龙门吊风载荷分析研究

沈家栋

摘要：龙门吊属于起重工程机械，在其承受风载荷情况下，存在倾覆破坏的可能性[1]。尤其在东部沿海平原、港口一带，龙门吊需要抵抗12级台风，本文以此为背景进行了龙门吊风载荷下防倾覆破坏的分析，具有一定的参考性。

关键词：龙门吊，风载荷，倾覆

引言

假定检测条件为12级台风环境，龙门吊受到风载荷情况的安全性分析。根据风力为12级台风，离地10米高处，风速范围为32.7—36.9米/秒，风速中位数为35米/秒。

一、建立风载荷下的受力模型

图1 龙门吊受力示意图

由以上受力简图可以看出，龙门吊防倾覆是由风载荷在左支点处产生的力偶和重力在左支点产生的力偶决定的。

当 时，龙门吊在正面风载荷下降发生倾覆现象。

当 时，龙门吊需要考虑在风载荷下是否产生滑移现象，以及加固后限位、加紧装置是否可靠。

二、风载荷分析[2]

根据龙门吊非工作状态下，风载荷计算公式为

计算风压为

沿海地区计算风速为平均风速的1.4倍，取值

考虑本龙门吊为港口大型起重机设备，所处环境需考虑防风抗滑系统，放大计算风速至60米/秒。

此时计算风压为2250Pa。

沿海地区，距海平面高度一般在30米以内，这里取风压高度系数

风力系数C值取1.85.

则风载荷

A为龙门吊有效迎风面积。需对龙门吊整体结构进行建模细化分析。

初步评估有效迎风面积为240平方米，则龙门吊正面承受风载荷为

左支点的受到的力偶可以简化为重力产生的力偶与风载荷产生力偶。

建立倾覆平衡方程式

当风载荷力偶小于重力载荷力偶，龙门吊不会发生倾覆作用。

考虑滑移问题，即风载荷力小于滚动摩擦力

当风载荷力小于滑移摩擦力，龙门吊处于安全狀态。

1）防倾覆分析

根据龙门吊重量6000吨，重力在左支点产生的力偶为

风载荷的等效力偶为

此时

本龙门吊可以在12级台风下防倾覆，此时考虑台风下的防滑移情况。

2）防滑移分析

根据龙门吊重量6000吨，摩擦阻力系数为0.03—0.05，此时

此时，风载荷受力1318.68kN小于摩擦阻力

龙门吊在12级台风下可以防止轨道滑移。

总结

龙门吊在风载荷下的防倾覆破坏能力与龙门架重心、迎风面积、重量等因素有关，在龙门架设计时需要考虑这些因素，以提高龙门架的防倾覆破坏能力。

参考文献

[1]上海600t龙门吊发生坍塌事故[J]. 化工建设工程. 2001（04）

[2]张质文. 《起重机设计手册》[M]. 中国铁道工业出版社出版 1998.