岸橋前大梁坍塌分析

楊志清 胡影接

摘 要：隨著岸橋技術的快速發展，對于岸橋結構技術越來越重視，作為港口機械不可或缺的重要一環，岸橋的整體運行安全需要得到高度的重視，尤其是對于岸橋前大梁在長期的使用中會發生坍塌，從而造成巨大的經濟損失，本文重點分析造成岸橋前大梁坍塌的諸多因素，并分析解決及應對的方法，給出有利的控制措施，從原始結構上提高岸橋的整體安全。

關鍵詞： 岸橋;前大梁;坍塌;分析

港口機械往往都是一些大型的物料搬運設備，起吊的重物輕則幾十噸，重則上百噸，長期頻繁的起吊這些重物就很容易的造成岸橋結構性損傷，最為常見的就是出現岸橋的局部開裂，甚至坍塌，這兩種情況都是不可逆轉的，都屬于重大的設備安全事故，一旦發生極有可能造成重大的損失，甚至人員傷亡，目前在對岸橋結構坍塌的分析研究勢在必行。

1 岸橋前大梁坍塌事故的原因分析

1.1 俯仰鋼絲繩失效

岸橋作為在港口機械當中最為重要的其中吊裝設備，可以說在整個港口機械設備中占據著舉足輕重的作用，尤其對于重型物資的轉運，必然會用到岸橋，岸橋的前大梁是整個岸橋在運行過程當中最為主要的承重結構，載荷主要集中在前大梁上，由于在吊運過程中主要是采取俯仰的運行狀態，提升力的來源于鋼絲繩的同步牽引，通過鋼絲繩將大梁和機械結構部分實現同步的牽引，保證俯仰動作的實現，岸橋前大梁的維修保養也是按照同樣的步驟來操作。

岸橋結構系統一般由多個部分組成，包含俯仰纏繞系統，鋼絲繩牽引卷筒，滑輪組機構，單滑輪以及外側滑輪組等5個主要部分組合而成，整體的岸橋前大梁從一種狀態轉變為另一種狀態的動力來源是依靠停放在機房內的大功率電動機帶動完成。

針對于岸橋前大梁的牽引鋼絲繩由于頻繁使用的緣故必然存在磨損的情況，但是由于鋼絲繩有一個卷曲的過程，當處于纏繞卷曲狀態的時候，人為檢修并不那么容易發現鋼絲繩的磨損，而由于長期的磨損就會使得鋼絲繩的有效直徑達不到標準承載的直徑大小，最終在承受較大的負載的時候出現斷裂，最終造成大量的斷裂或坍塌。

在一般正常的巡檢狀態下，鋼絲繩會卷繞在卷筒上，而一旦卷筒在轉動過程中，沒有始終的圍繞圓心軸線做旋轉運動出現纏繞分離，卷筒脫離等都會使得前大梁的運動不受控制，而一旦前大梁出現前傾的情況，就意味著整個岸橋架體隨時都有脫離的風險，面對這種情況，首先是要穩步有序的卸力，讓鋼絲繩盡可能不產生過大的牽引力，然后更換新的鋼絲繩，在整個過程中絕對不能出現力崩的情況，如果機器能夠正常的提供動力，各個設備保持一定的運轉機能，就不會造成太大的安全隱患，但必須重視在后續的排查中，不排除會短期內再次出現。

其實針對該類問題，另一種解決方式是，將卷筒的轉動方向進行調整，借助外力的作用，最好能夠使卷筒能夠回到原來的狀態，但是一旦當卷筒脫離的時候，往往也會伴隨著鋼絲繩已經處于卷筒的端部，或者已經在鋼絲繩的端部形成了結節，這個時候鋼絲繩已經處于快要脫離或者半脫離的狀態，如果此時不經過強力的制動，則整個卷筒會逐漸失控，在達到某個零界點的時候出現脫離，最終出現前大梁的前傾，從而造成坍塌事故。

1.2 繩端固定不足

作為對前大梁施加牽引拉力的重要媒介，鋼絲繩需要引起足夠的重視，通常在鋼絲繩的尾部有一個繩夾，該夾子的作用就是用來提供一定大小的阻力，但是在正常的使用當中，往往繩夾沒有起到相應的作用，甚至放的位置不對，放在了相反的方向，結果導致鋼絲繩的繩夾處存在較大程度的應力集中，如果針對這種情況，不加以控制，就會因為長時間的使用在鋼絲繩內部產生一定程度的應力集中，形變，最終快速的達到鋼絲繩的疲勞極限，出現突然斷裂的情形，最后直接造成前大梁的傾倒坍塌。

1.3 前大梁后傾

之前提到一般鋼絲繩的斷裂會造成在吊裝重物的過程中，前大梁出現前傾坍塌的情況，與之相對應的，如果前大梁在上升的過程中，在達到極限位置的時候，沒有及時停住，使得卷筒繼續的保持轉動狀態，使得鋼絲繩的拉緊力不斷攀升，當到達鋼絲繩自身所承受的最大拉力的時候，前大梁整體就會向后傾塌，此時已經處于大梁倒塌的臨界狀態，一旦載荷突破臨界值，那么鋼絲繩必然發生斷裂，最后整體的前大梁發生坍塌。

1.4 安全鉤或者錨定裝置失效

一般的岸橋固定會通過錨定的方式來固定，但是由于岸橋使用通常比較頻繁，那么各個構件的受力就會存在差異，長期使用就會積累微小的變形，對于岸橋一些位置的孔徑大小就無法完全的一致，例如定位銷控，如果不一致，出現來偏差，就會無法定位。當兩側不能實現固定時在設備運行時就會存在安全隱患。

