■長(zhǎng)沙中聯(lián)重工科技發(fā)展股份有限公司 孫在魯/SUN zailu


　　近幾年，我參加了國(guó)內(nèi)一些塔機(jī)事故的調(diào)查分析。在調(diào)查中，我深感很多事故本來(lái)是可以避免的,但是,由于當(dāng)事人認(rèn)識(shí)不足，不于重視，或是只憑自己的感性認(rèn)識(shí),不顧其效果去做本不該做的事，最后用慘重的事故損失來(lái)?yè)Q取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。塔機(jī)的制造、安裝、使用和維護(hù),本已有許多標(biāo)準(zhǔn)、文件和技術(shù)資料做了規(guī)定，為什么有些問(wèn)題一直得不到重視和貫徹執(zhí)行呢？主要原因是有關(guān)人員對(duì)塔機(jī)事故的破壞機(jī)理認(rèn)識(shí)不足，對(duì)容易導(dǎo)致事故的主要原因抓不住。有些地方，出了事故，不去認(rèn)真找原因，不找專業(yè)人員來(lái)幫助做調(diào)查分析，而是請(qǐng)金相分析人員切取一段型材,做一個(gè)金相分析報(bào)告，就輕易給人家下結(jié)論，這是很不負(fù)責(zé)任的。這無(wú)助于公正處理事故、吸取教訓(xùn)、減少安全事故。所以在這里,我想再一次強(qiáng)調(diào)：提高理性認(rèn)識(shí),消除安全隱患，是減少安全事故的重要舉措。下面，我想分幾方面來(lái)談?wù)勛约旱捏w會(huì)：

1 塔式起重機(jī)結(jié)構(gòu)破壞的主要形式
　　一提到結(jié)構(gòu)破壞，不少人腦子里想到的只是斷裂，馬上想到是材料不合格。的確,斷裂是一種破壞形式，但不是唯一的破壞形式。而且,對(duì)塔機(jī)來(lái)說(shuō)，不是最主要的破壞形式。當(dāng)一臺(tái)塔機(jī)倒下來(lái)后,看到的是一堆雜亂的結(jié)構(gòu)件，有的桿件斷裂，有的桿件折彎，這時(shí)，你怎么去分辨到底是什么原因引起塔機(jī)如此破壞呢？這里就包含很多的理性知識(shí)，不是憑直觀感覺(jué)可以判斷出來(lái)的。我們知道：桿件破壞總得由應(yīng)力超值引起，而應(yīng)力分宏觀應(yīng)力、微觀應(yīng)力、拉應(yīng)力和壓應(yīng)力，不同的應(yīng)力，作用效果是不一樣的，必需認(rèn)真區(qū)分。當(dāng)分析事故的原因時(shí)，首先要考慮的是最有可能引起超值的是什么應(yīng)力，再看現(xiàn)場(chǎng)留下的破壞跡象，是否與該應(yīng)力超值應(yīng)產(chǎn)生的效果相符合。只有相符了，才能認(rèn)定事故原因。如不相符，就必考慮是別的應(yīng)力超值。這個(gè)分析過(guò)程是很細(xì)致、很復(fù)雜的科學(xué)探討過(guò)程，不是憑感覺(jué)可以做得出的。
　　塔機(jī)主要是桁架結(jié)構(gòu)，其主要破壞形式有斷裂和局部失穩(wěn)。斷裂破壞又分為宏觀拉應(yīng)力拉斷、焊縫撕裂和局部應(yīng)力集中引起的疲勞斷裂。對(duì)于塑性材料，宏觀拉應(yīng)力斷裂要經(jīng)過(guò)塑性流動(dòng)階段，斷口不齊，有斜滑面；而疲勞破壞，斷口較平齊，有脆性斷裂的表現(xiàn)，而且往往有斷裂面逐步延伸的特征。做事故分析時(shí)一定要注意查看這些特征。當(dāng)然,事故現(xiàn)場(chǎng)可能各種破壞形式都有，到底什么才是引發(fā)破壞的主要原因，這就必需進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力分析和承載能力分析。

