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起重机管桁结构疲劳裂纹及其强度分析 郭志康 曾 光 华电郑州机械设计研究院有限公司 郑州 450015 摘 要：针对管桁式起重机结构件产生的疲劳裂纹，通过实际受力分析，确定裂纹产生的位置及成因，并 对裂纹进行分类和评估。分析裂纹、剩余强度和疲劳特性之间的关系 ，绘制管桁式起重机结构件的裂纹 一强 度一疲劳特性曲线 ，对已产生的裂纹给出修复及补强办法 ，绘制修复加强后剩余强度曲线。 关键词：管桁式起重机；疲劳裂纹；剩余强度 ；疲劳特性曲线 中图分类号：TH21 文献标识码：A 文章编号：1001—0785 (2015)11—0123—04 Abstract：Forthefatiguecrackgeneratedfrom thetube—trusscrane，thepaperdeterminesthecrackpositionandcau— seswiththeactualforceanalysis，classifiesandevaluatesthecracks．Byanalyzingtherelationshipbetweenthecrack，re— sidual strength，andfatiguecharacteristic，thecrack—strength—fatiguecharacteristicCHIVeisdrawnforthestructuralmember oftube—tursscranetoprovidethemeasurestorepairandreinforceexistingcracks，andplotthecurveofresidualstrengthaf- terrepairandreinforcement． Keywords：tube—tresscrane；fatiug ecrake；residualstrength；fatiguecharacteristiccurve 管桁结构起重机 以其结构美观、受力合理、 而非节点部位极少见裂纹。 制造简洁、迎风面积小等优点，被广泛应用在建 筑工程施工中。由于管桁式结构不可避免存在着 初始缺陷 (表面划痕、焊接应力集 中和缺陷、非 金属夹杂物等影响)，再经长期的交变载荷作用 ， 这些初始缺陷就会逐步扩大，进而形成疲劳裂纹。 这些疲劳裂纹严重影响着整个管桁式起重机 的剩 余强度和剩余寿命。据统计，在起重机事故 中， 1．腹杆 2．主弦杆 3．裂纹位置 有40％ 一60％是因为疲劳裂纹引起 。 图1 节点处裂纹示意图 本文对起重机管桁结构中塔身和臂架等结构 的疲劳裂纹，通过检测确定其集中位置，对裂纹 1．2 疲劳裂纹形成的原因 产生的原因进行分析，确定出裂纹的类型。结合 管桁结构节点部位杆件受力复杂 ，弦杆 既 断裂力学疲劳知识，推导出裂纹、剩余强度和疲 承受轴向力，又承受来 自腹杆 的交变拉、压应 劳特性之间的关系，绘制出起重机管桁式结构的 力 ，同时造成节点处管材应力集中，超过极限长 裂纹 一强度 一疲劳特性 曲线。同时对 已产生的疲 度 、初始的缺陷在交变载荷作用下将会汇聚扩 劳裂纹提出补强措施，并研究补强后结构件剩余 展 ，进而导致节点处 出现裂纹。在非节点部位， 强度和裂纹长度 的关系。 弦杆主要承受拉应力、压应力或拉压交互应力作 用 ，垂直于受力方向上的拉应力同样会使裂纹 1 管桁式起重机疲劳裂纹的机理分析 扩展 。 1．1 疲劳裂纹形成的位置 1．3 裂纹的分类 通过对起重机管桁结构主要受力件塔身和臂