2020年13期
       

移动荷载作用下钢吊车梁的行为参数研究
作者：闻洋 于蛟 王鹏鑫
单位：内蒙古科技大学土木工程学院
摘要：钢吊车梁的研究多集中于理论和模型试验研究,为了弥补了钢吊车梁在实测研究中的空白,进行了重级工作制下钢吊车梁受力性能的实测研究。在吊车满载、额定荷载、空载3种荷载工况下,对某炼钢厂连铸车间正在服役的4根跨度不同、轨道偏心距不同的钢吊车梁进行了现场动态应变测试。测试结果表明:采用直角式和变截面圆弧式吊车梁,其支座端有应力集中现象,在吊车频繁运行的情况下,容易产生疲劳裂纹。变截面圆弧式吊车梁在变截面圆弧处易出现径向、切向疲劳裂纹;对于直角式变截面支座,在满足一定构造要求的前提下,其抗疲劳性能优于变截面圆弧式支座。对实际工程中需采用变截面的吊车梁,建议采用直角式突变支座。在偏心移动荷载往复作用下,钢吊车梁上翼缘与腹板连接处,主应力及剪应力的循环作用是该处容易形成疲劳损伤的原因之一。
关键词：钢吊车梁 动态应变测试 轨道偏心 直角式突变支座 变截面圆弧式支座
作者简介：闻洋,博士,教授,硕士生导师,Email:wenyangalbert@163.com。
基金：国家自然科学基金项目(51768056)。 -页码-：89-94

0 引言

　　 我国大量工业厂房和构件随着服役期的不断增加都将面临着老化、损伤和可靠度降低等问题。钢吊车梁系统作为冶金工业厂房的重要组成部分,吊车梁能否正常工作直接影响着生产的正常进行。对吊车梁的研究通常都是在实验室中进行的,对厂房中正在服役的、处于繁重工作状态下的钢吊车梁的受力性能的研究开展得比较少。在实际生产中,由于前期施工安装偏差、吊车轨道经过长期使用后发生松动以及擅自增大吊车起重量等因素都会造成吊车轨道偏心,也就是说吊车梁总是在偏心移动荷载的作用下工作的 [1]。针对冶金工业厂房中钢吊车梁系统的检测也发现,吊车梁普遍存在着轨道偏心问题 [2]。2011年,罗大春等对由冶金部武汉钢铁设计院设计的某炼钢厂房进行了现场调查 [3],发现吊车梁上轨道压板及螺栓存在普遍的松动、缺失现象,轨道固定情况较差,吊车经过时轨道相对吊车梁有显著位移。2012年,罗大春对某炼钢厂钢吊车梁的开裂进行分析研究 [4],发现我国许多大型钢厂的重级工作制焊接钢吊车梁的上翼缘与腹板连接焊缝处出现纵向水平疲劳裂缝,产生这种裂缝的主要原因是轨道和吊车梁的制造误差、安装偏差及吊车的运行偏差等因素造成了吊车的垂直轮压对腹板中心的偏心。2013年,庄继勇对某钢厂焊接钢吊车梁上部区域开裂问题进行分析 [5];经测量,现场轨道中心与吊车梁腹板中心存在偏心,吊车运行过程中轮压处于偏心受力状态,腹板承受偏心弯矩,同时也说明了轨道中心与吊车梁腹板中心存在的偏心对吊车梁腹板受力影响较大。然而在现阶段吊车梁的设计中,通常把吊车竖向荷载考虑为作用在梁腹板的中心 [6],这就与吊车梁在实际工作中的状态不相符。因此,本文在某炼钢厂连铸车间内,在吊车运行最为频繁的区段内,选取其中4根吊车轨道偏心距较大的钢吊车梁进行分析,对这4根吊车梁进行了动态荷载作用下现场应变的采集,研究基于偏心荷载作用下现役重级工作制钢吊车梁的受力性能。

