专利名称：塔式起重机附着安全性检测方法
技术领域：
本发明涉及建筑 施工机械的安全判别技术领域，具体涉及一种针对塔式起重机附着装置在使用过程中现场安全性的检测方法。
背景技术：
塔式起重机是建筑施工中常用的垂直运输机械，通常也简称为塔机。当受施工现场条件限制或受建、构筑物形状影响，有时塔机需要加以附着。附着装置可以采用附着架或钢丝绳，例如大桥索塔施工中的附着架和热电厂冷却塔施工中在塔内采用的钢丝绳软附着系统。这类附着装置具有明显的柔性特征，如果失效会造成严重的塔机倒塌事故。随着我国建设事业的高速发展，超大超高建、构筑物越来越多，施工现场特大、超高型塔机的使用率也越来越高，经常会遇到塔机超高、多跨附着的情况。因此，附着后的塔机使用安全性是工程上迫切需要解决的问题。根据中华人民共和国建设部2008年第166号令《建筑起重机械安全监督管理规定》的有关规定，塔机安装完毕后，应经检测验收合格后方可投入使用。根据国家标准(GB/ T5031-2008)《塔式起重机》所规定的项目，检测主要针对独立状态塔机。当塔机附着时，因附着装置柔性增大，在独立状态检测调试的力矩限制器和起重量限制器设定值不能确保附着状态的塔机使用的安全性。通过施工现场调查发现，在设计附着装置时，通常是按《塔式起重机设计规范》 (GB/13752-92)，引入动载系数后仅对塔机系统作静力学验算，甚至有的是按刚性附着计算。由于这类附着装置是临时设计和一次性使用，没有经过试验的验证，如果塔机附着装置的计算刚度系数与实际使用情况存在较大偏差，则塔机使用中附着装置的受力和塔机塔身的静、动态内力及变形均会与设计值严重不符，甚至可能超过允许的限值而导致重大事故的发生。塔机柔性附着时，静、动态特性都会随附着装置刚度系数的改变而发生变化。被附着结构的变形也将对塔机使用的安全性产生影响。通用有限元分析软件(如ANSYS、ADINA、 ABAQUS、MSC等)具有强大的力学分析功能，但用于塔机结构需要采用直接生成法建模，对特大型、超高附着的塔机，需要输入数以千计的杆件和节点参数，不仅工作量大、繁琐、容易出错，而且模型一旦生成，每次改动都非常困难。因此，对于不同的塔机结构，每次都需要重新建模，在施工现场推广使用的难度较大。另外，大型有限元分析软件对施工领域的工程技术人员来说也难于学习和掌握，这也是对附着装置改型设计时普遍未使用有限元分析软件加以力学分析的一个重要原因。根据国内外文献检索，极少有关于柔性附着式塔机静、动力学分析的详细研究资料，更未有可用于现场测试且对塔机附着装置和塔身强度、刚度进行校核的实用方法。针对这类临时性附着装置的使用，非常需要一种简便并能结合现场的安全测试方法，对塔机系统进行振型参数识别，同时对塔机塔身及附着系统的静、动态应力进行分析，对强度和刚度进行校核的方法，以便能及时发现附着装置使用中存在的安全隐患，采取对应措施，确保塔机的使用安全。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的是提供一种简单实用、能在施工现场对塔式起重机进行安全检测的塔式起重机附着安全性检测方法，以便能及时发现附着装置使用中存在的安全隐患。为实现上述目的，本发明采用了如下技术手段塔式起重机附着安全性检测方法，包括如下步骤a)建立塔式起重机的数学结构模型，通过该数学结构模型确定塔式起重机的塔顶系统与塔身及附着装置位置的力传递关系；b)运行塔式起重机的起重小车至起重臂的末端部，让起重小车起升机构的吊重为 mw，mw小于或等于起重臂末端部额定吊重mWmax的1/2，操作起升机构使吊重从距离地面3 5米高度以工作速度下降至距地面1 1. 2米高度时制动停止，使塔式起重机振动，测量其振动周期Tw ；c)运行塔式起重机的起重小车至起重臂的末端部，让起重小车的起升机构分两次吊重重量为不同的％(1)和mw(2)，Mw(l)和^(2)均小于或等于起重臂末端部额定吊重mWmax 的1/2，分别操作起升机构使吊重从距离地面3 5米高度以工作速度下降至距地面1 1.2米高度时制动停止，使塔式起重机振动，测量两次振动时吊重在竖直方向的最大振幅 Xff(I)和 Xw⑵；d)运行塔式起重机的起重小车至起重臂的最大吊重对应的最大幅度位置，让起重小车的起升机构分两次起吊重量为不同的mM(l)和mM(2)，Mm(I)和Mm(2)均小于或等于起重臂最大额定吊重mfcax的1/2，分别操作起升机构使吊重从距离地面3 5米高度以工作速度下降至距地面1 1. 2米高度时制动停止，使塔式起重机振动，测量两次振动时吊重物在竖直方向的最大振幅Xm(I)和Xm(2)；e)根据步骤b)测量的振动周期Tw，按以下公式运算得到塔式起重机数学结构模
