塔式起重机抗倾翻稳定性的方法的研究.doc

塔式起重机抗倾翻稳定性的方法的研究 　　【摘 要】塔式起重机在当下建筑生产以及工业生产中都有着极为广泛的应用，无论是起运较重建筑施工建材还是常规工业成产原料一般都需要使用到塔式起重机。但是由于塔式起重机往往较高，而横截面较小，致使其重心不稳，从而非常容易发生倾翻事故，造成较大财产损失以及严重的人员伤亡。本文将通过计算方式对塔式起重机抗倾翻稳定性方法进行研究并提出一些意见和建议，以有效避免各类相关事故的发生，推进我国安全生产的进一步发展。 　　【关键词】塔式起重机；稳定性；工程力学 　　随着我国建筑业以及其他相关事业的不断发展，塔式起重机的使用越来越广泛。但是由于塔式起重机结构的特殊性，使其经常会由于自身或者是外力的作用而发生倾翻事故。由于建筑工地以及工业生产场所的人员密度往往较大，而塔式起重机一般为钢铁构造，机身倾翻后将会造成较大程度的财产损失以及较为严重的人员伤亡。因此，如何才能够尽量避免塔式起重机倾翻事故的发生对于相关领域安全生产有着极为重要的意义。 　　一、塔式起重机抗倾翻相关计算 　　根据工程力学的相关公式，我们可以对塔式起重机在各种状态下的受力进行计算，并根据计算结果对塔式起重机机体平衡性进行分析。塔式起重机结构对于其受力状况有着决定性的影响，首先我们应该确定塔式起重机的常规结构，如下图。 　　（一）塔式起重机静态工作状况下稳定性 　　（1）空载时塔式起重机静态稳定性 　　为了使塔式起重机在起运货物时能够保证起重臂和平衡臂两侧保持平衡，一般在平衡臂上会加载一块重量较大的负重水泥块。因此在塔式起重机空载时，塔式起重机整体会受到一个相对于塔机中线向平衡臂倾翻的一个力，假设偏心距为e，自重力矩为M1，作用在基础上的垂直载荷为FV，作用在基础上的水平载荷为Fh，混凝土基的重力为Fg，高度为h，计算出的地面压应力为PB，而地面的许用压应力为[PB]。由此，可得出如下算式。 　　（2）超载时塔式起重机静态稳定性 　　此时，我们假设塔式起重机整体处于静态，而其负载超过额定负载1/10，额定负载用Q0表示，调整起重物位置轮车重量为Gc，吊钩重量为Gd，起重臂臂长为L。由此我们可以计算出此时塔式起重机的力矩M起为： 　　（1.1Q0+Gc+Gd）×（L-l/2） 　　（3）当塔式起重机整体处于稳定状态下时，我们可以通过下式进行判别： 　　M2-KM起≥0 　　其中，K是由国家安全生产标准规定的相关安全系数，取1.6。也就是说，当塔式起重机整体保持稳定时，其需要满足塔式起重机的自重力矩不能够小于其起重力矩与安全系数的乘积。 　　（二）塔式起重机动态工作状况下稳定性 　　为了能够最大程度上依靠计算方式来预防塔式起重机倾翻事故的发生，此处我们采取危险程度最大化的方法，将所有危险情况纳入考虑范畴并且将危险源数据按照最大数值带入计算。由此，我们可以假设，塔式起重机在工作过程中，起吊物品对塔机本身形成一个力矩M起，同时根据国家安全生产标准确定动态系数为1.15时，M起处于最大值；起吊过程中，塔机处于强风作用下，风向为沿塔式起重机臂水平向起重臂方向，此时对塔式起重机形成力矩为M风；塔式起重机在组装过程中，由于材料、地基等原因，塔身一定不能保持竖直，因此自身将会产生一个坡度载荷MX坡；风吹向起吊物时，起吊物受力使钢索发生倾斜，对塔身施加力的作用，假设此时产生的力矩为M水平。综合考虑这几个力矩的关系，可以得出如下计算公式： 　　M2-M风-MX坡-M水平-1.35M起≥0 　　也就是说，无论塔式起重机受到怎样的外力作用，若想要让塔式起重机能够保持整体的稳定性，必须要满足的条件是：各项外力作用于塔式起重机所产生的力矩和不能大于塔式起重机的自重力矩。 　　（三）塔式起重机安装过程中的稳定性 　　塔式起重机在安装过程中，往往会因为各个部分安装顺序的不同而造成相应的总力矩变化，如果不能保证塔式起重机整体相对处于稳定状态，则很有可能发生倾翻事故。根据上图可以看出，塔式起重机安装过程中能够对塔机本身稳定性产生影响的主要结构为平衡臂、起重臂以及配重块。一般来说，在塔式起重机安装时都会先安装平衡臂，因为平衡臂相对于起重臂来说长度较短，因而重量较轻，故对塔机本身稳定性影响程度相对较小；安装好平衡臂后，再安装起重臂，此时由于起重臂重量大，而平衡臂尚未安装配重块，故塔式起重机整体前倾；最后再安装配重块，使塔式起重机基本处于平衡状态，由于塔式起重机空载，故整体会稍向后倾。在这三个步骤中，应属第二步的危险程度最高，因为此时塔身的自重力矩最小，稳定性相对来说是最差的一个阶段，可是由于起重臂重量较大，因而前倾力矩较大。 　　假设在塔式起重机安装过程中，自重力矩为M2，前倾力矩为M前，塔式起重机整体的重量为G0，由此可以计算得出： 　　M