1 试验概况

1.1 工程概况

　　 该连铸车间为单层全钢结构厂房,始建于1996年,抗震等级为一级,其中A列到B列跨度为28m,共设有140/40t硬钩铸造桥式吊车4台,吊车工作制式均为重级。吊车总重321.3t,小车重118.7t,吊车单侧轮数为8个。吊车梁两端简支,采用凸缘式支座形式。吊车梁截面均为焊接工字形,上、下翼缘、腹板、加劲肋所用钢板材质均为Q345钢;制动结构、辅助桁架及支撑(水平支撑和垂直支撑)等构件的材质为Q235钢。A列吊车梁系统截面如图1所示。

图1 A列吊车梁系统截面图

　　 图1 A列吊车梁系统截面图   

　　  

1.2 吊车梁的选取

　　 根据该厂房的生产特点,在吊车运行最为频繁的区段内,选取其中4根吊车轨道偏心距较大的吊车梁进行试验,所选取的4根吊车梁分别位于该厂房的A列⑦～⑩轴、⑩～(12)轴、(12)～(14)轴和(14)～(17)轴,具体位置如图2所示。其中Ⓐ/(10)～(12)轴、Ⓐ/(12)～(14)轴吊车梁跨度为18m,吊车轨道偏心距分别为10mm和12mm;Ⓐ/⑦～⑩轴、Ⓐ/(14)～(17)轴吊车梁跨度为27m,偏心距分别为10mm和14mm。

图2 吊车梁平面布置图

　　 图2 吊车梁平面布置图   

　　  

1.3 测点布置及加载制度

　　 由于所选取的吊车梁均为简支梁且结构构造左右对称,因此对每根梁只选取其一半进行测试。Ⓐ/⑩～(12)轴吊车梁为直角式吊车梁,共布置了6个测点,测点1,2位于靠近支座端腹板上,测点3,4布置在该梁的弯矩最大截面处,测点5,6位于跨中截面,其中测点3,5位于腹板上,测点4,6位于上翼缘。

　　 由于Ⓐ/(12)～(14)轴吊车梁、Ⓐ/⑦～⑩轴吊车梁、Ⓐ/(14)～(17)轴吊车梁采用的是变截面圆弧式支座,因此在这3根梁的支座端都布置了4个应变花,其中测点1～3位于变截面圆弧处,测点4位于靠近支座端腹板上。这3根梁弯矩最大截面处及跨中位置测点的布置及原理同Ⓐ/⑩～(12)轴吊车梁。因此,Ⓐ/(14)～(17)轴吊车梁、Ⓐ/⑦～⑩轴吊车梁、Ⓐ/(14)～(17)轴吊车梁这3根梁每根均布置了8个测点。所选取的4根梁截面尺寸及测点布置如图3所示。

　　 首先对Ⓐ/⑩～(12)轴吊车梁进行测试,选取一台吊车(小车尽量靠近Ⓐ轴),利用动态应变采集仪记录吊车在空载工况下,从(12)轴匀速行驶过(10)轴时所产生的应变数值。然后同样工况下,记录下吊车相反方向从(10)轴匀速行驶过(12)轴时所产生的应变数值。接着在额定荷载、满载工况下对该吊车梁进行测试。

　　 同理,对Ⓐ/(12)～(14)轴吊车梁、Ⓐ/⑦～⑩轴吊车梁、Ⓐ/(14)～(17)轴吊车梁也进行了类似测试,所选取的4根吊车梁的详细加载制度如表1所示。

图3 所选4根钢吊车梁的测点布置

　　 图3 所选4根钢吊车梁的测点布置   

　　  