1.5 結構件疲勞開裂

從岸橋結構件的構造出發，都是由剛性結構件組成，但是就具體的損壞方式和前大梁可能存在一定的差異，一般在前端部分，滑輪的穩定運轉時通過連接處來實現，而鉸接方式就是一種比較好的連接方式，可以通過一定的折疊，從而進一步保證拉桿的穩定性，提供固定的拉力，所以如果采取固定的連接方式，就會使得一旦面臨較大的拉力，使得整個梁體構件發生突然斷裂，特別是當岸橋正處于正常工作狀態的時候，如果斷裂，后果不堪設想。在前大梁的固定結構件在此時也會受到超出平常的內力，而如果該結構件本身就存在一定的瑕疵，就會在內力的推動下，產生更大的瑕疵，直到最終會影響到整體的安全，所以在岸橋的前大梁固定結構件中，發生彎曲的地方，有細小裂紋的地方都要及時維護，長期監測。

對于一整臺大型的岸橋設備，在設計之處就會人工計算出相應的拉力額定值，以及可以承受的最大拉力，但是彎曲應力就比較復雜，直接的計算往往會有一定的誤差出現，而在實際應用中會通過增加一個安全參數值來估算整體的彎曲應力，但是估算仍舊存在一定的風險，一旦估算的偏差較大就會出現不穩定因素，造成結構件的側邊應力的開裂。根據在實際中的情況分析，開裂一般可分為兩種情況。

第一，靜距離不符合要求。 在經過一定的結構件應力分析計算后可以得出，整體結構件的彎曲應力大致與兩個因素有關，一個是板材的厚度情況，經分析，當板材厚度翻倍的同時，相應的彎曲應力也會以翻倍的情況存在，第二十彎曲應力和焊縫間的凈距離呈現反比例的關系，例如，如果焊縫的凈距離變為原來的2倍，那么整個彎曲應力會變為原來的四分之一。

第二，插板連接處存在應力集中情況，根據現場的調研情況統計分析，在整個岸橋中，連接位置都會出現較大程度的應力集中，由于這些位置又可能需要長期面臨應力集中的情況，在設計生產過程中的要求都會較高，一旦生產制造和設計存在一定的偏差，就會給結構件造成裂紋出現的可能，裂紋的產生又會使得在實際的使用中安全隱患的存在。

2 預防措施

2.1 定期保養鋼絲繩

鋼絲繩作為提供負載的重要環節，長期收到力的作用，可以說是最為容易發生磨損，損壞的，所以必須對鋼絲繩進行定期的檢查，保養和維護，并且有規律的進行清潔和潤滑，這樣處理的目的，就是防止鋼絲繩在和金屬進行摩擦過程中，對鋼絲繩造成磨損。當然最為主要的還是需要專門的檢驗人員，定期檢查，一旦發現較大磨損要及時對其進行維修，更換。

由于岸橋設備十分龐大，在設備安裝過程中，有些設備是直接在港口安裝，靠近岸橋。這就要求在焊接的過程中，要特別注意，不得靠近在鋼絲繩裝置的附近進行焊接，因為一旦有電火花靠近鋼絲繩，將會對鋼絲繩造成灼傷，從而出現熔斷，這種帶有灼傷點的鋼絲繩裝置，一旦投入使用就非常容易形成應力集中，解決這一問題，最好是在鋼絲繩的繩夾端部安裝傳感器，隨時監控鋼絲繩的大小粗細，發現異常現象立即進行人為干預。

2.2 繩夾裝置的選擇

在前面提到繩夾裝置對于鋼絲繩的作用非常重大，那么在確定使用什么類型的鋼絲繩的時候，就需要引起足夠的重視，一般來說，應該盡量避免使用較為尖銳的繩夾裝置，避免在使用過程中，對鋼絲繩造成過大的磨損，最終造成斷裂，并且也最好不要使用鍍鋅，鍍鉻的產品，避免造成內部的銹蝕，因為鋼絲繩本就位于內部結構當中，檢測起來非常不易，一旦出現銹蝕，就需要整體更換。在安裝繩夾的時候要進行一定的安全測試，務必確保繩夾裝置能夠牢牢的將鋼絲繩夾住，即使存在一定的沖擊載荷也能夠起到一定的保障作用。

2.3 結構件的維護

任何一種機械設備都需要后期的穩定維護，而在設計的初期，也應該將維護的因素考慮到其中，要求也并不復雜，只需要將具體材料的使用壽命考慮到結構當中，在使用材料結構的允許范圍內，不會出現設備部件的損壞即可，同時，技術維護人員也需要嚴格按照維護保養的標準條例執行，定期進行設備安全檢修及保養，能夠在初始階段發現問題并解決問題。

3 結語

總體而言，岸橋設備的安全使用事關重大，本文就岸橋前大梁在實用過程中會出現的坍塌隱患做了一定程度的分析，并就相關隱患的排查和檢修提出了解決方案和措施，力求避免出現重大的岸橋使用事故，為后續岸橋維護保養提供一定的借鑒作用。

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作者簡介：

楊志清（1983-），男，江蘇人，上海振華重工長興分公司助理工程師，研究方向：機械制造、鋼結構焊接。

胡影接（1985-），男，江蘇人，上海振華重工長興分公司助理工程師，研究方向：機械制造、鋼結構焊接。