现场常用平衡梁的设计与分析

张经纬

摘 要：安裝工程中，设备的吊装运输经常需要使用平衡梁，本文提出了一种10T常用平衡梁的设计，并进行有限元校核计算。

关键词：吊装；平衡梁；有限元计算

一、简介

在现实的安装施工过程中，安装单位经常遇到类似的情况：安装的设备往往结构较为脆弱，如果在吊装时直接将钢丝绳与吊钩连接，则在吊装过程中会产生较大的侧向力，可能对设备本体结构产生破坏作用，同时，为了保证吊索具的受力角度达到规范要求，减少设备水平方相上的受力，经常会使竖直方向上的吊索具长度增加，增大了吊装难度，使吊车吨位不能得到充分的利用。为了解决以上问题，本文从实际情况出发，将一种常用吨位的平衡梁进行设计并选材，能够使同吨位的吊车完成更多的施工作业。

二、平衡梁规格

本文中所介绍的平衡梁吨位为10T，安全系数取3，此种平衡梁的制作尺寸针对现场经常使用的各种类型的卸扣与吊装带、钢丝绳，同时匹配相应的试验载荷系数，进行平衡梁的设计。同时，该种平衡梁使用常见型号的工字钢与碳钢板作为制作材料，初步制作完成后进行喷砂、刷漆处理后，能够多次重复利用，节省施工成本。平衡梁在使用过程中，可以结合设备本体上的吊点数量，通过多级组合的方式，将平衡梁与平衡梁、平衡梁与钢丝绳、平衡梁与倒链等一起使用，使用不同的施工要求，提高施工水平。

三、平衡梁的制作

为便于制作，本文所描述的平衡梁的材料使用30a普通工字钢与30mm厚的钢板，材料均为Q235B，制作时需注意，为减少不必要的焊缝，增加平衡梁的安全系数，平衡梁的上部吊耳与下部吊耳的钢板材料应采用统一整体，先在工字钢上开出适合吊耳板穿过的空洞，再将钢板材料穿过工字钢，选取相应规格的焊条将吊耳板与工字钢通过焊接固定，焊脚高度需高于母材厚度的70%，同时满焊。由于平衡梁属于吊装施工中的重要设备，故在焊接完成后需进行必要的无损检测作业，保证焊接达到规范要求。平衡梁制作完成后，应尽量满足重复利用的要求，进行必要的防腐处理，故在制作完成后，需要进行整体喷砂、油漆等防腐处理，避免结构出现锈蚀等情况。结构的具体尺寸如下：

四、有限元计算

平衡梁设计完成后，为了保证平衡梁设计的安全与可靠，本文通过三维建模软件进行1：1的立体建模，建模完成后导入有限元模拟软件中，进行平衡梁工作时的真实情况模拟。本次有限元校核中，将模拟平衡梁吊起将10T的重物，得到如下图所示的应力云图与形变云图，详细情况如下图所示：

由上图可知，在模拟平衡梁吊装10T重物时，本文所设计的平衡梁的最大形变量为0.00034mm，最大应力为69Mpa，满足Q235B材料的使用要求，能够使用该种材料及结构形式完成10T重物的吊装作业。

五、结语

此种10T平衡梁的设计，经过有限元软件校核后，安全系数大，能够在不同的施工场合与不同设备结构的情况下，根据吊装需要进行分级、组合使用，以满足不同类型的设备吊装，同时能保护所安装设备的结构不因为水平方向上的分力而受到破坏，降低竖直方向上的吊装高度，优化了吊车载荷，为施工提供便利！