燃机发电机运输工程桥式托架承载力试验

黄贵日 欧曙光

1 概述

某公司由于运输204 t大型设备——燃机发电机的需要，自行设计了运输用的桥式托架。桥式托架由主架、前、后搭接架、承物架四部分组成(见图1)。主架搭接架采用铰接方式。主架上架设承物架，设备(重物)放置于承物架内，主架两边的搭接架分别放置于前后挂车的转盘上，挂车由一台重型拖车牵引。

桥式托架的主架为桁架形式，设计长度为12 m，跨中4 m段高度为2.2 m，两端与搭接架连接处高度为1.5 m，主架由两桁架组成，内净空宽度为5.2 m;前、后搭接架均由两条箱形梁组成，箱形梁设计长度均为8 m，两条箱形梁由支撑及搭架横梁连接组成楔形，搭接架两端与主架连接处高度为1.5 m，内宽5.2 m，支座位(搭架横梁)的高度为0.8 m，宽度为3.25 m(两梁轴线宽度)。托架均采用16Mn钢板焊接成箱形结构，所有焊缝均为45°坡口焊接。

2 试验方案

2.1 试验标准

试验按国家标准GB 50017-2003钢结构设计规范要求进行。

2.2 最大试验荷载

按委托方要求，本次试验最大荷载为3 000 kN。

2.3 荷载形式

采用300 t重物(混凝土块)均布于主架跨中6 m范围的承物架上。

2.4 加、卸载方法

按每级荷载施加量，用吊车将混凝土(每件50 kN)吊放于主架的承物架内。吊放在承物架上的混凝土块应均匀、对称放置;卸载时，按每级卸载量用吊车将混凝土块从承物架内对称吊出。

2.5 加、卸载分级

加载分6等级，每级加载量为500 kN;卸载分3级，每级卸载量为1 000 kN(见表1)。

表1 试验荷载分级及加、卸载量表

2.6 托架变形观测点布设及变形观测时间

2.6.1 变形观测点布设

托架结构变形观测采用量程50 mm的百分表，百分表分别布设在托架两条边梁(前边梁、后边梁)的支座、搭架与主架的铰接点、主架跨中的位置上，每条边梁布设5个变形观测点，共布设10个变形观测点。

2.6.2 变形观测时间

每级荷载施加(卸)后10 min，测读结构的变形，之后施加(卸)下一级荷载;满载施加后30 min，测读结构的变形后卸载;全部卸载后30 min，测读托架结构的残余变形值。

2.7 托架承载力评定条件

当托架承载力试验若同时满足下列条件，则评定该托梁承载力满足设计要求:1)能加载至要求的最大试验荷载(3 000 kN)，且作用在该荷载下托架的最大挠度不大于L/400(L为托架跨度，L=28 000 mm)，即托架下挠变形限值不大于70 mm;2)托架结构各焊缝不出现开裂，铰接件不产生变形或破坏;3)托架结构各梁不出现失稳现象。

3 试验数据整理和分析

3.1 试验概况

托架在现场安装完毕后，正式加载试验前，在现场首先进行载重250 t牵引运行试验，牵引运行后未发现托架有不良现象。加载试验过程中，试验情况正常，托架结构变形基本呈线性状态，未发现测试点的变形有突然增大现象。在最大试荷3 000 kN作用下，托架的主架跨中最大下挠变形:前梁(5号测点)为61.49 mm，后梁(6号测点)为67.22 mm(均扣除支座的变形量)，挠度值分别为 61.49/28 000即 0.878/400和 67.22/28 000即0.960/400。托架结构的最大挠度值并未超过GB 50017-2003钢结构设计规范对于受弯构件中“有悬挂起重设备的梁和桁架”的挠度容许值L/400的规定。卸载后，托架结构变形恢复较好，残余变形较小。

试验后对托架观察，未发现结构焊缝出现开裂或破坏现象。主架与搭接架铰接件未发现变形或破坏现象。

3.2 试验数据整理

托架在各级试荷下变形测读记录经整理汇总后，托架在最大试验荷载3 000 kN作用下的变形挠度曲线见图2。

3.3 试验数据分析

1)托架在3 000 kN试荷作用下产生的最大变形在主架跨中5号测点、6号测点位置，其最大下挠变形分别为61.49 mm和67.22 mm(扣除支座变形后的实际变形值)，挠度值分别为0.878/400和0.960/400，均小于GB 50017-2003钢结构设计规范对于受弯构件中“有悬挂起重设备的梁和桁架”的挠度容许值L/400的规定。

2)托架在各级试验荷载下的变形呈线性变化，卸载后残余变形不大，变形恢复较好，表明该托架在3 000 kN荷载作用时产生的变形，仍在弹性变形界限之内。

综上分析，该试验托架在最大试验荷载3 000 kN作用下，产生的变形挠度仍在GB 50017-2003钢结构设计规范规定的变形限值之内，未出现极限承载力的特征。

4 结语

该桥式托架承载力试验结果表明，在最大试验荷载3 000 kN作用下，托架未出现极限承载力的特征，该桥式托架的承载力达到了设计要求。

从该桥式托架结构分析，关键在主架与搭接架的连接部位，该部位受力情况复杂，拉、弯、剪力均有，而连接板件采用手工焊接，焊缝质量会比自动焊的焊缝质量低，托架在运输过程中又受到振动荷载的作用，连接板件的焊缝更容易出问题，建议对这些部位的焊缝进行无损检测，以确保托架的使用安全。从该桥式托架投入运行以来，未发现相关的质量问题。