，160t 履帶式起重機(jī)的主臂長(zhǎng) 18m、仰角 最大值65°、起重量額定值50t及起升速度1.05m/s。 依據(jù) GB/T3811-2008，吊鉤式臂架起重機(jī)的起升動(dòng) 載系數(shù) 2 ? 滿足下列方程式： qv2 2min 2 ? ? β = + 其中， 2min ? 表示對(duì)應(yīng)于起升狀態(tài)等級(jí)的最小起 升動(dòng)載系數(shù)； 2 β 表示以起升狀態(tài)等級(jí)為依據(jù)設(shè)定的 系數(shù)； q v 表示起重機(jī)在穩(wěn)定時(shí)的起升速度。據(jù)此， 計(jì)算得出 2 ? 為 1.46。履帶式起重機(jī)起升鋼絲繩拉力 曲線的峰值為1.41。通過(guò)與依據(jù) GB/T3811-2008 計(jì)算的結(jié)果值相比，差值約為 2%。因?yàn)閮煞N計(jì)算結(jié) 果的誤差值在規(guī)定范圍內(nèi)，表明可運(yùn)用該模型來(lái)進(jìn)行履帶式起重機(jī)的受力分析。

起重機(jī)的受力分析

在分析履帶式起重機(jī)的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)穩(wěn)定性時(shí)，通 過(guò)簡(jiǎn)化起重機(jī)為長(zhǎng)方形來(lái)簡(jiǎn)化分析過(guò)程，具體如下。

 靜態(tài)穩(wěn)定性分析 所謂靜載荷，其指的是重物處在勻速起升或靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)的載荷。我國(guó)目前通常采取力矩法來(lái)對(duì)履帶式起重機(jī)的傾覆穩(wěn)定性進(jìn)行靜態(tài)校核。力矩法主要根據(jù)傾覆力矩總和與穩(wěn)定力矩總和的關(guān)系來(lái)判斷 履帶式起重機(jī)是否處在穩(wěn)定狀態(tài)，即當(dāng)傾覆力矩總 和比穩(wěn)定力矩總和小時(shí)，起重機(jī)處在穩(wěn)定狀態(tài)，而 當(dāng)傾覆力矩總和比穩(wěn)定力矩總和大時(shí)，起重機(jī)處在 不穩(wěn)定狀態(tài)。針對(duì)力矩法中涉及的穩(wěn)定力矩與傾覆 力矩，穩(wěn)定力矩通常取決于起重機(jī)自重載荷，而傾覆力矩僅不與起重機(jī)自重載荷有關(guān)。在計(jì)算履帶式 起重機(jī)的抗傾覆穩(wěn)定性時(shí)，將相關(guān)性系數(shù)加入其中 可提高最終計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。履帶式起重機(jī)抗傾覆力矩∑M 的計(jì)算方程式如下： 0= + + + ≥∑ G G P P i i j j M K M K M K M K M 其中， G M 表示起重機(jī)的自重； P M 表示起重機(jī) 的起升載荷； i M 表示起重機(jī)水平慣性的載荷； j M 表示起重機(jī)在風(fēng)力作用下的傾覆線載荷； G K 表示起 重機(jī)自重載荷系數(shù)； P K 表示起重機(jī)起升載荷系數(shù)； iK 表示起重機(jī)水平慣性載荷系數(shù)； j K 表示起重機(jī)在 風(fēng)力作用下的傾覆線載荷系數(shù)。 在無(wú)風(fēng)靜載條件下，履帶式起重機(jī)抗傾覆力矩 ∑M 的計(jì)算方程式如下： ( ) ( ) 0 0 21 = + ? ? + +∑ M G b c Q R b ?? 其中，Q 表示作用載荷，GB/T3811-2008 規(guī)定 Q P F Q 0.1251. = + 1.25 Q P F Q 0.1251. = + ( Q P 表示起重機(jī)在不同幅度下的 最大起升載荷；從力矩相等原理可知， b F G 1/2= ； Gb 表示起重機(jī)主臂的質(zhì)量）； b 表示傾覆邊長(zhǎng)度 的 1/2； c 表示回轉(zhuǎn)中心距離整機(jī)重心的長(zhǎng)度； G 表示整機(jī)質(zhì)量； R 表示幅度。據(jù)此可得，履帶式 起重機(jī)的穩(wěn)定力矩和傾覆力矩分別為 ( ) 1G b c + ? 、 (1.25 0.05 )( )2 P G R b bQ ? + ? 。 3.2? 動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性分析 研究發(fā)現(xiàn)，針對(duì)某些受時(shí)間限制明顯的傾覆因 素，即使履帶式起重機(jī)處在靜態(tài)穩(wěn)定性的失穩(wěn)狀態(tài) 下，其仍能維持穩(wěn)定狀態(tài)，其原因如下：在起重機(jī) 傾覆前，傾覆因素的作用時(shí)間不能繼續(xù)發(fā)揮作用。

