塔机地脚螺栓断裂后的解决方案

塔机地脚螺栓断裂后的解决方案一、塔吊地脚螺栓断裂原因1台QTZ80塔机，其底架与混凝土基础连接的1根地脚螺栓发生断裂，地脚螺栓是重要塔机配件，若不及时解决有发生重大事故的可能性。经化验和性能试验，断裂地脚螺栓的材料为40Cr，其化学成分与机械性能均合格。地脚螺栓共分4组，每组4根。从塔机现场发现，本次预埋塔机地脚螺栓时，由于未采用定位模板进行定位，地脚螺栓与混凝土基础平面的垂直度不够，各地脚螺栓间距与塔机底板座孔间距存在较大偏差。由此造成地脚螺栓与座孔壁之间产生干涉，引起其中1条螺栓副预紧力过大，致使该螺栓副一直处于重载下工作产生疲劳变形，最终导致其断裂。二、确定解决方案经研究，制订了2种可供选择的解决方案。第1种方案：首先，在塔机附近重新制作混凝土基础，其次，严格按工艺规程预埋4组经检验合格的地脚螺栓，预埋时使用标准模板对地脚螺栓进行精确定位，确保各地脚螺栓安装尺寸在规定范围之内。最后，按塔机拆装程序将其各部件拆卸后，重新组装到新基础之上。第2种方案：不拆装塔机，只对其发生断裂的地脚螺栓进行加固处理。但是这一方案必须对加固方法加以验证，以确保塔机使用万无一失。比较以上2个方案，第1种方案最为稳妥，但是工期长、消耗多、浪费大。而第2种方案工期短、消耗少、无浪费，可节省大量人力、物力，可确保工程施工按时完成。为此，最终决定选择第2种解决方案。三、地脚螺栓受力计算1该塔机地脚螺栓材料为40Cr，螺纹为M30，螺纹底部直径d为26.2mm。从QTZ80塔机使用说明书得知其受力情况。QTZ80塔机受力情况：载荷工况基础载荷P2(kN)P1kNM(kN·m)MK(kN·m)工作状态540501720260非工作状态4808019300P1为塔机垂直向下压力，该压力不对地脚螺栓产生影响，计算时不予考虑。当塔机在非工作状态、且绕轴X-X轴即将倾翻时，2A和BC和D，承受力矩之和与塔机最大倾翻力矩相平衡，即F×b×2=MF=b式中F——1组地脚螺栓承受力b——每2组预埋地脚螺栓之间中心距M——塔机最大倾翻力矩由上式得知，在塔机最大倾翻力矩M作用下，1组地脚螺栓承受力矩之和为639kN，由于每组共4根脚螺栓，则1根地脚螺栓受力F’为F/4F’=41根地脚螺栓所受应力σF'=4，考虑到每根地脚螺栓受力存在不均衡，取载荷不均衡系数n=1.5，后述同，则1根地脚螺栓承受最大应力，在风荷载P2作用下，1根地脚螺栓受剪应力1.5P2=4在惯性力矩MK1根地脚螺栓受剪应力F扭=4由于每根地脚螺栓承受剪应力τ推与ττ=21根地脚螺栓组合交变应力σ组为2M=51.121930=639kNF=4639=159.75kNσ=AdF'2=42.2614.31075.15923=296.5N/mm2maxmax=nσ=1.5×296.5=444.8N/mm2τ推=16Ad161.5P22=42.2614.31610801.523=13.9N/mm2τ扭=16Ad16b2/4M2K=42.2614.316151024/102601.526=5.3N/mm2推+τ20.5=(13.92+5.32)0.5=14.9N/mm24σ组=(σ21根地脚螺栓承受总拉力Fmax+3τ2)0.5=(444.82+3×14.92)0.5=445.5N/mm2F总=组σ×A=42d=445.5×42.2614.32=240060N≈240kN四、方案的实施1、植入地脚螺栓首先，在断裂地脚螺栓的旁边，用冲击钻钻2个直径为32mm、深度为400mm的孔；其次，将孔道内灰尘及其它杂物清理干净；再其次，按一定比例调制好结构胶，并密实注入孔道内；然后，几乎在完成注胶的同时把地脚螺栓旋入孔内，此时应避免将结构胶粘涂到螺纹上，以免影响螺母的旋入；最后，将植入的地脚螺栓静态养护2天，待结构胶充分硬化后，装上压块拧紧螺母即可。地脚螺栓植入后，经测试该螺栓可承受164.4kN拉力，2根地脚螺栓可承2×164.4=328.8kN，大于1根地脚螺栓可承受240kN的总拉力F总。因此，该结构能够代替断裂的地脚螺栓可满足使用要求。在塔机基础上植入地脚螺栓的工序：①钻孔②清孔③注胶④植筋⑤固化。2、增设塔机附墙为改善塔机地脚螺栓的受力状况，在建筑物第一或第二层合适位置上，提前增设一道临时附墙以承受塔机主要倾翻力矩。3、做好检查保养工作经常检查和紧固地脚螺栓。塔机安装并开始时使用的第一个月内，每运行2个台班即对全部连接螺栓进行一次紧固情况检查，以后每半个月检查一次，一旦发现螺栓松动，用力矩扳手按塔机螺母预紧力矩要求及时紧固，确保每一螺栓副在紧固状态下工作。上述方案实施后，塔机运行稳定，直至该工程完工，未出现任何不良状况。