　　 所选取4根梁的加载制度 表1


工况		 Ⓐ/⑩～(12)轴
吊车梁		 Ⓐ/(12)～(14)轴
吊车梁		 Ⓐ/⑦～⑩轴
吊车梁		 Ⓐ/(14)～(17)轴
吊车梁

空载
⑩→(12)轴		 (12)→(14)轴 ⑦→⑩轴 (14)→(17)轴

(12)→⑩轴		 (14)→(12)轴 ⑩→⑦轴 (17)→(14)轴

额定荷载
⑩→(12)轴		 (12)→(14)轴 ⑦→⑩轴 (14)→(17)轴

(12)→⑩轴		 (14)→(12)轴 ⑩→⑦轴 (17)→(14)轴

满载
⑩→(12)轴		 (12)→(14)轴 ⑦→⑩轴 (14)→(17)轴

(12)→⑩轴		 (14)→(12)轴 ⑩→⑦轴 (17)→(14)轴

　　 注:“⑩→(12)轴”表示吊车从⑩轴向(12)轴行驶。

　　  

图4 所选4根吊车梁最不利荷载工况下的轮压分布

　　 图4 所选4根吊车梁最不利荷载工况下的轮压分布   

　　  

2 测试结果及分析

　　 在平面应力状态下,根据胡克定律及变形条件,可以计算出各个测点的主应变、主应力及方向、最大剪应力及等效应力 [7,8,9,10]。

2.1 吊车沿厂房纵向行驶时(吊车由所测试吊车梁北端驶向南端)

　　 由于吊车沿厂房纵向在吊车梁上行驶时为一组间距不变的移动荷载,根据影响线的原理,可以计算出每根吊车梁弯矩最大的截面所在的位置,4根吊车梁在最不利荷载工况下的轮压分布如图4所示。此时所测得的4根吊车梁各个测点的应力、应变数值如表2～5所示。

　　 Ⓐ/⑩～(12)轴吊车梁应力测试结果((12)→⑩轴) 表2


工况		 测点 主应变
/(×10-6)		 主应力
/MPa		 夹角
/°		 主剪应
力/MPa		 等效应
力/MPa

满载
1		 424 -845 39 -162 35 101 185

2		 452 -796 38 -152 34 95 175

3		 -291 -436 -94 -117 33 11 107

4		 224 -528 15 -103 14 59 111

5		 105 -360 -1 -73 35 36 73

6		 97 -388 -4 -80 17 38 78

额定
荷载
1		 385 -766 34 -145 34 90 166

2		 410 -722 43 -134 34 88 160

3		 -259 -388 -84 -104 36 10 95

4		 199 -470 13 -91 15 52 99

5		 94 -324 -1 -66 34 33 66

6		 87 -350 -4 -72 18 34 70

空载
1		 340 -678 31 -128 36 79 145

2		 363 -638 38 -118 35 78 141

3		 -230 -345 -74 -92 34 9 85

4		 177 -417 12 -81 15 46 88

5		 83 -286 -1 -58 34 29 58

6		 77 -309 -4 -64 17 30 62

　　 注:“-”表示压应力;夹角是指主拉(压)应力与垂直方向的夹角;主应力、主应变分别对应的两列数据为同一应变花测量的数据,余同。

　　  

　　 分析表2可以得出:

　　 (1)满载工况下,位于该吊车梁的靠近支座端腹板上的测点1的剪应力和等效应力数值最大,分别为101,185MPa;位于该吊车梁的弯矩最大截面位置处的测点3,4,和位于该吊车梁的跨中截面位置处的测点5,6,其剪应力和等效应力数值均远小于测点1。说明该简支吊车梁靠近支座端腹板上的测点应力数值最大,该位置存在着较严重的应力集中现象。分析额定荷载工况、空载工况下各个测点的应力,可以得出相同的结论。

　　 (2)额定荷载工况下,测点1的等效应力约为满载工况下应力的89.1%;空载工况下,测点1的等效应力约为满载工况下应力的78.2%。对比分析该吊车梁其他测点在3种荷载工况下的应力数值,可以得出相类似的结论。

　　 (3)表2中各个测点的应力、应变仍然处在弹性阶段,最大剪应力为101MPa,远小于钢材的抗剪强度设计值fv=170MPa;最大等效应力为185MPa,也远小于吊车梁所采用钢材的屈服强度fy=345MPa。

