CN103389220B - 大型桥式起重机降载当量试验检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于桥式起重机检验领域，具体是一种大型桥式起重机降载试验检测方法，解决了现有大吨位桥式起重机载荷试验存在的问题，其通过测试、记录不同跨度的桥式起重机在不同起升载荷下应力和位移的数据，采用神经网络数值方法得到连续的逼近真实的起升载荷与应力、位移映射；通过对欲检测桥式起重机降载试验，获得降载起升载荷作用下结构的应力和位移，计算欲检测起重机与已测试起重机起升载荷比等于额定起升载荷比的应力相似比，位移相似比，由已测起重机在静载试验起升载荷下的应力、位移数据及应力、位移相似比，计算得到欲检测起重机静载试验起升载荷下的应力、位移。本发明提高了大型桥式起重机检测试验的经济性、安全性。

Description

大型桥式起重机降载当量试验检测方法

技术领域

本发明属于桥式起重机检验领域，具体涉及一种大型桥式起重机降载试验检测方法。

背景技术

根据有关规程，特种设备监督检验部门需定期对起重机进行检测，以保证起重机正常使用。目前，桥式起重机械监督检验中普遍采用测试方法是，通过逐步加载至额定起升载荷1.25倍试验载荷,观察起重机结构有无明显裂纹和测量起重机的跨中位移是否满足相关技术规定。起重机系统载荷与应力、位移的关系在设计时简化为线性，尚未系统进行试验研究。随着起重机的不断大型化、重载化，大型桥式起重机检测试验中出现了以下问题：1、试验载荷质量大，载荷制备、存放、运输困难，有的还需要制备吊具。2、试验载荷的准确制备困难，试验载荷的准确性直接影响检测结果的准确性。载荷较小不能达到试验目的，载荷较大会损伤结构、影响安全。3、检测前对起重机结构承载能力未知，试验存在安全问题。

目前起重机载荷试验方法，大多是从加载方式入手，利用试验场条件，例如铸造桥式起重机串提钢包试验方法、起重机吊重试验的加载装置等。但这些方法对于大型、超大型起重机来说，试验成本较高，很难有效解决试验的安全问题。有的方法采用模型试验来验证起重机结构设计的承载能力，但此试验不能反映起重机具体受制造、安装等影响的实际结构性能，因此对检测对象不具有针对性。

发明内容

本发明为了解决现有大吨位桥式起重机载荷试验存在的上述问题，提供了一种大型桥式起重机降载当量试验检测方法。

本发明采用如下的技术方案实现：

大型桥式起重机降载当量试验检测方法，通过在起重机结构材料工作范围内测试、记录GB/T790-1995规定跨度系列的不同跨度的桥式起重机即已测起重机在不同起升载荷下应力和位移的数据，采用神经网络数值方法得到连续的逼近真实的起升载荷与应力、位移映射；通过对欲检测桥式起重机降载试验，获得降载起升载荷作用下结构的应力和位移，计算欲检测起重机与已测试起重机起升载荷比等于额定起升载荷比的应力相似比、位移相似比，由已测起重机在静载试验起升载荷下的应力、位移数据及应力、位移相似比，计算得到欲检测起重机静载试验起升载荷下的应力、位移。

具体步骤如下，

1）、GB/T790-1995规定跨度系列的不同跨度的桥式起重机即已测起重机逐级加载试验，

测试并记录主梁为箱型截面的桥式起重机在不同起升载荷下应力                                                和位移，起升载荷由逐级增加约为直至，即静载试验起升载荷；

桥式起重机逐级加载测试详细步骤如下：

a)、记录桥式起重机机型的具体参数，包括各向几何尺寸、额定起升载荷、起重机固定载荷、吊具质量，各向几何尺寸包括跨度S、腹板高h、翼缘板宽B、上翼缘板厚、下翼缘板厚，

