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塔機標準節(jié)螺栓連接淺談

塔身標準節(jié)作為塔式起重機的關(guān)鍵結(jié)構(gòu),主要承受塔機上部傳遞的軸向壓力、水平力、彎矩和扭矩。目前絕大多數(shù)塔機廠家的中小型塔機(800kN·m及以下)都采用螺栓連接形式,且螺栓均為高強度螺栓。但是,在對塔機日常檢查工作中,經(jīng)常出現(xiàn)連接螺栓松動的情況,那是什么原因?qū)е滤C標準節(jié)螺栓松動呢?現(xiàn)結(jié)合行業(yè)現(xiàn)狀,就塔機標準節(jié)連接螺栓松動的原因分析、危害及預防措施,做如下探討。

  一.塔身標準節(jié)連接螺栓松動的原因

  我們先來分析塔身的受力特點,塔身受力可簡化為:垂直于水平面的彎矩M、在水平面的扭矩T、軸向壓力N、水平力F,其中M、T對螺栓松動影響較大。當?shù)醣鄣跗鹬匚飼r,M為正值,放下重物后M為負值。回轉(zhuǎn)啟動時產(chǎn)生的T為正值,回轉(zhuǎn)制動時產(chǎn)生的T為負值。在正常工作時,塔機頻繁地吊起和放下重物,吊臂反反復復地啟動和制動,使塔身承受正負交替頻繁變化的彎矩和扭矩,導致標準節(jié)連接螺栓受力在反復不斷的變化,這是螺栓松動的根本原因。塔機的工作特點決定了標準節(jié)連接螺栓受力特點,這是不可克服的。為此,各塔機廠家對塔機標準節(jié)連接螺栓都采用高強度螺栓。有關(guān)塔機的規(guī)范和各塔機廠家的使用說明書都對這種螺栓連接的安裝提出了要求,要求在安裝時施加預緊力,對不同規(guī)格的連接螺栓給出了不同的預緊力值,如對常用的M36螺栓,其預緊力為:339KN。要達到準確施加預緊力,必須根據(jù)高強度螺栓的扭矩系數(shù)計算應作用在螺栓上擰緊扭矩,對上述級M36螺栓,其理論預緊力矩約為1700N·m。而目前在國內(nèi)市場,安裝塔機時幾乎全是憑操作工人經(jīng)驗擰緊螺栓,很多操作工人連規(guī)定的預緊力和理論預緊扭矩的概念都沒有,更談不上用扭矩來控制螺栓預緊力了。還有,擰緊標準節(jié)連接螺栓是在高空作業(yè),操作條件不好,要想將實際預緊扭矩施加到1700N.m及以上時,工人勞動強度將大大增加,要想直接靠人力將預緊扭矩擰到符合要求極難做到。

  由此可見,實際安裝的塔機的螺栓預緊力幾乎都達不到規(guī)定的預緊力要求,這是螺栓松動的重要原因。還有,塔機頂升加節(jié)時,吊臂側(cè)的標準節(jié)連接接觸面受拉,平衡臂側(cè)的標準節(jié)連接接觸面受壓,在相同擰緊扭矩作用下,此時兩側(cè)螺栓中的預緊力相等。當塔吊旋轉(zhuǎn),吊臂方向變化后,塔身標準節(jié)接觸面受壓受拉情況改變,螺栓中的受力變化很大,特別是將吊臂轉(zhuǎn)到與頂升加節(jié)時相反的方向,原吊臂側(cè)的標準節(jié)連接接觸面由受拉變到受壓,其螺栓所受的拉力大大減小,特別當原預緊力比正確值少得太多時,將有可能沒有預緊力了,這是螺栓松動的另一重要原因。還有些單位,對塔機管理不嚴格,原本配有雙螺帽(一顆厚的受力螺帽,一顆薄的防松螺帽)的螺栓,在安裝時只裝了一顆螺帽,螺栓連接原有的防松措施沒有了,又在交替變化頻繁的荷載作用下工作,很容易松動。還有對塔機班組的管理不到位,操作工人疏于對螺栓的檢查、緊固,一旦有螺栓松動,沒有及時發(fā)現(xiàn)緊固,使其它螺栓受力狀況惡化,引起較多數(shù)量的螺栓松動。