　　 Ⓐ/(12)～(14)轴吊车梁应力测试结果((14)→(12)轴) 表3


工况		 测点 主应变
/(×10-6)		 主应力
/MPa		 夹角
/°		 主剪应
力/MPa		 等效应
力/MPa

满载
1		 397 -132 80 -3 36 41 81

2		 552 -157 113 2 40 55 112

3		 333 -184 62 -19 37 40 73

4		 403 -792 37 -152 38 95 173

5		 -291 -441 -94 -118 32 12 108

6		 230 -551 15 -107 13 61 115

7		 131 -358 5 -71 34 39 74

8		 90 -391 -6 -81 18 38 78

额定
荷载
1		 360 -119 72 -3 37 37 74

2		 501 -143 102 2 42 50 101

3		 296 -164 55 -17 37 36 65

4		 358 -705 33 -133 37 83 152

5		 -262 -397 -85 -106 34 11 97

6		 207 -496 13 -97 15 55 104

7		 118 -323 5 -64 33 35 67

8		 81 -354 -6 -73 17 35 71

空载
1		 318 -106 64 -2 36 33 65

2		 443 -126 90 2 41 44 90

3		 263 -145 49 -15 39 32 58

4		 318 -626 29 -118 38 74 135

5		 -231 -351 -75 -94 36 9 86

6		 183 -438 11 -85 17 48 92

7		 105 -286 4 -57 38 31 59

8		 72 -313 -5 -65 18 30 63

　　  

　　 Ⓐ/⑦～⑩轴吊车梁应力测试结果(⑩→⑦轴) 表4


工况		 测点 主应变
/(×10-6)		 主应力
/MPa		 夹角
/°		 主剪应
力/MPa		 等效应
力/MPa

满载
1		 368 -139 73 -6 35 40 76

2		 440 -87 92 10 41 41 88

3		 373 -144 74 -7 38 40 77

4		 285 -547 27 -103 37 65 119

5		 -165 -419 -65 -104 32 20 91

6		 138 -555 -6 -115 14 54 111

7		 118 -422 -2 -86 33 42 85

8		 84 -469 -13 -99 18 43 93

额定
荷载
1		 334 -126 66 -6 36 36 69

2		 399 -79 84 9 41 37 80

3		 332 -128 66 -6 37 36 69

4		 254 -487 24 -92 36 58 106

5		 -149 -377 -58 -94 35 18 82

6		 124 -499 -6 -103 15 49 100

7		 107 -382 -2 -78 34 38 77

8		 76 -424 -11 -90 18 39 84

空载
1		 295 -112 58 -5 36 32 61

2		 353 -70 74 8 40 33 70

3		 295 -113 58 -6 39 32 61

4		 225 -432 21 -81 38 51 94

5		 -131 -333 -52 -83 37 16 73

6		 110 -441 -5 -91 18 43 89

7		 95 -337 -1 -69 39 34 68

8		 67 -375 -10 -79 18 35 75

　　  

　　 Ⓐ/(14)～(17)轴吊车梁应力测试结果((17)→(14)轴) 表5


工况		 测点 主应变
/(×10-6)		 主应力
/MPa		 夹角
/°		 主剪应
力/MPa		 等效应
力/MPa

满载
1		 363 -134 72 -6 35 39 75

2		 429 -76 91 12 41 39 85

3		 351 -137 69 -7 38 38 73

4		 262 -566 22 -109 38 66 120

5		 -186 -482 -74 -120 35 23 105

6		 178 -595 1 -121 16 60 121

7		 148 -462 2 -93 34 48 94

8		 115 -519 -9 -108 17 50 104

额定
荷载
1		 329 -122 65 -5 36 35 68

2		 389 -69 82 11 40 36 77

3		 313 -122 62 -6 38 34 65

4		 233 -504 18 -97 36 58 107

5		 -168 -433 -66 -108 37 21 94

6		 160 -535 1 -109 16 54 109

7		 134 -418 2 -84 36 43 85

8		 104 -470 -8 -98 19 45 94

空载
1		 291 -108 58 -5 36 31 60

2		 344 -61 73 9 41 32 68

3		 278 -108 55 -5 39 30 58

4		 207 -447 16 -86 39 51 95

5		 -148 -383 -59 -95 38 18 83

6		 141 -473 1 -96 17 48 96

7		 118 -369 2 -74 39 38 75

8		 92 -415 -7 -86 17 40 83

　　  