b）、在桥式起重机主梁危险截面的危险点处贴若干应变片，

c）、将小车开到主梁跨中位置空载，标定应变片测量0点，测量主梁跨中垂直方向位置记为位移0点，

d)、在主梁跨中位置起升0.1倍额定起升载荷，应变测试值稳定时，记录测得的应力值，测量并记录此时主梁跨中位移，

e)、起升载荷由开始以为增量逐级增加直至即静载试验起升载荷，待测试值稳定分别记录每一级的起升载荷及应力、位移数据，

f)、由上述测试得到的数据，用BP神经网络方法建立起升载荷与应力、位移的非线性映射；BP神经网络输入为起升载荷、输出为应力和位移，转移函数为sigmoid函数，

2）、欲检测的桥式起重机降载试验，

a)、获得欲检测的箱型截面双主梁桥式起重机各向几何尺寸、额定起升载荷、固定载荷、吊具质量，载荷相似比为，为欲检测桥式起重机的额定起升载荷，为步骤1）已进行逐级加载试验测试的桥式起重机即已测起重机的额定起升载荷；

b）、降载比例k=降载起升载荷/静载试验载荷，如保证在降载起升载荷下的位移测试符合GB/T21457-2008对尺寸测量要求，即测试允许相对误差小于2%，则要求，由起重机结构设计刚度条件可知，，用近似表示降载比例为k时的位移，降载比例k需要满足，同理可以得到应力测试误差、应力测试允许误差与降载比例关系，综合考虑，保证位移、应力测试精度确定降载比例k，准备满足测试仪器误差和精度要求的降载起升载荷，

c)、对欲检测起重机加载降载起升载荷，获取应力、位移，

d)、由欲检测起重机加载降载起升载荷和载荷相似比为，计算已测桥式起重机的相似降载起升载荷，

e)、利用步骤1）中建立的载荷与应力、位移的神经网络映射，计算步骤1）中已测起重机在相似降载起升载荷下，的相似应力、位移，

f)、用步骤2）中c)和e)中应力、位移值计算应力相似比、位移相似比，

g)、不同起重机结构材料同为钢材，弹性模量弹性模量比，由相似理论、量纲理论中静力问题,物理量相似关系、，其中表示欲检测与已测桥式起重机相应物理量相似比，具体为跨度相似比、为截面抗弯模量相似比、为截面惯性矩相似比，为弹性模量比；当跨度相似比、载荷相似比、弹性模量比时，主梁位移相似比，起重机受载发生位移后产生的附加位移和应力仍近似满足原应力、位移相似关系，即可近似认为应力、位移相似比不随起升载荷改变而改变；由步骤2）d)可知，静载试验载荷，可得；由以上关系可知：若欲检测与已测起重机确定，如果起升载荷的载荷相似比相同，那么应力相似比、位移相似比，即静载载荷下欲检测起重机应力为、位移为，其中、分别表示步骤1）中已测起重机在静载试验载荷下的应力、位移。

本发明所基于的桥式起重机降载起升试验装置，所属装置包括：试验前处理模块，为计算部分，用于计算降载比例。由计算误差要求、测试误差精度与降载比例之间关系计算确定降载比例，为应力、位移测试选择加载做准备工作。

应力、位移测试模块，为已有构件，用于测试桥式起重机结构的应力、位移并输入计算机以便于数据后续处理。应力测试可用应变电测，位移测试可用经纬仪，为应力、位移计算提供数据。

计算软件处理模块，为计算部分，基于相似理论和神经网络映射，通过计算软件得出欲检测起重机静载试验载荷下的应力和位移。

本发明通过降低大型桥式起重机载荷试验加载载荷，提高了大型桥式起重机检测试验的经济性、安全性。如1989年葛洲坝起重机载荷试验制备275吨载荷试块花费高达17万元，而采用本发明所述的方法，可在满足规定精度下，使载荷制备规模大幅缩小，单就载荷制备就可节约一笔客观费用。

附图说明

 图1为本发明的流程图，

 图2为本发明所用试验装置模块关系示意图，

 图3为测试应变片贴放位置示意图，

 图4为图3的A-A剖面图。

具体实施方式

大型桥式起重机降载当量试验检测方法，通过在起重机结构材料工作范围内测试、记录桥式起重机在不同起升载荷下应力和位移的数据，利用对GB/T790-1995规定跨度系列的不同跨度的桥式起重机通过试验获得的起升载荷与应力、位移数据，采用神经网络数值方法得到连续的逼近真实的起升载荷与应力、位移映射；通过对欲检测桥式起重机降载试验，获得降载起升载荷作用下结构的应力和位移，计算欲检测起重机与已测试起重机起升载荷比等于额定起升载荷比的应力相似比、位移相似比，由已测起重机在静载试验起升载荷下的应力、位移数据及应力、位移相似比，计算得到欲检测起重机静载试验起升载荷下的应力、位移。

