一种吊车梁制动板与柱连接螺栓松动故障的诊治方法与流程

本发明涉及一种吊车梁制动板与柱连接螺栓松动故障的诊治方法，特别涉及一种钢结构吊车梁制动板与柱摩擦型连接螺栓松动故障的诊断与治理方法，适用于工业建筑中钢结构吊车梁连接螺栓的内力计算、故障诊断与治理，属于工业建筑诊治
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：吊车梁是工业厂房非常重要的一种结构构件，吊车梁能否正常工作直接影响生产的正常进行,尤其炼钢厂房运行重级、特重级工作制吊车的吊车梁，通常吊车吨位大，运行频繁。近年来，随着炼钢产业的蓬勃发展，炼钢厂不断增产扩容，进一步加剧了吊车梁的工作负荷，吊车梁破损开裂现象时有发生。钢铁厂大吨位钢结构吊车梁制动板与排架柱的连接方式多为高强螺栓摩擦型连接，通过对首钢、马钢、梅钢、凌钢等企业生产厂房进行现场检查，发现绝大多数厂房此处螺栓存在松动现象，严重处，所有连接螺栓松动失效，甚至出现螺孔变形、螺栓被剪断等损伤，严重影响吊车梁使用寿命和正常安全生产。然而，按照现行《钢结构设计标准》或钢结构设计手册，对此处连接进行抗剪承载力验算，其承载力往往满足要求。因此，提供一种能够快速、准确、有效的解决钢结构吊车梁制动板与柱摩擦型连接螺栓松动故障的诊断与治理方法就成为该
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急需解决的技术难题。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种快速、准确、有效的解决钢结构吊车梁制动板与柱摩擦型连接螺栓松动故障的诊断与治理方法，提高诊断结论的准确性和治理方法的有效性。本发明的上述目的是通过以下技术方案达到的：一种吊车梁制动板与柱连接螺栓松动故障的诊治方法，其步骤如下：(1)螺栓施工质量调查螺栓施工质量调查包括现场调查和施工资料调查；(2)确定吊车横向水平荷载1)确定参与组合的吊车；2)确定参与组合的吊车参数；3)确定吊车横向水平荷载标准值；(3)承载力验算1)建立吊车梁系统(含制动板)的有限元计算模型；2)将制动板与柱连接螺栓等效为弹性支座，弹性支座数量跟高强螺栓数量一致，弹性支座水平刚度k按以下公式确定：式中：—高强螺栓摩擦型连接中，单个高强螺栓承载力设计值，由现行《钢结构设计标准》gb50017第11.4.2条计算得到；s—高强螺栓摩擦阶段最大位移，通过试验确定，取0.06mm；3)计算得到弹性支座水平向支座反力，即为每个高强螺栓实际承受的水平剪力nvi；4)找出实际承受水平剪力最大的高强螺栓，其承受的水平剪力值为nvmax；(4)故障原因分析1)若通过步骤(1)得到：螺栓存在施工质量缺陷；通过步骤(3)得到:则螺栓松动故障产生原因为：螺栓施工质量缺陷，记为i类故障；2)若通过步骤(1)得到：螺栓不存在施工质量缺陷；通过步骤(3)得到:则螺栓松动故障产生原因为：螺栓抗剪承载力不足，记为ii类故障；3)若通过步骤(1)得到：螺栓存在施工质量缺陷；通过步骤(3)得到:则螺栓松动故障产生原因为：螺栓施工质量缺陷和螺栓抗剪承载力不足综合导致，记为iii类故障；(5)故障治理1)若为i类故障，则根据施工质量缺陷的类型提出相应的治理措施，使其满足现行《钢结构工程施工质量验收规范》gb50205和设计文件的要求；2)若为ii类故障，将制动板与排架柱的连接板更换，重新安装高强螺栓，高强螺栓规格和数量，通过步骤(3)的承载力验算确定；3)若为iiii类故障，将制动板与排架柱的连接板更换，重新安装高强螺栓，高强螺栓规格和数量，通过步骤(3)的承载力验算确定，施工过程满足现行《钢结构工程施工质量验收规范》gb50205和设计文件的要求。优选地，所述步骤(1)中所述现场调查包括：螺栓型号、螺栓数量、螺栓间距和螺栓孔孔径是否满足设计要求；施工资料调查主要包括高强螺栓施工质量验收记录、材质报告、摩擦面的抗滑移系数试验和复验报告是否满足现行《钢结构工程施工质量验收规范》gb50205和设计文件的要求。优选地，所述步骤(2)中之2)所述确定参与组合的吊车参数包括：吊车起重量、吊车跨度、轮距、吊车总重、最大轮压、车轮个数和工作制。