起重机械构件屈曲的加固设计

孙开鸾

枣庄科技职业学院，山东枣庄 277500

起重机是现代建筑业及工业生产作业的常用工具，其取代人工操作方式承担着巨大的荷载，实现了机械生产的一体化。由于机械设备承受荷载超出标准范围，导致内部构件受损而出现屈曲现象。为了避免各种质量问题及安全问题，企业应针对构件屈曲制定有效的加固支撑方案。

1 起重机常见的屈曲分析

屈曲分析的常见形式：1）侧扭屈曲。梁跨度中部无侧向支承或侧向支承距离较大，在最大刚度主平面内承受横向荷载或弯矩作用时，梁截面可能产生侧向位移和扭转；2）弹性屈曲。即假定压杆屈曲时不发生扭转，只是沿主轴弯曲。对开口薄壁截面构件，在压力作用下有可能在扭转变形或弯扭变形的情况下丧失稳定。

2 起重机构件屈曲造成的不利影响

构件屈曲是一种异常变形状态，起重机金属构件受力过大而引起的屈曲变形。力学理论研究显示，当金属构件长时间处于屈曲状态，极易发生断裂、磨损、弯曲等问题，这对整台机械设备的安全运行是不利的。从实际操作情况看，起重机构件屈曲造成的破坏作用集中表现为受力失衡、构件损坏等两方面。

1）受力失衡。随着机械化生产进程的加快，起重机日常操作承受的荷载也越来越大。局部屈曲造成金属构件变形，出现了不同程度的受损问题，承担的荷载会转移到其它构件中。原先处于稳定状态的构件，会因为受力荷载迅速扩大而失去平衡，如图1，减小了起重机吊起的重力荷载；

图1 受力失衡的表现

2）构件损坏。起重机在起吊货物时，承载主梁及金属支脚共同分配承担了重量荷载。操作人员未合理调整起重机布置情况，造成重力荷载过于集中在某一点，如：支脚、主梁。此种情况易产生局部屈曲现象，荷载超过构件承受范围便会造成构件损坏问题。

3 屈曲约束支撑的实际应用

鉴于局部屈曲对金属结构产生的破坏作用，企业必须针对局部屈曲发生的因素制定针对性的处理方案，营造更加优越的造船生产环境。屈曲约束支撑技术是生产人员长期积累的新方案，如图2，其能够结合起重机金属结构的具体形式，发挥良好的结构支撑效果，增强金属构件的稳定性。

1）承载方面。为了避免局部屈曲对起重机产生的力作用，技术人员可利用组合构件对屈曲现象进行处理。由于加固构件的抗拉性能不足，支撑结构未能持久运用。屈曲约束支撑技术采用了高性能构件材料作为配件，并对支撑体进一步优化调整。如：经过改造后的支撑体，在金属构件外部应用套管，从而限制了受压屈曲的发生程度；

图2 屈曲约束支撑图示

2）抗震方面。底座是造船起重机的基础结构，决定了起重机在实际吊装作业中的稳定性。考虑到保证基层结构的牢固性，屈曲约束支撑方案显著改善了底座结构的抗震性能。如：起重机吊装超重型货物时，金属构件发生局部屈曲的可能性越大。屈曲约束支撑结构的变形性能适应了抗震要求，有效分解了地震产生的受力作用；

3）支撑方面。屈曲约束支撑融合了传统金属构件支撑方案的优势，并且对常规金属构件保护结构加以改进。其中，该技术在约束支撑方面的作用更加突出，综合防范了起重机在高负荷工作状态下面临的意外风险。屈曲约束支撑的应用情况：通过协调受拉、受压构件的承载力大小，避免相连接构件内部受力过大，减小了金属构件截面的受力影响。

4 结论

总之，起重机构件屈曲是一种异常现象，为了避免屈曲造成的构件受损问题，采取屈曲约束支撑是较为实用的方法。必要时屈曲约束支撑可更换新的构件加固金属结构，从局部上改善了起重机的操控性能。

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