起重机的风载荷及抗风稳定.doc

起重机的风载荷及抗风稳定中交四航局二公司 顾汝基摘要：主要分析风对起重机的影响，采取相应措施保证起重机在工作状态下及非工作状态下（台风来临时）的稳定。关键词：风载荷 起重机稳定1 风载荷的计算起重机在工程建设中使用得比较多，该类机械有很多的优点，但危险性较大。作用在起重机的外载荷有自重载荷、不稳定运动时的动载荷、风载荷，坡度载荷等。风载荷基本上是水平作用在起重机上，强风阵发对起重机的影响很大，风力通常分为12级，如表1。 表1.风力等级0123456789101112名称无风软风轻风微风和风劲风强风疾风大风烈风狂风暴风飓风平均风速V（m/s）离地高度2m0-0.20.3-1.51.6-3.33.4-5.45.5-7.98-13.810.8-13.813.9-17.117.2-20.720.8-24.424.5-28.428.5-32.632.6离地高度2m0.282.14.67.51114.819.223.828.833.939.545.345.3基本风压W（10N/m2）离地高度2m00.140.681.833.97.211.918.326.837.250.566.566.5离地高度2m00.271.113.527.51432.835.251.571.597.1128128假设风可以从各个方向水平吹来，风作用主要取决于起重机的外型，风力作用的结果是增大或减少风压，风压与风速成平方关系：qv216式中：Q为风的压力（10 N/m2）；V为风的速度（m/s）。风力等级越高，风压越大。其大小直接影响着起重机的正常工作，风压的大小随着地区和高度而异，离地面越高，风压也增加。风载荷P风由风压力和起重机的迎风面积及其他因素确定:P风=CKhqF式中：C为风载荷体型系数；与挡风结构物的表面形状有关，如表2。表2.风载体型系数结 构 物 型 式C值由型钢组成的桁架，有凸出翼缘或筋板的梁1.4表面光滑的箱形梁、司机室、平衡重、钢丝绳、物品等1.2由管子组成的结构，C值根据qd2值确定（q风压值，kg/m2，d管子外径，m）qd21.01.11.21.31.41.51.21.11.00.90.80.7Kh为高度修正系数，如表3。表3.高度修正系数Kh值离地高度h（m）0-1010-2020-3030-4040-5050-6060-7070Kh工作风压1.01.071.141.21/1.46（h/10）0.3非工作风压1.01.131.321.461.571.671.75（h/10）0.3Q为标准风压值 （10N/m2），如表4。表4.标准风压值（10 N/m2）地区qqq内地沿海台湾省、南海诸岛1015151525256080120第,类计算载荷的风压值分别为q,q,q ；F为迎风面积：迎风面积按起重机组成部分（主梁，支承腿，物品等）的净面积在垂直于风向平面上的投影来计算。F=F轮F轮为起重机的组成部分的轮廓面积在垂直于风向平面上的投影来计算（m2）；-起重机金属结构或机构的充满系数即结构或机构的净面积与其轮廓面积之比，通常结构形式的值为：由型钢或钢板制成的桁架或空腹结构：=0.20.6管子桁架结构（无斜杆桁架取小值）：=0.20.4实体板结构：=1机构：=0.81.0起重机小车和物品的迎风面积按它们的实际轮廓尺寸决定物品的迎风面积，参考表5。表5.物体的迎风面积的估计值物品重量（吨）123581012.51520253040迎风面积（米2）12356781012151822物品重量（吨）506080100125160200250280320400迎风面积（米2）25283035404555657075802 起重机的抗风稳定(1)起重机工作性状态的抗风稳定起重机工作时，水平力（风力、惯性力、坡度力、货物斜拉力等）作用在起重机上，产生一个使之翻倒的倾覆力矩，该水平力越大，起重机越高，其倾覆力矩就越大，危险性越大。起重机自重与轮距（轨距）产生一个力矩（复原力矩）抗衡这个倾翻力矩，起重机越重，轮距（轨距）越大，复原力矩就越大，起重机就越稳定。稳定性的大小都是相对于倾覆边的复原力矩和倾覆力矩的比值，即“稳定安全系数”来表示。满载起重机（龙门吊、桥吊为例）沿轨道方向起、制动时的载重稳定安全系数：K1= 0.5(G桥G小Q起)B1.4 P1h1P2h2P桥h3P小h4PQ满载起重机（龙门吊、桥吊为例）垂直轨道方向起、制动时的载重稳定安全系数：K1G桥C G小a P1h1 P2h2 PQh2 P小h31.4 Q起aP小为小车运行制动时的水平惯性力；C为起重机自重重心到倾覆边的距离。这里只论述风力对起重机稳定的影响，详见图1、图2。 图1风压是变的，有时是突发的，起重机的自重和轨距（轮距）形成一个稳定力矩，保证了该机在工作状态下不倾翻不被风吹移动，为了保证起重机工作状态下的安全加设防风装置，如防跑制动器、夹轨器、行走制动器、顶轨器、防爬器、防风预（警）报装置等等，确保人和机的安全。(2)起重机非工作性状态的抗风稳定起重机还要经受台风来临的考验，其自重稳定性安全系数为：K2 0.5(G桥G小)B1.15 P1h1P1为沿轨道方向作用于起重机(包括机架和小车)上的非工作状态最大风力。按照起重机的技术性能和安全规范规定，6级风以下为工作性风压q=250 N/m2起重机能正常工作，超过6级风则不能再工作。起重机在非工作状态下（6级风以上）通常也就是台风来临时，如何保证起重机的稳定（不被风刮移动，刮倾翻）。台风袭击风力q达到800N/m21200N/m2 ，一个巨大风载荷水平作用在起重机上，产生一个很大的倾覆力矩（P，1h1）。台风来之前，做好防范工作，靠起重机的自重及采取相应的措施，产生一个稳定的复原力矩，大于倾覆力矩，保证起重机的稳定，使之不倾翻不移动。近年来台风的级别越来越高，不少是大于12级的台风（风速大于33 m/s、风压大于665 N/m2）。为抗击台风的威胁，起重机设置了防台装置，包括夹轨器、锚锭拉索、拉杆索头卸扣、系墩柱等。