　　 分析表3可以得出:同样荷载工况下,位于靠近支座端腹板上的测点1～4,其剪应力及等效应力数值在所有测点中数值较大;其中满载工况下,测点4的剪应力及等效应力数值最大,分别为95,173MPa,均远小于吊车梁所采用钢材的抗剪强度和屈服强度。

　　 Ⓐ/(12)～(14)轴吊车梁采用的是变截面圆弧式支座,位于变截面圆弧处的测点1～3处均有较大的主拉应力和剪应力。其中满载工况下,圆弧中段测点的主拉应力和剪应力数值最大,分别可达113MPa和55MPa;圆弧段两端测点的主拉应力和剪应力也有80MPa和41MPa。测点1的主拉应力与垂直方向的夹角为36°,测点3的主拉应力与垂直方向的夹角为37°,这两个测点的拉应力方向大致沿圆弧切向,易导致圆弧段腹板从圆弧处产生径向疲劳裂纹;测点2的主拉应力与垂直方向的夹角为40°,其拉应力方向大致沿圆弧径向,在吊车移动荷载的频繁往复作用下,易引起圆弧端翼缘与腹板间焊缝的疲劳裂纹,偏心荷载对吊车梁产生疲劳裂痕的影响十分明显。

　　 分析表4和表5可以得出:对变截面圆弧处的测点1～3的实测应力进行分析,可以得出与表3相同的结论。即采用变截面式支座的钢吊车梁,由于吊车移动荷载的频繁往复作用,在其变截面圆弧处易出现径向、切向疲劳裂纹,这也与实际工程中变截面圆弧式吊车梁的裂缝情况相一致,图5为试验偏心所导致。

图5 试验偏心所导致轨道破坏

　　 图5 试验偏心所导致轨道破坏   

　　  

　　 Ⓐ/⑦～⑩轴、Ⓐ/(14)～(17)轴吊车梁跨度、截面尺寸及结构构造相同,吊车轨道偏心距分别为10mm和14mm,对比分析表4和表5数据可知:

　　 (1)测点4位于支座端腹板上,测点1～3位于变截面圆弧处,表4,5中各工况下测点1～4的剪应力及等效应力数值变化很小,这说明吊车梁靠近支座端腹板处及变截面圆弧处的应力受吊车轨道偏心距变化的影响很小。

　　 (2)表5中各工况下测点5～8的剪应力及等效应力要大于表4中相应测点的应力,这表明随着吊车轨道偏心距的逐渐增大,上翼缘与腹板所受的剪应力及等效应力也逐渐增大,增幅约为20%。

　　 (3)测点5,7位于腹板上,测点6,8位于上翼缘,相同截面位置,上翼缘与腹板交界处,上翼缘所受的应力要大于腹板所受的应力;受吊车轨道偏心的影响,图3(b)中截面a-a即弯矩最大截面,上翼缘与腹板交界处的圆弧翼缘所受的剪力约为腹板剪力的3～5倍;而跨中位置截面(上翼缘与腹板交界处),吊车轮压没有直接作用于该位置,但是由于其他位置偏心扭矩的作用,吊车梁发生了扭转,截面a-a处受的剪力明显增大,约为弯矩最大截面位置处腹板剪力的2～3倍。

2.2 满载工况下,当吊车沿着纵向相反方向行驶(由所测试吊车梁南端驶过北端)