型的固有振动频率ω 2π
权利要求
1.塔式起重机附着安全性检测方法，其特征在于，包括如下步骤a)建立塔式起重机的数学结构模型，通过该数学结构模型确定塔式起重机的塔顶系统与塔身及附着装置位置的力传递关系；b)运行塔式起重机的起重小车至起重臂的末端部，让起重小车起升机构的吊重为％， mw小于或等于起重臂末端部额定吊重mWmax的1/2，操作起升机构使吊重从距离地面3 5 米高度以工作速度下降至距地面1 1. 2米高度时制动停止，使塔式起重机振动，测量其振动周期Tw ；c)运行塔式起重机的起重小车至起重臂的末端部，让起重小车的起升机构分两次吊重重量为不同的％(1)和mw(2)，Mw(I)和^(2)均小于或等于起重臂末端部额定吊重mWmax的 1/2，分别操作起升机构使吊重从距离地面3 5米高度以工作速度下降至距地面1 1. 2 米高度时制动停止，使塔式起重机振动，测量两次振动时吊重在竖直方向的最大振幅Xw(I) 和Xw⑵；d)运行塔式起重机的起重小车至起重臂的最大吊重对应的最大幅度位置，让起重小车的起升机构分两次起吊重量为不同的mM(l)和mM(2)，Mm(I)和Mm(2)均小于或等于起重臂最大额定吊重mfcax的1/2，分别操作起升机构使吊重从距离地面3 5米高度以工作速度下降至距地面1 1. 2米高度时制动停止，使塔式起重机振动，测量两次振动时吊重物在竖直方向的最大振幅Xm(I)和Xm(2)；e)根据步骤b)测量的振动周期Tw，按以下公式运算得到塔式起重机数学结构模型的固有振动频率ω
2.根据权利要求1所述的塔式起重机附着安全性检测方法，其特征在于，所述塔式起重机的数学结构模型中，塔身固定在地面的位置、塔身顶部以及塔身连接附着装置的位置均作为塔身的支撑节点，塔身每相邻两个支撑节点之间的部分作为一个塔身跨段；每个塔身跨段的顶端支撑节点截面的静态位移y、静态转角Φ、静态弯矩M和静态剪力 Q与该塔身跨段的底端支撑节点截面的静态位移％、静态转角Φ。、静态弯矩Mtl和静态剪力 Q0的传递关系如下
3.根据权利要求2所述的塔式起重机附着安全性检测方法，其特征在于，所述步骤g) 中，“由刚度系数K确定塔式起重机塔身连接附着装置位置截面的静态弯曲应力ο ”的具体方法是gl)根据刚度系数K求得塔身顶部的静态位移、静态转角、静态弯矩和静态剪力； g2)由于每塔身跨段的底端支撑节点即为其下一塔身跨段的顶部端支撑节点，根据每个塔身跨段的顶端支撑节点截面的静态位移y、静态转角Φ、静态弯矩M和静态剪力Q与该塔身跨段的底端支撑节点截面的静态位移％、静态转角Φ。、静态弯矩Mtl和静态剪力Qtl的传递关系，即得到各个支撑节点截面的静态位移、静态转角、静态弯矩和静态剪力；g3)根据支撑节点截面的静态位移、转角、弯矩和剪力中塔式起重机塔身连接附着装置位置截面的静态位移、静态转角、静态弯矩和静态剪力数据，求得塔式起重机塔身连接附着装置位置截面的静态弯曲应力σ 其中，M表示塔式起重机塔身连接附着装置位置截面的静态弯矩，W表示塔式起重机塔身连接附着装置位置截面的抗弯模量。
4.根据权利要求2所述的塔式起重机附着安全性检测方法，其特征在于，所述步骤i)中，求取起重小车在起重臂末端部额定吊重％max时塔式起重机塔身连接附着装置位置截面的最大动态弯曲应力0(1, _的公式是
全文摘要
本发明提供了一种塔式起重机附着安全性检测方法，该方法通过建立塔式起重机的数学结构模型确定塔式起重机的塔顶系统与塔身及附着装置位置的力传递关系，在施工现场只需对塔机系统进行振动参数测试，得到塔式起重机的固有振动频率以及吊重在竖直方向的最大振幅，进而根据塔式起重机的塔顶系统与塔身及附着装置位置的力传递关系即可得到附着装置的刚度系数以及塔身连接附着装置位置的应力情况，由此判断塔式起重机附着装置的安全性。本发明方法可以分析塔机可能出现的危险工况，发现塔身和附着装置可能超限值的部位，以便即时采取应对措施，对使用临时设计附着装置的塔机的安全使用可起到有效的保障作用。
文档编号G01M99/00GK102323073SQ20111014068
公开日2012年1月18日 申请日期2011年5月27日 优先权日2011年5月27日
发明者刘成毅, 刘昌明, 李正良, 毛辉, 王蔚佳 申请人:重庆大学