陳濤

摘要：近些年來，吊車安全事故時(shí)有發(fā)生，且大多數(shù)都是地基承載力不夠造成，為了滿足汽車吊的安裝要求及作業(yè)的安全性，需要對(duì)地基進(jìn)行處理，通過對(duì)吊車吊裝過程中的受力分析和計(jì)算，合理的進(jìn)行地基處理，這對(duì)吊裝作業(yè)尤其重要。

1.概述

隨著科學(xué)技術(shù)的更新，工業(yè)的快速發(fā)展，制造業(yè)、生產(chǎn)業(yè)的設(shè)備越來越大，起重吊裝在現(xiàn)代工程建設(shè)中也越來越重要。一般的原土層都比較松散，基本都不滿足吊車的承載要求，因此吊裝地基承載力的計(jì)算和地基處理就尤為重要，準(zhǔn)確的計(jì)算處地基承載力的最大值，才可以合理的進(jìn)行地基處理，做的經(jīng)濟(jì)和安全的最優(yōu)化。

2.核算簡述

汽車吊地面支承壓力的確定過程相對(duì)簡單，取最大支腿載荷，除以支腿下墊層的有效面積。下式可用于計(jì)算移動(dòng)起重機(jī)支臂下的支承壓力

P-對(duì)地壓力值

Fmax-最大荷載

-有效長度或墊板的長度

-有效長度或墊板的長度

確定地面支承壓力相對(duì)簡單。確定最大支腿負(fù)載并不是那么簡單，計(jì)算支腿的最大載荷是復(fù)雜的，一般的汽車吊制造商會(huì)有一些性能表可以對(duì)汽車吊的各個(gè)支腿的最大值的進(jìn)行分析和計(jì)算，但是這些性能表不是很實(shí)用，且對(duì)于其中的重要數(shù)據(jù)都不對(duì)外傳播，下文是通過對(duì)汽車吊的受力分析，結(jié)合實(shí)踐對(duì)單個(gè)支腿的最大承載力的進(jìn)行計(jì)算。

3.受力分析

以汽車吊的吊裝過程中的狀態(tài)建立模型并進(jìn)行受力分析。每個(gè)支腿不僅要承擔(dān)吊車、吊物、路基支撐板等所有的荷載，還要承受這些不均勻分布的荷載產(chǎn)生的力矩的荷載力；且在吊裝重物旋轉(zhuǎn)過程中，對(duì)每個(gè)支腿的壓力值一直在變化，為了準(zhǔn)確的確定每個(gè)支腿的壓力值和最大值。

如下圖所示，分別計(jì)算每個(gè)支腿的單個(gè)承載力，并最終計(jì)算出最大值。

3.1 力的計(jì)算

整個(gè)地面需要承載的重力是所有的吊車本體、重物、路基支撐板的總和G，因此每個(gè)支腿需要分擔(dān)的支撐力是G/4。

3.2 力矩的計(jì)算

汽車吊在吊裝過程中的所有的豎向和橫向的力矩全平衡，且在已知吊裝半徑及吊裝重物時(shí)，利用單個(gè)部件及吊車相對(duì)應(yīng)的力矩平衡，可得單個(gè)支腿的所受的力矩的荷載如下：

1是吊車上車（不含吊臂）相對(duì)于回轉(zhuǎn)軸的產(chǎn)生的綜合力矩；

2是吊車下車相對(duì)于回轉(zhuǎn)軸的產(chǎn)生的綜合力矩；

b是臂桿相對(duì)于回轉(zhuǎn)軸的產(chǎn)生的力矩；

0是吊物相對(duì)于回轉(zhuǎn)軸的產(chǎn)生的力矩；

L1是吊車上車的重心與回轉(zhuǎn)軸之間的水平距離；

L2是吊車下車的重心與回轉(zhuǎn)軸之間的水平距離。

Lb是吊臂的重心與回轉(zhuǎn)軸之間的水平距離；

R是吊車的工作半徑。

根據(jù)在吊車縱向的荷載和橫向荷載的分解，可以得出縱向力矩和橫向力矩分別為：

其中，α是臂桿與相對(duì)于吊車正后方的旋轉(zhuǎn)角度；

X是吊物及車體對(duì)后方的產(chǎn)生的力矩；

Y是吊物及車體對(duì)側(cè)方的產(chǎn)生的力矩；

3.3 單個(gè)支腿的承載力計(jì)算

每個(gè)支腿的荷載如下：

d1是吊車前支腿和后支腿之間的水平距離。

d2是吊車側(cè)邊兩支腿之間的水平距離。

因此，在已知吊車工作半徑及吊裝重物的參數(shù)的情況下，可以逐一的計(jì)算汽車吊的每個(gè)支腿的承載力，并計(jì)算出其中的最大值，從而可以計(jì)算處需要地基承載力。

在計(jì)算的結(jié)果中，需要注意以下幾點(diǎn)：

1）如果其中一個(gè)計(jì)算值為負(fù)是很正常的。這意味著起重機(jī)其中一個(gè)支腿已經(jīng)沒有受力。在這種情況下，我們認(rèn)為在那個(gè)支腿處的受力是0；

2）當(dāng)兩個(gè)支腿處的受力計(jì)算值為負(fù)值時(shí)，吊車這時(shí)就會(huì)傾翻了；

3）所有支臂的總反作用力必須等于起重機(jī)的總重量+載荷+吊桿；

4）起重機(jī)縱向中心線和橫向中心線的力矩之和必須為0。

3.4 支腿對(duì)地的壓力最大值的計(jì)算

通過計(jì)算可以得出每個(gè)支腿的壓力值都不同，且其中有一個(gè)最大值就是單個(gè)支腿中的最大值，且最大值隨著旋轉(zhuǎn)角度α的變化不斷變化，一般是在支腿的上方約45?，135?，215?，305?。

因此，對(duì)地壓力的最大值是

4.利用EXCEL進(jìn)行實(shí)例計(jì)算

以GMK5200型200噸汽車吊為例，利用excel進(jìn)行實(shí)例計(jì)算如下：

5.結(jié)論

通過對(duì)汽車吊對(duì)地壓力的最大值對(duì)吊車的穩(wěn)定性有著重要的意義，本文通過受力模型分析，研究了汽車吊在臂桿旋轉(zhuǎn)的過程中的受力變化和各個(gè)支腿不同的受力，計(jì)算過程簡單且易于實(shí)現(xiàn)，在工程實(shí)踐中，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

（作者單位：中石化重型起重運(yùn)輸工程有限責(zé)任公司）