起重機拆除事故的警示

【摘 要】 本文敘述了起重機械拆除過程中出現事故的隱患點，門式起重機在拆除過程中由于主梁與支腿連接螺栓預先拆除，拆除過程中支腿與下橫梁連接螺栓斷裂，造成吊載主梁用的汽車吊承載力不足，發生失穩傾覆事故。

【關鍵詞】 門式起重機 拆除移裝 螺栓斷裂 失穩傾覆

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2014.17.008

起重機械已經是各個行業中不可缺少的生產設備，隨著起重機技術的不斷提高，起重機的更新換代也日趨增多，拆除或者移裝工作越來越多。與此同時拆除過程中也會遇到這樣或那樣的問題，有些問題甚至轉變為事故。這些用血換來的教訓很值得人們去深思和借鑒。

1 事故概述

2010年某單位在拆除一臺型號為MZ20/10-30A7門式起重機過程中發生事故，現場使用120噸汽車起重機（以下簡稱汽車吊）對一臺20噸雙梁門式起重機（以下簡稱龍門吊）進行移裝拆除作業時，門式起重機傾覆，造成指揮者王某當場死亡。

2 當事人描述

現場情況介紹：施工單位負責人王某指揮施工人員先拆除龍門吊支腿A、B、C、D處的部分螺栓（圖1），不易松動的螺栓使用火焰切割的方法破開螺母。汽車吊在圖2所示位置就位，吊起主梁西側（小車已置于主梁西側地面）約100mm至200mm。而后用25噸汽車吊將主支腿與西側下橫梁拆除，分列于龍門吊南北兩側。當進行主梁西側降落作業時，龍門吊突然向西側失穩，主梁砸在汽車吊尾部及事先拆除的小車上，汽車吊回轉盤斷裂，吊臂向西北方向砸在龍門吊主梁上。

圖1

圖2

3 事故現場概況

龍門吊軌道為南北走向。進行拆除作業的汽車吊位于該龍門吊南側靠近西側主支腿處，車身軸線與龍門吊主梁軸線垂直，距龍門吊西側軌道約10m。傾覆的龍門吊主梁落地后約向正西方向位移了12m左右，事故發生前已拆除的主支腿及下行走橫梁分列于主梁南北兩側（圖3）

圖3

汽車吊工作情況為伸出臂長為20.1m，工作幅度為5.4m，吊鉤及防脫鉤裝置、鋼絲繩、索具等均無缺陷及失效現象。四個支腿完全打開，支承地面未見塌陷等異常現象。汽車吊回轉支承破壞，斷口多位于螺栓通孔處，斷面未見陳舊性裂紋等現象。起重臂向西北方向傾覆，砸在龍門吊主梁上。起重臂箱型梁未見明顯彎曲變形現象，起升變幅液壓缸部位無彎曲、變形、破裂、漏油等現象。

事故分析為汽車吊落鉤，龍門吊主梁西側向地面降落（圖4）。支腿重力和下橫梁重力偏出原作用線，雖然此時汽車吊拉力、支腿垂直支反力、及各部分重力在垂直方向上合力為零，但支腿垂直支反力與支腿重力和下橫梁重力已不再作用在同一作用線上，系統將比落鉤前產生額外彎矩（對支腿的翻轉力矩）。根據力矩平衡條件，支腿梁截面上必然存在一個彎矩，以抵抗支腿垂直支反力與支腿重力和下橫梁重力產生的翻轉力矩，該彎矩隨著支腿的偏斜角度的增大而增大。

圖4

（1）主梁與副支腿螺栓連接失效原因分析

根據現場收集到的M24斷裂螺栓，斷面直徑明顯變細，出現頸縮現象，整個斷面呈新鮮的金屬撕裂狀斷面不平齊，斷口呈典型的拉斷斷口特征。表明螺栓的拉應力超過極限許用應力值，出現斷裂現象。

主梁法蘭上殘留的螺栓向東側彎曲，其彎曲內側螺紋有機械損傷，與支腿法蘭螺孔機械損傷方向一致。這種彎曲螺栓均位于主梁連接法蘭的東側，說明支腿與主梁連接法蘭的斷裂是以東側為軸線的，即西側處螺栓先斷裂（圖5），再以A處為軸翻轉，龍門吊傾覆。

圖5

（2）支腿與主梁連接螺栓及其斷口的勘察

現場收集到的支腿連接螺栓共有兩種不同直徑，分別為M24和M30。其中M24為支腿與主梁連接使用，M30為支腿與下橫梁連接使用。M24螺栓中斷裂的螺栓共有14副，且斷裂的螺帽部分與螺母部分可按斷口形狀吻合對接（圖6）。斷口存在明顯頸縮現象（圖7），強度等級為4.8級（圖8）。M24螺栓中彎曲的螺栓從主梁法蘭上方插入螺孔，多殘留于連接法蘭的東側，向東彎曲（圖9），彎曲方向內側螺紋有機械損傷，與支腿連接法蘭的東側螺孔的機械損傷一致。螺帽上油漆完好，與其周圍的火焰切割痕跡形成鮮明對比（圖10）。

圖6

（3）失穩前汽車吊承載能力的計算

事故發生時汽車吊伸出臂長為20.1m，工作幅度為5.4m，仰角約為74.5°。為了驗算汽車吊的承載能力，用粗虛線表示龍門吊主梁水平時的位置，粗實線表示汽車吊落鉤使龍門吊繞支點O旋轉[α]后的位置，根據三角形角度關系，各個角度標記見圖11。

圖11

依照圖5中實線所示的龍門吊繞支點O旋轉[α]后的位置，畫出圖12所示的受力示意圖，圖中[G1]、[G2]、[G3]分別表示兩主梁總重、兩副支腿總重、下橫梁重力，[h1]為下橫梁高度，[h2]為支腿高度。[G1=][560000N，G2=100000N，G3=80000N，h1=1.65m，h2=8.6][m，h=11.4m，l1=hsinα，l2=15cosα，l3=26cosα。]

圖12

經過以上驗算可知，在各個角度時，[F+Fy]大致與[G1+G2+G3]相同，這與平衡方程[F-G1-G2-G3+Fy]

=0是一致的。

查閱汽車吊起重特性曲線，失穩前汽車吊的起重能力為45.00噸，即450000N，遠大于汽車吊的實際工作拉力。

4 結論

綜合上述分析，得出以下結論：

（1）事故發生前，施工單位已拆除主梁與支腿連接法蘭的大部分連接螺栓。

（2）支腿與下橫梁連接螺栓的斷裂是由于外力沖擊造成的。

（3）事故發生時，汽車吊承載能力足夠。

（4）支腿與主梁的連接螺栓的斷裂原因是由于螺栓組承受的彎矩逐漸增大，導致單個螺栓承受的拉應力超過其抗拉強度值造成的。

（5）隨著支腿以大車行走輪為軸的旋轉角度增大，剩余螺栓達到抗拉強度極限值是必然的。

因此，從這個事故中不難看出，起重機在拆卸過程中也是很危險的，不僅需要拆除人員有很高的技術水平，同時也需要加強安全意識來預防此類事故發生。

作者簡介

鮑琳琳，本科，工程師，主要從事電梯檢測工作。

于浩洋，本科，工程師，主要從事起重機檢測工作。

（責任編輯：張曉明）