对提供支撑桥式起重机结构的载荷的审查外文翻译资料

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对提供支撑桥式起重机结构的载荷的审查

With reference to SABS 0160 (1989)

P E Dunaiski l, H Barnard l, G Krige 2, R Mackenzie 3

1 Department of Civil Engineering, University of Stellenbosch, Private Bag X1, Matieland, 7602, South Africa.

2 Anglo American, Anglo Technical Division, P O Box 61587, Marshalltown, 2107, South Africa.

3 South African Institute of Steel Construction (SAISC), P O Box 1338, Johannesburg, 2000, South Africa.

摘要

在南非，桥式起重机及其支撑结构存在着操作上的困难。在工业支持下，开展了一项系统研究起重机支撑结构设计基础的方案，以改进今后的设计。本文反映了从理论研究与研究方案相结合而产生的见解，并结合实际经验，考虑到这些设施的设计和维护。目前该材料被开发作为输入到南非SABS 0160加载代码审查（1989）。SABS 0160初始评估（1989）表明，其从（1983）衍生且装卸条款关系到BS 2573的规定大大简化。与其他设计规范如欧洲规范PRENV 1991-5(1997)和DIN 15018(1984)的进一步比较表明，SABS 0160(1989)不具有相对于当前负荷规范的简单化性质所应期望的必要的保守性。没有证据表明根据SABS 0160(1989)设计的结构的安全性方面存在缺陷。然而，关于正常使用下超出极限状态标准而造成的故障确实发生了。其中最显著的是支撑结构的疲劳失效，起重机车轮和钢轨磨损，起重机由于结构过于僵硬或过于灵活而导致性能下降。这些故障的发生表明，根据起重机的工作频率和相对于起重机最大容量的装载状态，规定对有限范围的起重机是恰当的。这些观察结果使南非装载守则与其他地方适用的一系列规范和标准进行了更广泛的比较，特别是ISO 8686-1(1989)、DIN 15018(1984)、NEN 2018(1983)、AISE TR 13(1979)和BS 2573(1983)。比较结果表明，不同的设计所考虑的荷载及其各自的大小有明显的差异。考虑到必须调整现在所使用的准测。起重机分类是规范设计过程的一个重要组成部分。提出了一种专门针对支撑结构且反映了相关的设计考虑的分类系统。

关键词

桥式起重机，分类，设计规范，适用性，动态负载。

引言

Stellenbosch大学的一个研究项目正在研究架空移动起重机(OHTC)的行为和支撑结构的响应。该项目的目的是研究由OHT起重机施加到支撑结构上的荷载情况和荷载大小。对国外的实践规范进行了审查，以评估这些来源规定的负荷情况和负荷大小。并与SABS 0160(1989)进行了比较，比较了建筑设计中应采用的一般程序和荷载。

下一节将介绍业务守则的评审结果和与SABS 0160(1989)的比较结果。本文的研究结果表明，OHT起重机只有一个分类系统。已确定需要为OHTC支助结构建立一个分类系统，目前正在制定这一分类系统。下一节介绍了拟议的分类系统。此外，从OHTC支撑结构的使用极限状态故障可以推断，许多可使用性故障是由于缺乏设计和施工此类结构的详图的经验而发生。因此，提出了一份设计和施工考虑因素清单。这些考虑因素与拟议的OHTC支助结构服务分类有关，这些考虑的目的在题为“OHTC支助结构设计和施工考虑”的一节中讨论。结论部分对进一步使用拟议的支助结构服务分类提出了意见。

实施准则审查和比较

表1显示了SABS 0160(1989)、ISO 8686-1(1989)、DIN 15018(1984)、NEN 2018(1983)、ASISTR 13(1979)和BS 2573(1983)的负载情况比较。所考虑的负载情况是描述起重机日常操作活动所产生的正常受力的情况。其它载荷情况，如机械故障、倾斜力、末端停止力和紧急切断等，不包括在本文中。荷载情况分为(1)垂直方向的力和(2)水平平面的力。

表1

负载情况比较

吊车梁在垂直方向上的受力

由于起重机的重量和有效载荷而产生的静态载荷：静态载荷是指依赖于起重机重量、负载提升附件和起吊载荷的力。这些力施加在起重机车轮位置的吊车梁上。如何明确描述静态起重机车轮力的深度因不同规范而异。

