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        邯鄲地腳螺栓廠家-塔機地腳螺栓斷裂后的解決方案

        發布日期:2020-07-27

        一、塔機地腳螺栓斷裂原因 

        1臺QTZ80塔機,其底架與混凝土基礎連接的1根地腳螺栓發生斷裂,地腳螺栓是重要塔機配件,若不及時解決有發生重大事故的可能性。經化驗和性能試驗,斷裂地腳螺栓的材料為 40Cr,其化學成分與機械性能均合格。地腳螺栓共分 4 組,每組 4 根。

        從塔機現場發現,本次預埋塔機地腳螺栓時,由于未采用定位模板進行定位,地腳螺栓與混凝土基礎平面的垂直度不夠,各地腳螺栓間距與塔機底板座孔間距存在較大偏差。由此造成地腳螺栓與座孔壁之間產生干涉,引起其中 1 條螺栓副預緊力過大,致使該螺栓副一直處于重載下工作產生疲勞變形,終導致其斷裂。

        二、確定解決方案

        經研究,制訂了 2 種可供選擇的解決方案。

        第 1 種方案:首先,在塔機附近重新制作混凝土基礎,其次,嚴格按工藝規程預埋 4 組經檢驗合格的地腳螺栓,預埋時使用標準模板對地腳螺栓進行精 確定位,確保各地腳螺栓安裝尺寸在規定范圍之內。后,按塔機拆裝程序將其各部件拆卸后,重新組裝到新基礎之上。

        第 2 種方案:不拆裝塔機,只對其發生斷裂的地腳螺栓進行加固處理。但是這一方案必須對加固方法加以驗證,以確保塔機使用萬無一失。

        比較以上 2 個方案,第 1 種方案為穩妥,但是工期長、消耗多、浪費大。而第 2 種方案工期短、消耗少、無浪費,可節省大量人力、物力,可確保工程施工按時完成。為此,終決定選擇第 2 種解決方案。 

        三、地腳螺栓受力計算

        1受力情況

        該塔機地腳螺栓材料為 40Cr,螺紋為 M30,螺紋底部直徑 d 為 26.2mm。從QTZ80塔機使用說明書得知其受力情況。

         QTZ80塔機受力情況:

        載荷工況 基礎載荷 P2 (kN) P1 kN M (kN ·m) MK (kN·m)

        工作狀態 540 50 1720 260

        非工作狀態 480 80 1930 0

        P1為塔機垂直向下壓力,該壓力不對地腳螺栓產生影響,計算時不予考慮。

          當塔機在非工作狀態、且繞軸 X-X 軸即將傾翻時,2 組地腳螺栓A 和 B或 C 和 D,承受力矩之和與塔機大傾翻力矩相平衡,即

        F×b×2=M F=b式中 

        F—— 1 組地腳螺栓承受力

        b——每 2 組預埋地腳螺栓之間中心距

        M——塔機大傾翻力矩

          由上式得知,在塔機大傾翻力矩 M 作用下,1 組地腳螺栓承受力矩之和為639kN,由于每組共 4 根腳螺栓,則 1 根地腳螺栓受力 F’為 F/4 ,即 F’=41 根地腳螺栓所受應力 σ 為 F'=4 ,考慮到每根地腳螺栓受力存在不均衡,取載荷不均衡系數 n=1.5,后述同,則 1 根地腳螺栓承受大應力,在風荷載 P2 作用下, 1 根地腳螺栓受剪應力 τ推為 1.5P2=4在慣性力矩 MK 作用下 1 根地腳螺栓受剪應力 τ扭為 F扭=4 由于每根地腳螺栓承受剪應力 τ推與 τ扭互相垂直其合力 τ 為 τ =τ21 根地腳螺栓組合交變應力 σ組為 2M =51. 121930=639kN F=4639=159.75kN σ =AdF'2 =42 .2614. 31075.15923 =296.5N/mm2 max為 max= nσ =1.5× 296.5=444.8 N/mm2 τ推 =16Ad161.5P22 =42 .2614. 31610801.5 23=13.9N/mm2 τ扭 =16Ad16b2/4 M2K =42 .2614. 316151024 /102601.526 =5.3N/mm2 推 +τ2 扭0.5=(13.92+5.32)0.5=14.9N/mm2 4 σ組=(σ 21 根地腳螺栓承受總拉力 F 總為 max+3 τ2)0.5=(444.82+3× 14.92)0.5=445.5 N/mm2 F總 = 組σ ×A= 組×42d  =445.5 × 42 .2614. 32 =240060N≈240kN

        四、方案的實施

        1、植入地腳螺栓

          首先,在斷裂地腳螺栓的旁邊,用沖擊鉆鉆2個直徑為32mm、深度為 400mm 的孔;

        其次,將孔道內灰塵及其它雜物清理干凈;

        再其次,按一定比例調制好結構膠,并密實注入孔道內;

        然后,幾乎在完成注膠的同時把地腳螺栓旋入孔內,此時應避免將結構膠粘涂到螺紋上,以免影響螺母的旋入;

          后,將植入的地腳螺栓靜態養護 2 天,待結構膠充分硬化后,裝上壓塊擰緊螺母即可。

          地腳螺栓植入后,經測試該螺栓可承受 164.4kN 拉力,2 根地腳螺栓可承受總拉力為2 × 164.4=328.8kN,大于 1 根地腳螺栓可承受 240kN 的總拉力 F總。因此,該結構能夠代替斷裂的地腳螺栓可滿足使用要求。

        在塔機基礎上植入地腳螺栓的工序:①鉆孔 ②清孔 ③注膠 ④植筋 ⑤固化。

        2、增設塔機附墻

        為改善塔機地腳螺栓的受力狀況,在建筑物第 一或第二層合適位置上,提前增設一道臨時附墻以承受塔機主要傾翻力矩。

         3、做好檢查保養工作

        經常檢查和緊固地腳螺栓。塔機安裝并開始時使用的第 一個月內,每運行 2個臺班即對全部連接螺栓進行一次緊固情況檢查,以后每半個月檢查一次,一旦發現螺栓松動,用力矩扳手按塔機螺母預緊力矩要求及時緊固,確保每一螺栓副在緊固狀態下工作。上述方案實施后,塔機運行穩定,直至該工程完工,未出現任何不良狀況。

         


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