2 塔式起重機(jī)結(jié)構(gòu)受力分析
　　前面說(shuō)過(guò)，塔機(jī)的結(jié)構(gòu)破壞，宏觀拉應(yīng)力破壞不是主要因素。要理解這句話,我們就首先有必要對(duì)塔式起重機(jī)主要結(jié)構(gòu)部件做出大概的受力分析。
2.1 底架和塔身
　　一臺(tái)塔機(jī)，不管其受力怎么復(fù)雜，但對(duì)底架和塔身來(lái)說(shuō)，其上部的載荷都可簡(jiǎn)化為一個(gè)正壓力和一個(gè)彎矩，正如插圖1所示。正壓力使塔身的4根主弦均勻受壓；而彎矩要靠主弦桿有拉有壓來(lái)平衡。如在對(duì)角線平面內(nèi)起吊,則標(biāo)準(zhǔn)節(jié)受力如圖2所示,靠臂架一方主弦受壓，靠平衡臂一方主弦受拉。也就是1號(hào)主弦受壓,3號(hào)主弦受拉。正壓力和彎矩組合后，1號(hào)主弦的壓力是相加的,所以壓力值就特別大,也最危險(xiǎn)；3號(hào)主弦的拉力要減去原來(lái)的均壓力,所以其拉力值要小于1號(hào)主弦的壓力的絕對(duì)值，就沒(méi)那么危險(xiǎn)。所以塔機(jī)設(shè)計(jì)人員最關(guān)心的是主弦桿壓力。而一般人員常常以為拉斷才是最危險(xiǎn)的，這是一種直觀錯(cuò)覺(jué)。他們不了解受壓的危險(xiǎn)性。
2.2 塔頂?shù)氖芰Ψ治?BR>　　塔頂?shù)氖芰χ饕獊?lái)自平衡臂拉桿和起重臂拉桿。正如圖3所示?？梢钥闯? 平衡臂拉桿和起重臂拉桿的合力，對(duì)塔頂也構(gòu)成一個(gè)正壓力和一個(gè)彎矩。所以塔頂?shù)氖芰εc塔身類似，也是壓彎聯(lián)合作用，它的主弦桿受力狀態(tài)，也是壓力大于拉力。
2.3 起重臂的受力
　　起重臂的受力比較復(fù)雜，它與拉桿布置以及起吊位置有關(guān)。圖4是一個(gè)雙拉桿的起重臂受力分析簡(jiǎn)圖。從圖中可以看出：吊臂拉桿和小車(chē)牽引繩的水平分力，對(duì)吊臂構(gòu)成一個(gè)壓力，而吊臂自重和起吊載荷，使臂架產(chǎn)生鉛直平面內(nèi)彎矩，風(fēng)力和回轉(zhuǎn)慣性載荷,使吊臂產(chǎn)生水平側(cè)向彎矩。這些內(nèi)力組合，使起重臂仍然是處于壓彎聯(lián)合作用狀態(tài)。毫無(wú)疑問(wèn)，吊臂主弦的壓力往往也是大于拉力。
　　從以上分析可知，塔機(jī)的主要結(jié)構(gòu)部件，其桿件所受的最大內(nèi)力，往往都是壓力大于拉力，所以要高度注意宏觀壓應(yīng)力對(duì)安全的威懾。

3 結(jié)構(gòu)桿件的承載能力
　　受拉桿件，它的破壞形式可以是塑性伸長(zhǎng)、拉斷、或者疲勞開(kāi)裂。對(duì)拉伸破壞大家都好理解，不用多說(shuō)。然而，受壓桿件的破壞形式是什么呢？有的人就不那么清楚了。那就是局部失穩(wěn),或者說(shuō)局部屈曲。
　　其實(shí)桿件局部失穩(wěn)比拉斷要危險(xiǎn)得多！那到底什么是局部失穩(wěn)呢？我們知道,拿一根細(xì)長(zhǎng)桿，上面加壓力,當(dāng)壓力不大時(shí)，桿子是直的，當(dāng)壓力一步步增加，突然，桿子會(huì)變彎，而且會(huì)喪失原有的承載能力，這就是局部失穩(wěn)。產(chǎn)生由直變彎的這個(gè)壓力就叫臨界壓力。臨界壓力的大小主要取決于桿件的長(zhǎng)細(xì)比，與微觀結(jié)構(gòu)關(guān)系不大。桿件失穩(wěn)，或者說(shuō)屈曲，是突發(fā)性的，沒(méi)有聲響，不容易察覺(jué)，但一旦失穩(wěn)就會(huì)降低或者喪失承載能力，所以危險(xiǎn)性很大。在結(jié)構(gòu)力學(xué)上臨界壓力是可以計(jì)算的。對(duì)于兩端鉸支的桿件，其臨界壓力