　　 当吊车轮压分布处于该吊车梁的最不利荷载位置时,所测得的这4根吊车梁的实时应力情况如表6所示。对比分析表2和表6中满载工况下,Ⓐ/⑩～(12)轴吊车梁各个测点的应力大小及方向变化可以看出:1)吊车沿着厂房纵向相反方向行驶时,所测得的靠近支座端腹板处应力大小及方向几乎没有变化;2)吊车沿着厂房纵向相反方向行驶时,吊车梁截面a-a,b-b处4个测点的应力大小变化很小,主应力的方向变化很大。以吊车梁截面a-a上的测点3,4为例,当吊车改变方向行驶时,这两个测点的应力大小变化很小,其主应力方向(规定逆时针方向为正)变化如图6所示。吊车梁截面b-b处测点5,6的主应力方向变化如图7所示。

　　 所测试的4根吊车梁的实时应力 表6


吊车梁		 测点 主应变
/(×10-6)		 主应力
/MPa		 夹角
/°		 主剪应
力/MPa		 等效应
力/MPa

Ⓐ/⑩～
(12)轴
吊车梁
1		 424 -845 39 -162 37 101 185

2		 452 -796 38 -152 36 95 175

3		 -291 -436 -94 -117 -35 11 107

4		 224 -528 15 -103 -16 59 111

5		 105 -360 -1 -73 -33 36 73

6		 97 -388 -4 -80 -15 38 78

Ⓐ/(12)～
(14)轴
吊车梁
1		 397 -132 80 -3 38 41 81

2		 552 -157 113 2 41 55 112

3		 333 -184 62 -19 39 40 73

4		 403 -792 37 -152 40 95 173

5		 -291 -441 -94 -118 -34 12 108

6		 230 -551 15 -107 -13 61 115

7		 131 -358 5 -71 -36 39 74

8		 90 -391 -6 -81 -16 38 78

Ⓐ/⑦～
⑩轴
吊车梁
1		 368 -139 73 -6 38 40 76

2		 440 -87 92 10 43 41 88

3		 373 -144 74 -7 39 40 77

4		 285 -547 27 -103 39 65 119

5		 -165 -419 -65 -104 -37 20 91

6		 138 -555 -6 -115 -16 54 111

7		 118 -422 -2 -86 -38 42 85

8		 84 -469 -13 -99 -18 43 93

Ⓐ/(14)～
(17)轴
吊车梁
1		 348 -119 70 -3 38 36 71

2		 429 -76 91 12 42 39 85

3		 351 -137 69 -7 39 38 73

4		 262 -566 22 -109 42 66 120

5		 -176 -462 -70 -115 -37 22 100

6		 158 -575 -3 -118 -18 57 116

7		 128 -442 -1 -90 -39 45 90

8		 95 -499 -12 -105 -21 46 100

　　  

图6 Ⓐ/⑩～(12)轴吊车梁测点3,4的主应力及剪应力方向

　　 图6 Ⓐ/⑩～(12)轴吊车梁测点3,4的主应力及剪应力方向   

　　  

图7 Ⓐ/⑩～(12)轴吊车梁测点5,6的主应力 及剪应力方向

　　 图7 Ⓐ/⑩～(12)轴吊车梁测点5,6的主应力 及剪应力方向   

　　  

　　 当吊车向相反方向行驶时,也对比分析了其他3根吊车梁的各个测点的应力大小及方向变化,可以得出与Ⓐ/(10)～(12)轴吊车梁相类似的结论,即吊车沿着厂房纵向相反方向行驶时,吊车梁靠近支座端腹板处、变截面圆弧处应力大小及方向几乎没有变化;钢吊车梁上翼缘与腹板连接处,应力大小变化很小,但是主应力及剪应力方向变化很大,腹板上测点的主压应力方向变化范围65°～75°,剪应力方向变化范围155°～165°;布置在上翼缘位置处测点的主拉应力方向变化范围25°～40°,该位置的剪应力方向变化范围115°～130°。由此可见,腹板位置处的剪应力几乎是朝着相反的方向变化的,而钢吊车梁上翼缘与腹板连接处出现的疲劳裂缝又多集中于腹板上,这与断裂力学中滑开型(Ⅱ型)裂缝的扩展机理相符合 [11,12]。在吊车纵向的循环往复运行下,这是钢吊车梁上翼缘与腹板连接处容易形成疲劳损伤的原因之一。