无约束起重的接地负载的吊装：本案例全部按规范处理。在规范规定的车轮力的大小上存在差异。以克里格(1998)的OHTC特性为例，通过随机选择一台起重机的数值计算，说明了这种力的变化。通过计算和比较SABS 0160 (1989) 和DIN 15018，SABS 0160 (1989) 和 ISO 8686-1 (1989)，图1中的曲线表示最大轮力大小的差异。确定最大轮力的载荷影响系数为2级起重机。图1中的曲线清楚地表明，在起重速度低于0.165 m/s的情况下，与DIN 15018(1984)相比，最大轮力大小存在正差异，与ISO 8686-1(1989)相比，轮力值低于0.68m/s。在这些“不平衡”的速度中，最大轮力差有变化。因此，在其低估了相对于DIN15018(1984)和iso 8686-1(1989)最大轮力之后，高估了SABS 0160(1989)某一特定负荷提升速度范围内的最大轮力。另一个担忧是“不平衡”速度的差过大。这表明DIN 15018(1984)与ISO 8686-1(1989)有显著差异。

部分有效载荷突然释放的影响：只有ISO 8686-1(1989)、DIN 15018(1984)和NEN 2018(1983)明确地描述了这种负载情况。这种情况是SABS 0160(1989)的一个缺点，因为缺乏经验的设计工程师可能会忽略由于释放部分有效载荷而产生的动态效应。

在不平坦的表面上行驶所引起的载荷：只有ISO 8686-1(1989)和DIN 15018(1984)明确规定了这一事件。这是SABS 0160(1989)的一个缺点，但在南非，经常工作或连续工作的起重机的结构的钢轨末端焊接在一起是南非的惯例。这就消除了钢轨连接处的间隙或台阶，因此也消除了轨道表面不连续的来源，造成了不均匀的表面。

水平面作用力

由于水平移动或起重机桥的加速/制动而产生的载荷：所有的操作规范都处理由于水平移动或起重机桥的加速和制动而产生的力。这种负载情况的描述深度因不同规范而异。欧洲规范通常规定，由于起重机或起重机机构的减速加速，应确定载荷。ISO 8686-1(1989)提供了一个详细的起重机刚体动力学模型，可用于确定加速度引起的力。SABS 0160(1989)通过指定力作为起重机重量的百分比和/或有效载荷，通过经验方法提供这些载荷。

由于起重机轮轨不对齐而造成的载荷：只有SABS 0160(1989)和AISE TR 13(1979)才能满足这种特殊的负载情况。这种情况规定了在起重机车轮位置的同等大小的力。力作用于水平平面和相同方向(横贯起重机梁的纵轴)。

斜行(倾斜)引起的载荷：这种情况是由所有规范表1对应。对于这种载荷情况，力的大小也有不同，这取决于用于设计目的的规范，以及用于设计计算的不同负载模型。图2（I）显示ISO 8686-1（1989），DIN 15018（1984）和NEN 2018（1983）的四轮起重机的负载模型。图2（II）显示SABS 0160（1989）和BS 2573（1984）的四轮起重机的负载模型。根据不同的设计，吊车梁的内力分布（剪力、弯矩和扭矩）和吊车梁的反力传递到支承结构将完全不同。

OHTC支撑结构分类

该OHTC支撑结构的服务分类系统记录在表2和表3。表2显示了在确定支撑结构的服务类的过程中使用的标准。标准如下：(1)OHTC在支撑结构或其部分中的使用频率；(2)OHTC的加载状态，因此是支撑结构。表3显示了一个二维矩阵，其中准则(1)和准则(2)被用于将支持结构分类为服务类A、B、C或D。

提出的OHTC支撑结构维修分类系统的目的是为设计工程师在考虑结构体系和结构部件的选择、设计的保守性和施工细节的选择时所需的可靠性水平进行评估。例如：具有服务等级D的OHTC支撑结构有一个起重机，它是建筑物内作业活动的组成部分，起重机是连续工作的。起重机几乎总是负载在接近其最大容量，它也可以在高速运行。从作业活动的数据中得出的这些所需考虑因素为起重机和支架结构的严重动态载荷和磨损。为了维护或修理支撑结构部件/构件(如起重机轨道、因疲劳而损坏的吊车梁等)而停工很长一段时间是不可能的，这一点必须在结构的设计和施工阶段加以考虑。

表2

使用程度和装载状态的描述

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