岸桥前大梁坍塌分析

杨志清 胡影接

摘 要：随着岸桥技术的快速发展，对于岸桥结构技术越来越重视，作为港口机械不可或缺的重要一环，岸桥的整体运行安全需要得到高度的重视，尤其是对于岸桥前大梁在长期的使用中会发生坍塌，从而造成巨大的经济损失，本文重点分析造成岸桥前大梁坍塌的诸多因素，并分析解决及应对的方法，给出有利的控制措施，从原始结构上提高岸桥的整体安全。

关键词： 岸桥;前大梁;坍塌;分析

港口机械往往都是一些大型的物料搬运设备，起吊的重物轻则几十吨，重则上百吨，长期频繁的起吊这些重物就很容易的造成岸桥结构性损伤，最为常见的就是出现岸桥的局部开裂，甚至坍塌，这两种情况都是不可逆转的，都属于重大的设备安全事故，一旦发生极有可能造成重大的损失，甚至人员伤亡，目前在对岸桥结构坍塌的分析研究势在必行。

1 岸桥前大梁坍塌事故的原因分析

1.1 俯仰钢丝绳失效

岸桥作为在港口机械当中最为重要的其中吊装设备，可以说在整个港口机械设备中占据着举足轻重的作用，尤其对于重型物资的转运，必然会用到岸桥，岸桥的前大梁是整个岸桥在运行过程当中最为主要的承重结构，载荷主要集中在前大梁上，由于在吊运过程中主要是采取俯仰的运行状态，提升力的来源于钢丝绳的同步牵引，通过钢丝绳将大梁和机械结构部分实现同步的牵引，保证俯仰动作的实现，岸桥前大梁的维修保养也是按照同样的步骤来操作。

岸桥结构系统一般由多个部分组成，包含俯仰缠绕系统，钢丝绳牵引卷筒，滑轮组机构，单滑轮以及外侧滑轮组等5个主要部分组合而成，整体的岸桥前大梁从一种状态转变为另一种状态的动力来源是依靠停放在机房内的大功率电动机带动完成。

针对于岸桥前大梁的牵引钢丝绳由于频繁使用的缘故必然存在磨损的情况，但是由于钢丝绳有一个卷曲的过程，当处于缠绕卷曲状态的时候，人为检修并不那么容易发现钢丝绳的磨损，而由于长期的磨损就会使得钢丝绳的有效直径达不到标准承载的直径大小，最终在承受较大的负载的时候出现断裂，最终造成大量的断裂或坍塌。

在一般正常的巡检状态下，钢丝绳会卷绕在卷筒上，而一旦卷筒在转动过程中，没有始终的围绕圆心轴线做旋转运动出现缠绕分离，卷筒脱离等都会使得前大梁的运动不受控制，而一旦前大梁出现前倾的情况，就意味着整个岸桥架体随时都有脱离的风险，面对这种情况，首先是要稳步有序的卸力，让钢丝绳尽可能不产生过大的牵引力，然后更换新的钢丝绳，在整个过程中绝对不能出现力崩的情况，如果机器能够正常的提供动力，各个设备保持一定的运转机能，就不会造成太大的安全隐患，但必须重视在后续的排查中，不排除会短期内再次出现。

其实针对该类问题，另一种解决方式是，将卷筒的转动方向进行调整，借助外力的作用，最好能够使卷筒能够回到原来的状态，但是一旦当卷筒脱离的时候，往往也会伴随着钢丝绳已经处于卷筒的端部，或者已经在钢丝绳的端部形成了结节，这个时候钢丝绳已经处于快要脱离或者半脱离的状态，如果此时不经过强力的制动，则整个卷筒会逐渐失控，在达到某个零界点的时候出现脱离，最终出现前大梁的前倾，从而造成坍塌事故。

1.2 绳端固定不足

作为对前大梁施加牵引拉力的重要媒介，钢丝绳需要引起足够的重视，通常在钢丝绳的尾部有一个绳夹，该夹子的作用就是用来提供一定大小的阻力，但是在正常的使用当中，往往绳夹没有起到相应的作用，甚至放的位置不对，放在了相反的方向，结果导致钢丝绳的绳夹处存在较大程度的应力集中，如果针对这种情况，不加以控制，就会因为长时间的使用在钢丝绳内部产生一定程度的应力集中，形变，最终快速的达到钢丝绳的疲劳极限，出现突然断裂的情形，最后直接造成前大梁的倾倒坍塌。

1.3 前大梁后倾

之前提到一般钢丝绳的断裂会造成在吊装重物的过程中，前大梁出现前倾坍塌的情况，与之相对应的，如果前大梁在上升的过程中，在达到极限位置的时候，没有及时停住，使得卷筒继续的保持转动状态，使得钢丝绳的拉紧力不断攀升，当到达钢丝绳自身所承受的最大拉力的时候，前大梁整体就会向后倾塌，此时已经处于大梁倒塌的临界状态，一旦载荷突破临界值，那么钢丝绳必然发生断裂，最后整体的前大梁发生坍塌。

1.4 安全钩或者锚定装置失效

一般的岸桥固定会通过锚定的方式来固定，但是由于岸桥使用通常比较频繁，那么各个构件的受力就会存在差异，长期使用就会积累微小的变形，对于岸桥一些位置的孔径大小就无法完全的一致，例如定位销控，如果不一致，出现来偏差，就会无法定位。当两侧不能实现固定时在设备运行时就会存在安全隐患。