3 结论

　　 (1)对各吊车梁在3种荷载工况下的应力进行分析,可以得出:吊车梁各个测点的应力均处于弹性阶段。额定荷载工况下吊车梁各个测点的应力约为满载工况下应力的90%,空载工况下各个测点的应力约为满载工况下应力的80%。

　　 (2)采用直角式和变截面圆弧式的吊车梁,其靠近支座端腹板上均存在着明显的应力集中,且在吊车移动荷载作用下,该处容易产生疲劳裂纹。

　　 (3)变截面圆弧式吊车梁在变截面圆弧处可出现径向、切向疲劳裂纹。对于支座处需要采用变截面的钢吊车梁,建议采用直角式突变支座。

　　 (4)跨度相同、偏心距不同的两根变截面圆弧式吊车梁,其靠近支座端腹板处、变截面圆弧处的应力随偏心距的增大几乎没有变化;但其上翼缘与腹板交界处的剪应力及等效应力随偏心距的增大而增大。

　　 (5)受吊车轨道偏心的影响,所测试吊车梁弯矩最大截面位置(上翼缘与腹板交界处),上翼缘所受的剪力约为腹板所受的剪力3～5倍。而跨中位置截面(上翼缘与腹板交界处)处腹板所受的剪力约为弯矩最大截面位置处腹板剪力的2～3倍。可见偏心作用恶化了吊车梁上部区域的工作性能,因此,应建立完善的检修制度,对吊车轨道的偏心情况进行监测,定期对吊车轨道进行调直,并固定好轨道螺栓。

　　 (6)在偏心移动荷载往复作用下,吊车梁靠近支座端腹板处、变截面圆弧处应力大小及方向几乎没有变化;钢吊车梁上翼缘与腹板连接处,应力大小变化很小,但是主应力及剪应力方向变化很大。尤其是腹板位置处的剪应力几乎是朝着相反的方向变化的。在主应力及剪应力的循环作用下,这是钢吊车梁上翼缘与腹板连接处容易形成疲劳损伤的原因之一。

　　  

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Study on behavior parameters of steel crane beam under moving loads
WEN Yang YU Jiao WANG Pengxin
(College of Civil Engineering, Inner Mongolia University of Science and Technology)
Abstract: The research of steel crane beams mostly focuses on the oretical and model experimental researches. In order to make up for the blank of the steel crane beam in the field research, the experimental research on the mechanical properties of the steel crane beam under the heavy duty system was carried out. Four steel crane beams with different spans and track eccentricities in the continuows casting workshop of a steelmaking factory were tested under three load conditions in the on-site dynamic strain test: full load, rated load and no load. The test results show that: when the right angle crane beam and the variable cross-section arc-shape crane beam are used, the stress concentration phenomenon exists at the support end, and the fatigue crack is easy to occur when the crane operates frequently. The radial and tangential fatigue cracks are easy to appear in the variable cross-section arc-shape of the crane beam with variable cross-section. For the right angle variable cross-section bearing, its fatigue resistance is better than that of the variable cross-section arc-shape support on the premise of meeting certain structural requirements. For the crane beam with variable cross-section, it is suggested to adopt the right angle mutation support. Under the reciprocating action of eccentric moving loads, the cyclic action of main stress and shear stress is one of the causes of fatigue damage at the connection of upper flange and web of steel crane beam.
Keywords: steel crane beam; dynamic strain test; orbital eccentricity; right angle mutation support; variable cross-section arc-shape support
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