优选地，所述步骤(2)中之3)确定吊车横向水平荷载标准值的具体步骤如下：根据额定起重量，取横行小车重量与额定起重量之和的8％；对于重级工作制吊车，需考虑卡轨力，根据现行《钢结构设计标准》gb50017第3.2.2条规定，考虑由吊车摆动引起的横向水平力即卡轨力，作用于每个轮压处的此水平力标准值计算公式如下：hk＝αpk,max式中pk,max—吊车最大轮压标准值；α—系数，此处取0.1。本发明优点在于：1、提供一种快速、准确、有效的钢结构吊车梁制动板与柱摩擦型连接螺栓松动故障诊断与治理方法，提高诊断结论的准确性和治理方法的有效性。2、螺栓抗剪承载力验算时，摒弃常规的计算方法，通过建立有限元模型和弹性支座的定义，得到螺栓实际的受力，提高计算的准确性。3、定义弹性支座刚度时，高强螺栓摩擦阶段最大位移，通过试验确定，准确可靠。4、考虑因素全面、故障诊断的正确率高、故障治理的成功率高。下面通过附图和具体实施方式对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。附图说明图1为本发明吊车梁制动板与柱连接螺栓松动故障的诊治方法的流程图。具体实施方式本发明可以根据以下实例实施，但不限于此，这些实施例只是为了举例说明本发明实施过程，而非以任何方式限制本发明的范围，在以下的实施例中，未详细描述的各种方法和设备是本领域中公知的常规方法和设备，本发明中所用零部件用市场上可购买的常规零部件均可。实施例1如图1所示，为本发明吊车梁制动板与柱连接螺栓松动故障的诊治方法的流程图；本发明吊车梁制动板与柱连接螺栓松动故障的诊治方法，包括以下步骤：步骤101：螺栓施工质量调查，包括：现场调查和施工资料调查；现场调查包括：螺栓型号、螺栓数量、螺栓间距、螺栓孔孔径等是否满足设计要求；施工资料调查主要调查高强螺栓施工质量验收记录、材质报告、摩擦面的抗滑移系数试验和复验报告等资料是否满足现行《钢结构工程施工质量验收规范》gb50205和设计文件的要求；步骤102：确定吊车横向水平荷载；具体内容如下：(1)确定参与组合的吊车；(2)确定参与组合的吊车参数；包括：吊车起重量、吊车跨度、轮距、吊车总重、最大轮压、车轮个数、工作制等；(3)确定吊车横向水平荷载标准值；根据额定起重量，取横行小车重量与额定起重量之和的8％；对于重级工作制吊车，尚需考虑卡轨力，根据现行《钢结构设计标准》gb50017第3.2.2条规定，考虑由吊车摆动引起的横向水平力即卡轨力，作用于每个轮压处的此水平力标准值计算公式如下：hk＝αpk,max式中pk,max—吊车最大轮压标准值；α—系数，此处取0.1；步骤103：承载力验算，方法如下：常规承载力验算，依据现行《钢结构设计标准》或钢结构设计手册进行，即：吊车梁与柱连接螺栓承担全部水平横向荷载，验算螺栓承载力时，按水平剪力平均分配给每个螺栓；而通过试验及有限元模拟计算得：吊车梁制动板与柱连接的各个螺栓在水平横向荷载作用下的实际受力存在较大差异，将水平剪力平均分配给每个螺栓，会导致部分螺栓因实际承载力不足而发生松动；本发明对于吊车梁制动板与柱摩擦型连接螺栓的承载力验算是通过以下方法实现的：(1)建立吊车梁系统(含制动板)的有限元计算模型；(2)为提高计算效率，将制动板与柱连接螺栓等效为弹性支座，弹性支座数量跟高强螺栓数量一致，弹性支座水平刚度k按以下公式确定：式中：-高强螺栓摩擦型连接中，单个高强螺栓承载力设计值，由现行《钢结构设计标准》gb50017第11.4.2条计算得到；s-高强螺栓摩擦阶段最大位移，通过试验确定，取0.06mm；(3)计算得到弹性支座水平向支座反力，即为每个高强螺栓实际承受的水平剪力nvi；(4)找出实际承受水平剪力最大的高强螺栓，其承受的水平剪力值为nvmax；步骤104：故障原因分析，根据故障产生的原因，分为以下三类振动故障，具体见下表1：表1振动故障类型产生原因i类故障施工质量缺陷ii类故障承载力不足iii类故障施工质量+承载力不足具体分析过程如下：(1)若通过步骤101得到：螺栓存在施工质量缺陷；通过步骤103得到:则螺栓松动故障产生原因为：螺栓施工质量缺陷，记为i类