  二.塔身標準節(jié)連接螺栓松動的危害

  塔身標準節(jié)連接螺栓是不允許出現(xiàn)松動的,其危害極為嚴重?!督ㄖ狡鹬貦C安全規(guī)程》(GB5144-2006)第條明文規(guī)定:“連接螺栓必須采用扭矩扳手或?qū)S冒馐郑囱b配技術(shù)要求擰緊”,這類塔吊的使用說明書中也做出了同樣的要求。螺栓松動后,當彎矩在該螺栓方位的標準節(jié)主肢中產(chǎn)生拉力時,將使兩標準節(jié)接觸面產(chǎn)生間隙。對高度為獨立塔身且未附著的塔吊,在下部第二、三節(jié)標準節(jié)連接處產(chǎn)生的間隙,在吊臂根部處的水平位移將增大2mm,如果多個接觸面產(chǎn)生間隙,則塔身變形急劇增加,對塔身受力更為不利,甚至釀成倒塔事故。螺栓松動后,在塔機上部荷載的作用下,本應固接在一起的兩個標準節(jié)的接觸面必將產(chǎn)生軸向往復移動,原本無沖擊荷載的螺栓連接結(jié)構(gòu)間產(chǎn)生沖擊荷載,螺栓及連接結(jié)構(gòu)中的荷載效應大幅度升高,極易導致螺栓及連接結(jié)構(gòu)的破損,甚至塔身折斷。由此可見,對標準節(jié)連接螺栓松動未及時發(fā)現(xiàn)或置之不管,是何其危險! 

  三.預防措施

  1. 塔機管理單位應加強管理,督促塔機作業(yè)班組(或?qū)iT的維修保養(yǎng)班組)經(jīng)常性的檢查、緊固標準節(jié)螺栓。根據(jù)經(jīng)驗,至少應每周檢查一次標準節(jié)螺栓,如發(fā)現(xiàn)有松動現(xiàn)象,及時緊固。

  2. 采用合理的方法緊固標準節(jié)螺栓。常用旋轉(zhuǎn)吊臂,依次對塔身受壓側(cè)的螺栓緊固。日常使用中的檢查緊固,在塔吊空載狀態(tài)下,將小車走到臂根處,從下而上地檢查、緊固平衡臂側(cè)的螺栓,該側(cè)完后,再將吊臂旋轉(zhuǎn)180度,從上而下地檢查、緊固另一側(cè)的螺栓,直至全部完成。每次頂升加節(jié)完后,按上述方法將本次新加裝的標準節(jié)螺栓檢查緊固一遍。

  3. 塔機安裝時,加強安全技術(shù)交底工作。一定要向安裝人員講明標準節(jié)連接螺栓預緊力不夠的危害,所安裝塔吊標準節(jié)連接螺栓的理論預緊扭矩(要具體到用多長的加力桿,施加多大的力),以及標準節(jié)螺栓的正確地緊固順序。

  4. 嚴格塔機管理,塔機各原廠配件一律不得不合理的省略和代用,特別對功能性的零部件。

  5. 施工單位設(shè)備管理部門在對塔機進行檢查,必須有人上機認真仔細地檢查,對檢查出的問題及時向塔機主管單位通報情況,及時整改隱患。

  塔機標準節(jié)螺栓的緊固,是一件說起來容易,實際操作起來卻很不容易做好的事情,但其又對塔機的安全使用關(guān)系極大。希望行業(yè)各主體責任單位,尤其是科研院所和制造廠家,增強對這方面的認識,研究出好的方法和工具,各施工單位加強管理,確保塔機的安全使用。(文章來源:駿晨建設(shè))