對(duì)于上述穩(wěn)定性，通常稱作動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。針對(duì)履帶 式起重機(jī)的的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，需要考慮的重點(diǎn)是傾覆 時(shí)起重機(jī)的位增能量與傾覆因素的最大 / 小能量的 關(guān)系，從而判定起重機(jī)究竟出在何種傾覆穩(wěn)定性狀 態(tài)下。圖1所示為履帶式起重機(jī)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性圖示。 在圖 1 中，用一個(gè)長(zhǎng)方形的物體來(lái)描述履帶式 起重機(jī)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。其中，如果傾覆因素的最大 /小能量E＜G＜△h，表明起重機(jī)處在穩(wěn)定狀態(tài)下

    目前，履帶式起重機(jī)被廣泛應(yīng)用在吊裝施工中，因此保證起重機(jī)的安全作業(yè)是關(guān)注的焦點(diǎn)。本案主要分析了履帶式起重機(jī)抗傾覆穩(wěn)定性，研究結(jié)果如下：一是履帶式起重機(jī)發(fā)生傾覆的主要原因是設(shè)計(jì) 方法存在問(wèn)題，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果對(duì)起重機(jī)真實(shí)工況的反映失真，繼而引起起重機(jī)超載傾覆；二是與 GB/ T3811-2008中計(jì)算模型的計(jì)算結(jié)果相比，履帶式 起重機(jī)抗傾覆穩(wěn)定性模型的計(jì)算結(jié)果偏差不大，表明將該模型應(yīng)用在起重機(jī)受力分析中具有科學(xué)性。 綜上研究，提出如下方面來(lái)防止履帶式起重機(jī)發(fā)生 傾覆事故：（1）制定科學(xué)的吊裝方案，即：在安排作業(yè)進(jìn)度時(shí)，將環(huán)境、人員、設(shè)備及工程實(shí)際等因素考慮其中，并針對(duì)作業(yè)進(jìn)度的影響因素，采取有 效的應(yīng)對(duì)措施或適時(shí)做出調(diào)整。（2）重視人才培養(yǎng)， 其中包括起重機(jī)操作人員、設(shè)計(jì)人員及管理人員等 的培養(yǎng)。履帶式起重機(jī)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的操作人員及管理 人員都應(yīng)具備快速準(zhǔn)確識(shí)別并控制危險(xiǎn)源的能力， 而設(shè)計(jì)人員應(yīng)采取科學(xué)的方法來(lái)校核起重機(jī)抗傾覆 穩(wěn)定性。（3）規(guī)范作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管理，比如在施工前， 組織開展技術(shù)交底；從環(huán)境因素、路基及地質(zhì)條件 等角度進(jìn)一步完善吊裝方案；建立完善的吊裝作業(yè) 質(zhì)量體系，并在規(guī)定條件下開展吊裝作業(yè)等。（4） 按要求處理路基，以保證起重機(jī)基礎(chǔ)的傾斜度在允許范圍內(nèi)，注意一旦在作業(yè)中出現(xiàn)異常，應(yīng)暫停作業(yè)， 并查明原因及徹底排查隱患。 總之，為了實(shí)現(xiàn)履帶式起重機(jī)的安全生產(chǎn)目標(biāo)， 應(yīng)堅(jiān)持“理論與實(shí)際結(jié)合”的原則，即在深入分析 起重機(jī)抗傾覆穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，制定與工程實(shí)際相 符的吊裝方案，以防止履帶式起重機(jī)發(fā)生傾覆事故。