故障；(2)若通过步骤101得到：螺栓不存在施工质量缺陷；通过步骤103得到:则螺栓松动故障产生原因为：螺栓抗剪承载力不足，记为ii类故障；(3)若通过步骤101得到：螺栓存在施工质量缺陷；通过步骤103得到:则螺栓松动故障产生原因为：螺栓施工质量缺陷和螺栓抗剪承载力不足综合导致，记为iii类故障；步骤105：故障治理，具体过程如下：(1)若为i类故障，则根据施工质量缺陷的类型提出相应的治理措施，使其满足现行《钢结构工程施工质量验收规范》gb50205和设计文件的要求；(2)若为ii类故障，应将制动板与排架柱的连接板更换，重新安装高强螺栓，高强螺栓规格和数量，通过步骤3的承载力验算确定；(3)若为iiii类故障，应将制动板与排架柱的连接板更换，重新安装高强螺栓，高强螺栓规格和数量，通过步骤103的承载力验算确定，施工过程应严格控制施工质量，使其满足现行《钢结构工程施工质量验收规范》gb50205和设计文件的要求。应用实施例1某炼钢厂钢结构吊车梁甲跨度为24m，制动板与柱连接高强螺栓为24个m22扭剪型高强螺栓，每排12个。按步骤101，对吊车梁甲高强螺栓施工质量进行详细调查，调查内容包括：现场调查和施工资料调查；调查结果如下：螺栓型号、螺栓数量、螺栓间距、螺栓孔孔径等满足设计要求；高强螺栓施工质量验收记录、材质报告、摩擦面的抗滑移系数试验和复验报告等资料满足现行《钢结构工程施工质量验收规范》gb50205和设计文件的要求；按步骤102，确定吊车甲横向水平荷载，具体内容如下：(1)确定参与组合的吊车，吊车梁甲参与组合的吊车台数为2台；(2)确定参与组合的吊车参数，包括：吊车起重量、吊车跨度、轮距、吊车总重、最大轮压、车轮个数、工作制等。电车梁甲参与组合的吊车参数见表2。表2(3)确定吊车横向水平荷载标准值，根据额定起重量，取横行小车重量与额定起重量之和的8％；对于重级工作制吊车，需考虑卡轨力，根据现行《钢结构设计标准》gb50017第3.2.2条规定，考虑由吊车摆动引起的横向水平力即卡轨力，作用于每个轮压处的此水平力标准值计算公式如下：hk＝αpk,max式中pk,max-吊车最大轮压标准值；α-系数，此处取0.1；按上式计算，作用于吊车梁甲每个轮压处的此水平力标准值为58kn；按步骤103：进行承载力验算，过程如下：首先按照《钢结构设计标准》或钢结构设计手册的方法进行承载力验算，即：吊车梁与柱连接螺栓承担全部水平横向荷载，验算螺栓承载力时，按水平剪力平均分配给每个螺栓，得到每个螺栓承受的水平剪力标准值为：31.4kn；按本发明的方法对吊车梁制动板与柱摩擦型连接螺栓的承载力验算：(1)建立吊车梁甲系统(含制动板)的有限元计算模型；(2)为提高计算效率，将制动板与柱连接螺栓等效为弹性支座，弹性支座数量跟高强螺栓数量一致，弹性支座水平刚度k按以下公式确定：式中：-高强螺栓摩擦型连接中，单个高强螺栓承载力设计值，由现行《钢结构设计标准》gb50017第11.4.2条计算得到；s-高强螺栓摩擦阶段最大位移，通过试验确定，取0.06mm；根据以上公式，得：k＝1283333kn/m；(3)计算得到弹性支座水平向支座反力，即为每个高强螺栓实际承受的水平剪力nvi；(4)找出实际承受水平剪力最大的高强螺栓，其承受的水平剪力值nvmax＝103kn；nvmax约为常规计算得到的螺栓承受的水平剪力标准值(31.4kn)的三倍，说明常规计算不能反映螺栓的实际受力；按照步骤104：对故障原因进行分析：通过步骤101得到：螺栓不存在施工质量缺陷；通过步骤103得到:则螺栓松动故障产生原因为：螺栓抗剪承载力不足，为ii类故障；按照步骤105：进行故障治理，具体过程如下：将制动板与排架柱的连接板更换，重新安装高强螺栓，高强螺栓规格为m30，数量仍为24个；按照步骤103，对更换后的高强螺栓抗剪承载力进行验算，得nvmax＝121kn，承载力满足，故障解决。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，在阅读了本发明的内容之后，本领域的技术人员可以对本发明做各种改动和修改，这些等价形式同样落于本申请所要求保护的范围。当前第1页12