岸边集装箱起重机前大梁受力分析

汤华超

（山东港通工程管理咨询有限公司，烟台 264000）

在山东港通工程管理咨询有限公司的严格监理下，青岛海西重机有限责任公司为山东高速交通物流投资有限公司承制了2台AJ型65t-46m岸边集装箱起重机（以下简称岸桥），其使用地点是潍坊港中港区东作业区#18、#19滚装泊位。设备工作级别为A8，使用等级为U8，载荷状态级别为Q3，具体设计参数如表1所示。

表1 设备主要技术参数

1 载荷与载荷组合

1.1 载荷与载荷系数

本文对前大梁、前拉杆系统的受力分析过程所涉及的各种载荷数据和载荷系数进行计算，如表2所示。

表2 基本载荷计算

注：对于增大系数，载荷确定后，组合时再乘一个增大系数来考虑计算方法不完善和无法预料的偶然因素导致实际出现的应力超出计算应力的某种可能性；对于动载系数，物体惯性力将会使起升载荷出现动载增大的作用，此起升动力效应用一个大于1的起升动载系数表示。

1.2 风载荷

表3 工作风垂直于大车轨道(风速20m/s)

1.3 载荷组合

表4 载荷组合

注：OW工况下，大车静止，吊具下额载，小车起制动，考虑动载系数、载荷放大系数、小车水平方向惯性力、小车运行方向工作风工况。

将表2相关数据套入表4公式计算可得，载荷组合为3878kN。

2 材料和许用应力

金属结构材料弹性模量为2.1×105MPa，泊松比为0.3，受力构件所用材料为Q345B，在各种工况下的安全系数和许用应力如表5所示。

表5 Q345B材料特性、安全系数及许用应力

有风情况下，许用应力[σ]=240MPa。

3 建立分析模型

岸桥在OW工况下，前大梁建立如1所示的受力分析模型，具体参数包括：前大梁载荷组合G，前拉杆拉力F1，中拉杆拉力F2，大梁下铰点支撑力（该处取竖直向上分力F3）。

在该状态下，前大梁稳定。

受力平衡：F1×sin26°+F2×sin43° +F3=G。

力矩平衡：F1×sin26°×17250=F2×sin43°×3750+F3×24400。

岸桥前、中拉杆的拉力比一般要求介于7:3与6:4之间，该项目调整后，前拉杆与中拉杆拉力比值：F1:F2≈1.9，在正常范围内。前大梁自重低于载荷组合，按G=3878kN计算。

图1 受力状态分析图

4 强度校核

按上述分析模型计算得出该岸桥前、中拉杆受力分别为：F1=3688kN，F2=1941kN。前拉杆截面积S1=20600mm2，共2件，中拉杆截面积S2=12800mm2，共2件。

前拉杆应力值σ1=F1÷S1÷2=89.5MPa＜240MPa

中拉杆应力值σ2=F2÷S2÷2=75.8MPa＜240MPa

前拉杆应变ε1=σ1÷E=426.2e-6

中拉杆应变ε2=σ2÷E=361.0e-6

根据以上计算得出，岸桥在工作风垂直大车轨道方向，额载工况组合中，拉杆结构最大应力为89.5MPa，构件最大应力小于拉杆需用应力，结构强度满足使用要求。

5 结语

本文利用重力平衡原理和力矩平衡原理分析了前大梁、拉杆在岸桥工作状态下载荷65t和风荷20m/s时的受力情况，风荷20m/s相当于9级风速，65T-46m岸边集装箱起重机工作在9级风速的情况下前大梁和拉杆是稳定的，并且拉杆此时的拉力在拉杆的许用应力范围内。这里只验证了工作状态下9级风速的载荷这一种情况，要做好岸桥设备的完整验证，需要有更多的验算工作。比如，在工作状态下，突袭阵风风速35m/s，或非工作环境下，极大风速55m/s（2min时距）时，对于设备的受力平衡情况，后续将做进一步的研究和分析。无论在何种工况下，在设备监造和港口码头实际运行中，人们必须做好岸桥设备的防风锚定，以应对不可抗力台风的出现，保证设备和人员的安全。