岸边老旧集装箱起重机应力测试分析

某港口一台岸边集装箱起重机使用寿命已达34年，在小车运行过程中小范围存在剧烈振动现象，为分析岸边集装箱起重机继续使用的可靠性以及主要承载金属结构的受力状态，现要对起重机的主要承载金属构件进行静态应力和动态应力测试，并对同一截面小车轨道高低差进行检测，对整机金属结构表面质量进行检测，最终完成对整机的安全性评价。

岸边集装箱起重机结构

岸边集装箱起重机通常简称岸桥、桥吊，主要由起升机构、变幅机构和行走机构共三大机构组成。额定重量是40t，起升高度为37m，跨度16m，起升速度50m/min，悬臂段长度L140m，L28.5m。

主要承载构件静态应力分析及结果

静载应力测试的目的是检验起重机及其部件的结构承载能力。试验工况尽量模拟实际作业工况。选择合适的测点对于分析起重机的受力至关重要，通过对岸边集装箱起重机结构分析，静态应力测试选定三大区域作为布点区域，即均匀高应力区、应力集中区和弹性屈曲区。具体测点位置如图1。

静态应力测试采用JHYC-W无线静态应变仪，现场测试采用箔式胶基应变式电阻传感器（传感器粘贴间距取为10mm，电阻值为119.9±0.1Ω，灵敏系数为2.07，片栅特性尺寸为5.8*2.7mm），测量系统桥采用半桥桥路连接，温度补偿方式为自补偿方式。

主要承载金属结构动态应力测试及结果

动态应力测试的目的是检验起重机主要承载金属结构在载荷作用下能否满足动强度要求，确定动态应变随时间变化的规律，并对其进行频谱分析，根据统计特性研究结构或构件强度、刚度。动态应力测试测点选择遵循以下原则：一是测点能代表各承载构件的基本受力状态，二是测点为每个主要承载金属构件上静态应力值较大的测点。选择的测试工况为：小车在前后门框之间靠近后门框内侧，载荷落地时仪器置“0”后，仪器开始记录小车提升40t载荷，分别运行到前后门框中部、后伸臂最后端、前伸臂铰点处、前伸臂简支段中部以及前伸臂最前端作下降、制动、上升、制动等动作，最后小车运行至起始位置将载荷卸载。动态应力测试选用JHDY-W无线动态应变仪。测试完毕后对测试结果进行幅值域分析与多踪时域分析。

小车轨道高低差测量及结果

测点布置及测量方法：每条轨道工设置12个测点，测点间距为5m。

测量方法为：将水准仪支放在适当位置，利用塔尺测量两主梁对应的大筋板处到轨道顶部的尺寸，测量所得的两个尺寸之差即为实测值。

测试结果分析

岸边集装箱起重机分别在40t试验载荷（均不含吊具）静载作用下，最大应力部位产生在A-A截面、F-F截面、H-H截面和J-J截面上。最大静载应力值A2测点上为-51.0MPa，F1测点上为+48.7MPa，H2测点上为+42.6MPa，J测点上为+51.8MPa；若考虑空载时前伸臂由非工作状态仰起最高位置到工作状态水平位置时前伸臂自重产生的应力值，A2测点的合成应力值为-63.0MPa，F1测点的合成应力值为+70.6MPa，H2测点的合成应力值为+7.2MPa，J测点的合成应力值为+56.6MPa。该机在上述工况条件下各测点的静态应力值在材料许用应力范围内，结构静强度满足工作要求。

在40t载荷动载作用下，该机最大应力峰值呈现在前伸臂前端A2测点上，其值为-58.7MPa。各测点动载应力峰值和对比值（应力峰值/应力稳定值）均在正常范围内，结构动强度满足使用工况要求。

国家标准规定两根轨道的顶面高低差偏值不得大于轨距的0.15%。最大值不得超过10mm。小车轨距为6m，我们测得前伸臂同一截面轨道高低差值最大为28mm，不符合国家标准规定要求。

此外对整机检验过程中发现起重机存在大面积锈蚀现象，其中右侧前拉杆上端部铰点锈蚀，内部原12mm厚的钢板锈蚀后板厚为9mm，锈蚀深度3mm；左侧后拉杆上端部铰点处积水锈蚀，内部原14mm后的钢板锈蚀后板厚仅为10mm，锈蚀深度4mm；梯形框上部箱形梁腹板和翼缘板均有大面积残片锈蚀现象；前伸臂主梁与工字梁重要连接部位有多出呈现残片式样的严重锈蚀。

为了保证安全作业，建议该机在未作维修处理情况下降低负荷使用，在使用中加强监检，出现异常情况拟作报废处理。