具体步骤如下，

1）、桥式起重机逐级加载试验，

测试并记录主梁为箱型截面的桥式起重机在不同起升载荷下应力和位移，起升载荷由逐级增加约为直至，即静载试验起升载荷；

桥式起重机逐级加载测试详细步骤如下：

a)、记录桥式起重机机型的具体参数，包括各向几何尺寸、额定起升载荷、起重机固定载荷、吊具质量，各向几何尺寸包括跨度S、腹板高h、翼缘板宽B、上翼缘板厚、下翼缘板厚，

b）、在桥式起重机主梁危险截面的危险点处贴若干应变片，一般为4个，

c）、将小车开到主梁跨中位置空载，标定应变片测量0点，测量主梁跨中垂直方向位置记为位移0点，

d)、在主梁跨中位置起升0.1倍额定起升载荷，应变测试值稳定时，记录测得的应力值，测量并记录此时主梁跨中位移，

e)、起升载荷由开始以为增量逐级增加直至即静载试验起升载荷，待测试值稳定分别记录每一级的起升载荷及应力、位移数据，

f)、由上述测试得到的数据，用BP神经网络方法建立起升载荷与应力、位移的非线性映射；BP神经网络输入为起升载荷、输出为应力和位移，转移函数为sigmoid函数，BP网络模型建立方法已非常成熟，详细实现可参考相关资料，在此不详细叙述，

2）、桥式起重机降载试验，

a)、获得欲检测的箱型截面双主梁桥式起重机各向几何尺寸、额定起升载荷、固定载荷、吊具质量，载荷相似比为，为欲检测桥式起重机的额定起升载荷，为步骤1）已进行逐级加载试验测试的桥式起重机的额定起升载荷；

b）、GB/T21457-2008/ISO9373:1989起重机和相关设备试验中参数的测量精度要求规定了尺寸、质量等基本参数的相对误差极限值；GB/T14405-2011规定了双梁桥式起重机满载时允许最大位移，理论计算位移小于许用位移。降载比例k=降载起升载荷/静载试验载荷，如保证在降载起升载荷下的位移测试符合GB/T21457-2008对尺寸测量要求，即测试误差小于2%，则要求。，用近似表示降载比例为k时的位移，降载比例k需要满足，同理可以得到应力测试误差、应力测试允许误差与降载比例关系。综合考虑，保证位移、应力测试精度确定降载比例k，准备满足测试精度要求的降载起升载荷，

c)、对欲检测起重机加载降载起升载荷，获取应力、位移，

d)、由欲检测起重机加载降载起升载荷和载荷相似比为，计算已测桥式起重机的相似降载起升载荷，

e)、利用步骤1）中建立的载荷与应力、位移的神经网络映射，计算步骤1）中已测起重机在相似降载起升载荷下，的相似应力、位移，

f)、用步骤2）中c)和e)中应力、位移值计算应力相似比、位移相似比，

g)、不同起重机材料同为钢材，弹性模量弹性模量比，由相似理论、量纲理论中静力问题,物理量相似关系、，其中表示欲检测与已测桥式起重机相应物理量相似比，具体为跨度相似比、为截面抗弯模量相似比、为截面惯性矩相似比，为弹性模量比；当跨度相似比、载荷相似比、弹性模量比时，主梁位移相似比，起重机受载发生位移后产生的附加位移和应力仍近似满足原应力、位移相似关系，即可近似认为应力、位移相似比不随起升载荷改变而改变；由步骤2）d)可知，静载试验载荷，可得；由以上关系可知：若欲检测与已测起重机确定，如果起升载荷的载荷相似比相同，那么应力相似比、位移相似比，即静载载荷下欲检测起重机应力为、位移为，其中、分别表示步骤1）中已测起重机在静载试验载荷下的应力、位移。

