起重机主梁腹板下料预拱度的估算

隋毅松 王传民 李雨庭

（1.水利部产品质量标准研究所，浙江 杭州310012；2.杭州江河机电装备工程有限公司，浙江 杭州310012）

0 引言

桥式起重机和门式起重机是使用最广泛的起重机，广泛应用于室内外工矿企业、钢铁化工、铁路交通、港口码头、水利水电以及物流周转等部门和场所。作为起重机的重要组成部分，钢结构约占起重机总量的40%～90%，其制造质量直接决定起重机的安全和品质。主梁作为梁式起重机的主要受力钢结构件，其制造质量更是评价整个起重机制造质量最重要的因素之一。梁式起重机在起吊重物时，由于弹性变形会使主梁产生下挠。下挠量过大，会对主梁两侧的支腿或运行机构的工作状态造成不利的影响，具体可引起小车运行阻力增大、大车运行机构主动轴弯曲损坏及主梁受力失稳等严重后果。起重机主梁成均匀向上拱起的形状，称上拱度。主梁制成一定上拱的形状，在起吊重物过程中可以减少主梁向下的挠曲量，是改善支腿或运行机构工作状态的有效方法。

根据GB／T14405—2011《通用桥式起重机》、GB／T14406—2011《通用门式起重机》中的规定，主梁应有上拱度并且应满足以下要求：起重机做静载试验时，应能承受1.25倍额定起重量的试验载荷，其主梁不应产生永久变形。静载试验后的主梁：当空载小车在极限位置时，上拱最高点应在跨度中部S／10范围内，其值不应小于（0.7／1 000）S。根据长期以来的实际经验，一般对主梁的上拱度fg要求为：

式中，L1为起重机主梁悬臂长度（mm）。

但由于在制造起重机主梁时，箱型主梁上部焊缝数量多于下部，所以主梁焊后易产生下挠；同时主梁是长而细的构件，自重也会引起主梁下挠，因此为保证制造出达到设计要求上拱度的主梁，就必须加大主梁腹板下料的拱度值。主梁腹板实际下料时的拱度值，我们称之为预拱度。预拱度的大小可根据主梁不同的结构形式进行理论计算或估算。

1 主梁跨中腹板预拱度计算

主梁跨中腹板下料预拱度可按下式计算：

对于偏轨箱形梁，由于钢轨焊接或轨道压板焊接都在主梁主腹板位置的上盖板上，且主腹板与上盖板的焊缝是双面焊，比副腹板多焊一道焊缝，焊后主腹板的下挠要比副腹板大，通常主腹板下料预拱值要比副腹板大（b为上盖板宽度），主腹板上部焊缝多取大值。

在实际生产中，起重机主梁腹板下料拱度值可采用估算方法，即根据图样主梁截面、焊缝的分布情况及工艺过程，按积累的经验数据确定。对不同厂家的图样、工艺过程、焊接方法和焊接顺序，主梁腹板预制的拱度和翘度也不同。根据工厂的实际生产经验，对5～50t桥式和门式起重机箱形主梁腹板下料预拱度估算值列于表1，供参考。对偏轨箱形梁只需先估计出主腹板的预拱度f，就可得出副腹板预拱度主主腹板上部焊缝多取大值。

起重量较大的起重机设计主梁截面刚性较大，主梁变形较小。对于起重量大于50t的偏轨箱形主梁，主腹板下料拱度10。单腹板主梁的腹板下料拱度为S／700；桁架式起重机的单片桁架在平台上放地样也可按S／700预制拱度。具体如表1所示。

表1 起重机箱形主梁腹板下料预拱度估算值

2 主梁悬臂端腹板下料预翘度计算

门式起重机和装卸桥等主梁悬臂端主腹板下料上翘度f′主按下式计算：

f′主值实际上按下述方法计算：

由于门式起重机偏轨箱形梁主梁上、下焊缝分布比较对称，对通常采取的肋板与上盖板焊缝在组成Π形梁后焊接的方法，主梁上部轨道压板焊缝和小肋板焊缝引起悬臂上翘的倾向与自重引起的悬臂端下挠的倾向基本相同，悬臂端腹板下料翘度值可按技术条件要求的L1／350估算。对于肋板与上盖板焊缝焊完后再组装两腹板的情况，腹板下料翘度值为：

式中，K″为翘度下料修正系数。

对起重量较大的悬臂长度较小的可取5～10mm；对起重量较小的悬臂较长的可取15～20mm。

副腹板下料翘度（f′副）比主腹板大8～12mm。

单腹板主梁悬臂端腹板下料上翘度也可取L1／350。主、副桁架单片在平台上放地样时悬臂端上翘度f′也取L1／350。

3 结语

本文提供了一个起重机主梁腹板下料预拱度的估算方法。按此方法可以简单地估算出腹板拱度曲线中的最大值（fmax）。但需要强调的是，整个主梁腹板拱度曲线是否合理，除与fmax有关外，还与主梁所采用的预拱度曲线形式有关。正确确定fmax，同时使整根主梁上各点的拱度值按某一类型的曲线合理分布，并通过工艺控制减少焊接变形，那么一根理想的承载主梁便是可期的。