1.5 结构件疲劳开裂

从岸桥结构件的构造出发，都是由刚性结构件组成，但是就具体的损坏方式和前大梁可能存在一定的差异，一般在前端部分，滑轮的稳定运转时通过连接处来实现，而铰接方式就是一种比较好的连接方式，可以通过一定的折叠，从而进一步保证拉杆的稳定性，提供固定的拉力，所以如果采取固定的连接方式，就会使得一旦面临较大的拉力，使得整个梁体构件发生突然断裂，特别是当岸桥正处于正常工作状态的时候，如果断裂，后果不堪设想。在前大梁的固定结构件在此时也会受到超出平常的内力，而如果该结构件本身就存在一定的瑕疵，就会在内力的推动下，产生更大的瑕疵，直到最终会影响到整体的安全，所以在岸桥的前大梁固定结构件中，发生弯曲的地方，有细小裂纹的地方都要及时维护，长期监测。

对于一整台大型的岸桥设备，在设计之处就会人工计算出相应的拉力额定值，以及可以承受的最大拉力，但是弯曲应力就比较复杂，直接的计算往往会有一定的误差出现，而在实际应用中会通过增加一个安全参数值来估算整体的弯曲应力，但是估算仍旧存在一定的风险，一旦估算的偏差较大就会出现不稳定因素，造成结构件的侧边应力的开裂。根据在实际中的情況分析，开裂一般可分为两种情况。

第一，静距离不符合要求。 在经过一定的结构件应力分析计算后可以得出，整体结构件的弯曲应力大致与两个因素有关，一个是板材的厚度情况，经分析，当板材厚度翻倍的同时，相应的弯曲应力也会以翻倍的情况存在，第二十弯曲应力和焊缝间的净距离呈现反比例的关系，例如，如果焊缝的净距离变为原来的2倍，那么整个弯曲应力会变为原来的四分之一。

第二，插板连接处存在应力集中情况，根据现场的调研情况统计分析，在整个岸桥中，连接位置都会出现较大程度的应力集中，由于这些位置又可能需要长期面临应力集中的情况，在设计生产过程中的要求都会较高，一旦生产制造和设计存在一定的偏差，就会给结构件造成裂纹出现的可能，裂纹的产生又会使得在实际的使用中安全隐患的存在。

2 预防措施

2.1 定期保养钢丝绳

钢丝绳作为提供负载的重要环节，长期收到力的作用，可以说是最为容易发生磨损，损坏的，所以必须对钢丝绳进行定期的检查，保养和维护，并且有规律的进行清洁和润滑，这样处理的目的，就是防止钢丝绳在和金属进行摩擦过程中，对钢丝绳造成磨损。当然最为主要的还是需要专门的检验人员，定期检查，一旦发现较大磨损要及时对其进行维修，更换。

由于岸桥设备十分庞大，在设备安装过程中，有些设备是直接在港口安装，靠近岸桥。这就要求在焊接的过程中，要特别注意，不得靠近在钢丝绳装置的附近进行焊接，因为一旦有电火花靠近钢丝绳，将会对钢丝绳造成灼伤，从而出现熔断，这种带有灼伤点的钢丝绳装置，一旦投入使用就非常容易形成应力集中，解决这一问题，最好是在钢丝绳的绳夹端部安装传感器，随时监控钢丝绳的大小粗细，发现异常现象立即进行人为干预。

2.2 绳夹装置的选择

在前面提到绳夹装置对于钢丝绳的作用非常重大，那么在确定使用什么类型的钢丝绳的时候，就需要引起足够的重视，一般来说，应该尽量避免使用较为尖锐的绳夹装置，避免在使用过程中，对钢丝绳造成过大的磨损，最终造成断裂，并且也最好不要使用镀锌，镀铬的产品，避免造成内部的锈蚀，因为钢丝绳本就位于内部结构当中，检测起来非常不易，一旦出现锈蚀，就需要整体更换。在安装绳夹的时候要进行一定的安全测试，务必确保绳夹装置能够牢牢的将钢丝绳夹住，即使存在一定的冲击载荷也能够起到一定的保障作用。

2.3 结构件的维护

任何一种机械设备都需要后期的稳定维护，而在设计的初期，也应该将维护的因素考虑到其中，要求也并不复杂，只需要将具体材料的使用寿命考虑到结构当中，在使用材料结构的允许范围内，不会出现设备部件的损坏即可，同时，技术维护人员也需要严格按照维护保养的标准条例执行，定期进行设备安全检修及保养，能够在初始阶段发现问题并解决问题。

3 结语

总体而言，岸桥设备的安全使用事关重大，本文就岸桥前大梁在实用过程中会出现的坍塌隐患做了一定程度的分析，并就相关隐患的排查和检修提出了解决方案和措施，力求避免出现重大的岸桥使用事故，为后续岸桥维护保养提供一定的借鉴作用。

参考文献：

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[2]李星荣，魏才昂.钢结构连接节点设计手册[M].北京：中闷建筑T业出版社，2005.

[3]杨宁华.岸边集装箱起重机构造及维护手册[M].武汉：湖北科学技术出版社，2007.

[4] 路世青 . 岸边集装箱起重机地震动态行为与抗震设计分析方法研究 （5）：182-183.

作者简介：

杨志清（1983-），男，江蘇人，上海振华重工长兴分公司助理工程师，研究方向：机械制造、钢结构焊接。

胡影接（1985-），男，江苏人，上海振华重工长兴分公司助理工程师，研究方向：机械制造、钢结构焊接。