浮式起重機（簡稱浮吊）是用于岸與船、船與船之間的過駁裝卸設(shè)備，通常安裝在專用的船體或囤船上。本文以某港口一臺浮吊為檢測對象，進行了靜載和動載兩種狀態(tài)下的應(yīng)力測試，檢測其在1.25倍額定載荷作用下浮吊結(jié)構(gòu)的靜載荷承受能力，檢驗結(jié)構(gòu)件在1.1倍額定載荷作用下結(jié)構(gòu)的動載承受能力。然后判斷其金屬結(jié)構(gòu)是否滿足靜強度和動強度的工作要求，從而避免危險事故的發(fā)生，消除安全隱患。
浮吊金屬結(jié)構(gòu)靜載應(yīng)力測試與分析
檢測方法與設(shè)備
采用聚航科技生產(chǎn)的JHYC靜態(tài)應(yīng)變儀檢測浮吊金屬結(jié)構(gòu)靜載應(yīng)力，并將靜態(tài)應(yīng)變儀連接成半橋電路的形式。儀器精度高、配備專用軟件，應(yīng)變數(shù)值可實時顯示、實時保存，自動生成報表。
應(yīng)力測試步驟
首先，用打磨儀對測試點進行打磨，按要求粘貼應(yīng)變片，再用導(dǎo)線把應(yīng)變片和靜態(tài)應(yīng)變儀相連成半橋電路。根據(jù)表1中的3種工況對浮吊金屬結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵點進行靜載應(yīng)力測試，
其次，按表1所述的靜載應(yīng)力檢測工況操作程序分別測量3個工況下試驗載荷在該部位作用時的結(jié)構(gòu)靜載應(yīng)力。應(yīng)力數(shù)據(jù)結(jié)果見表2，根據(jù)測試結(jié)果分析判斷結(jié)構(gòu)承受靜載的能力是否滿足結(jié)構(gòu)靜強度要求。
靜載應(yīng)力測點布置
浮吊金屬結(jié)構(gòu)靜載應(yīng)力測點的選取，主要是通過分析其實際工作載荷下的金屬結(jié)構(gòu)強度，并結(jié)合其作業(yè)和檢測的歷史記錄以及同類型起重機結(jié)構(gòu)的破壞情況，來確定結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)力部位和危險區(qū)域作為靜載應(yīng)力測點。
根據(jù)上面所述，主要選擇臂架跨中區(qū)域（D、C）、象鼻梁（A、B）、人字架（F、E）、轉(zhuǎn)臺（I、H）、支撐圓筒（J、E）、活配重（G）及大拉桿（L）等處，分別布置應(yīng)力測點、貼應(yīng)變片進行靜載應(yīng)力測量。
浮吊金屬結(jié)構(gòu)靜載應(yīng)力檢測工況及相關(guān)操作見表1。
表1靜載應(yīng)力檢測工況
工況 | 載荷/t | 幅度/m | 操作程序 |
Ⅰ | 0 | Rmin→Rmax | 最小幅度時儀器置“0”，變幅到最大幅度后儀器讀數(shù) |
Ⅱ | Gmax | Rmax | 空載時儀器置“0”提升載荷儀器讀數(shù) |
Ⅲ | 1.25Gmax |
注：1.表中Rmin、Rmax、Gmax分別表示最小幅度、最大幅度和額定起重量；
2. 起重機額定起重量為16t，測試時Gmax實際為15.5t，1.25Gmax為20t。
各工況下靜載應(yīng)力檢測結(jié)果見表2
靜載應(yīng)力檢測結(jié)果見表2
測點 工況 | Ⅰ | Ⅱ | Ⅲ |
A | +6.5 | +42.9 | +61.0 |
B | -14.9 | -42.5 | -60.9 |
C1 | -31.6 | -16.4 | -18.4 |
C2 | +29.3 | -16.6 | -18.8 |
D1 | +30.7 | -12.7 | -3.5 |
D2 | +34.5 | -9.6 | -6.7 |
E1 | -25.7 | -21.3 | -32.0 |
E2 | -23.8 | -23.0 | -33.6 |
F | +14.4 | +15.9 | +24.9 |
G1 | +106.2 | +8.1 | -0.4 |
G2 | +118.8 | -2.9 | +0.1 |
H1 | -10.2 | -13.2 | -13.7 |
H2 | -7.1 | -15.5 | -22.0 |
H3 | +8.4 | +11.4 | +14.4 |
H4 | +8.3 | +14.8 | +18.4 |
I1 | +31.6 | +50.7 | +67.6 |
I2 | +33.1 | +44.6 | +60.1 |
J1 | +19.4 | +33.6 | +45.7 |
J2 | +17.7 | +30.2 | +44.1 |
K1 | -28.2 | -24.1 | -37.5 |
K2 | +13.2 | +21.8 | +19.6 |
K3 | -3.9 | +6.5 | +9.4 |
L | +18.2 | +26.0 | +39.5 |
靜載檢測結(jié)果分析
在起重機臂架幅度從最小到最大的過程中，浮吊最大應(yīng)力出現(xiàn)在配重平衡梁G2測點，應(yīng)力值為+118.8MPa，小于材料的許用應(yīng)力（浮吊材料為Q235，其許用應(yīng)力為170MPa）。
在最大幅度、額定載荷（15.5t）及1.25倍額定載荷（20t）靜載作用下，浮吊最大應(yīng)力部位在轉(zhuǎn)臺根部（I1測點），應(yīng)力值為+67.6MPa。如果將臂架變幅過程中系統(tǒng)自重對測點所產(chǎn)生的應(yīng)力疊加，則I1測點合成應(yīng)力為+99.2MPa，小于材料的許用應(yīng)力。起重機結(jié)構(gòu)在上述工況下的靜強度滿足要求。
浮吊金屬結(jié)構(gòu)動載應(yīng)力測試與分析
檢測方法與設(shè)備
采用聚航科技生產(chǎn)的JHDY動態(tài)應(yīng)變儀對浮吊金屬結(jié)構(gòu)的動載應(yīng)力進行檢測，并且動態(tài)應(yīng)變儀用半橋電路進行接橋。
應(yīng)力測試步驟
首先確定所需布置的應(yīng)力測點，用打磨儀對測點進行打磨并按要求粘貼應(yīng)變片。把動態(tài)應(yīng)變儀、應(yīng)變片、電腦用導(dǎo)線連接成半橋電路，并按照下面所述的檢測工況檢測起重機在1.1倍額定載荷作用下金屬結(jié)構(gòu)承受動載的能力。根據(jù)軟件顯示的應(yīng)力測試曲線，分析判斷結(jié)構(gòu)承受動載的能力是否滿足結(jié)構(gòu)動強度要求。
動載應(yīng)力測點選擇
動態(tài)應(yīng)力測試點布置與上述靜態(tài)應(yīng)力測試點的布置原則類似。此次浮吊動態(tài)應(yīng)力測試點選擇靜載應(yīng)力較大和各個主要構(gòu)件具有典型意義的位置，選擇A、C1、G2、I1、J1、K1測點作為動載應(yīng)力測點。
動載應(yīng)力檢測工況
臂架處在最大幅度，將儀器置“0”，起升1.1倍額定載荷（1.1倍額定載荷為17.6t，測試時實際載荷為17.2t），作上升、制動、下降、制動，再作左右回轉(zhuǎn)動作，然后載荷回到起始位置。
動載應(yīng)力測試結(jié)果及分析
表3動載應(yīng)力檢測結(jié)果
測點 | 最大動載應(yīng)力 峰值/MPa | 穩(wěn)定狀態(tài) 應(yīng)力值/MPa | 對比值 |
A | +47.8 | +45.1 | 1.06 |
C1 | -22.5 | -19.4 | 1.16 |
G2 | -24.0 | -21.5 | 1.12 |
I1 | +64.0 | +60.2 | 1.06 |
J1 | +41.0 | +38.9 | 1.05 |
K1 | -73.0 | -68.5 | 1.07 |
注：這里動態(tài)應(yīng)力穩(wěn)定值是在應(yīng)力峰值附近的范圍取得一個均值，對比值則是動態(tài)應(yīng)力峰值和動態(tài)應(yīng)力穩(wěn)定值的一個比值。
由表3可知，浮吊在最大幅度17.2t載荷動載作用下，最大應(yīng)力峰值出現(xiàn)在圓筒下部（K1測點），此處應(yīng)力峰值為-73.0MPa。各動載應(yīng)力測點應(yīng)力峰值，對比值均在正常范圍內(nèi)，起重機結(jié)構(gòu)動強度滿足要求。
總結(jié)
本文主要介紹了浮吊金屬結(jié)構(gòu)的應(yīng)力測試方法以及測點布置方案，結(jié)果表明該浮式起重機靜載應(yīng)力和動載應(yīng)力均滿足工作要求。