实施例：

1、通过逐级加载测试一台额定起升载荷为50t的箱型截面双梁桥式起重机的应力和位移，部分数据如下表：

由测试得到的数据，用BP神经网络方法建立起升载荷与应力、位移的非线性映射；BP神经网络输入为起升载荷输出为应力和位移，sigmoid函数为转移函数。用BP神经网络建立模型需要借助计算机实现，且有文献资料可以参考，在此不详细叙述。

现欲对一台额定起升载荷为200t跨度28.5m工作级别为A5的箱型截面双梁桥式起重机进行降载试验。

1、获得大型起重机各向几何尺寸（腹板高2080mm、主腹板厚14mm、副腹板厚12mm、上翼缘板宽1450mm、下翼缘板宽1300mm、上翼缘板厚22mm、下翼缘板厚22mm），欲检测起重机与已逐级加载测试起重机载荷相似比。

2、额定起升载荷为200t的桥式起重机静载试验载荷为250t，许用位移为35.6mm，用测试精度为±0.2mm的经纬仪测试位移，；应力测试相对误差为0.5%，如果应力测试允许相对误差为2%，；综合考虑，保证位移、应力测试精度，选取降载比例，降载起升载荷为75t。

3、对欲检测起重机加载75吨起升载荷，测试应力为30.8Mpa、位移为9.1mm。

4、t，测试数据表中并没有该数据，需用利用BP神经网络的泛化能力得到起升载荷为18.75吨下的应力21.9Mpa、位移为9.0mm。

5、计算欲检测与已测桥式起重机应力相似比、位移相似比。

6、已测起重机在t作用下的应力Mpa、位移mm。

7、欲检测桥式起重机在静载载荷250t下的应力为Mpa、位移为mm。

如采用静载试验方法对该起重机检测，受具体场地条件差异影响试验费用差异很大。本降载试验方法与一般静载试验方法相比，加载量节约70%、可节省加载成本约70%，时间、人力成本也有一定降低。

Claims (1)

1.一种大型桥式起重机降载当量试验检测方法，其特征在于：通过在起重机结构材料工作范围内测试、记录，GB/T790-1995规定跨度系列的不同跨度的桥式起重机即已测起重机在不同起升载荷下应力和位移的数据，采用神经网络数值方法得到连续的逼近真实的起升载荷与应力、位移映射；通过对欲检测桥式起重机降载试验，获得降载起升载荷作用下结构的应力和位移，计算欲检测起重机与已测起重机起升载荷比等于额定起升载荷比的应力相似比、位移相似比，由已测起重机在静载试验起升载荷下的应力、位移数据及应力、位移相似比，计算得到欲检测起重机静载试验起升载荷下的应力、位移；

具体步骤如下，

1）、GB/T790-1995规定跨度系列的不同跨度的桥式起重机即已测起重机逐级加载试验，

测试并记录主梁为箱型截面的桥式起重机在不同起升载荷下应力                                                和位移，起升载荷由逐级增加约为直至，即静载试验起升载荷；

桥式起重机逐级加载测试详细步骤如下：

a)、记录桥式起重机机型的具体参数，包括各向几何尺寸、额定起升载荷、起重机固定载荷、吊具质量，各向几何尺寸包括跨度S、腹板高h、翼缘板宽B、上翼缘板厚、下翼缘板厚，

b）、在桥式起重机主梁危险截面的危险点处贴若干应变片，

c）、将小车开到主梁跨中位置空载，标定应变片测量0点，测量主梁跨中垂直方向位置记为位移0点，

d)、在主梁跨中位置起升0.1倍额定起升载荷，应变测试值稳定时，记录测得的应力值，测量并记录此时主梁跨中位移，

e)、起升载荷由开始以为增量逐级增加直至即静载试验起升载荷，待测试值稳定分别记录每一级的起升载荷及应力、位移数据，

f)、由上述测试得到的数据，用BP神经网络方法建立起升载荷与应力、位移的非线性映射；BP神经网络输入为起升载荷、输出为应力和位移，转移函数为sigmoid函数，

2）、欲检测的桥式起重机降载试验，

a)、获得欲检测的箱型截面双主梁桥式起重机各向几何尺寸、额定起升载荷、固定载荷、吊具质量，载荷相似比为，为欲检测桥式起重机的额定起升载荷，为步骤1）已进行逐级加载试验测试的桥式起重机即已测起重机的额定起升载荷；

b）、降载比例k=降载起升载荷/静载试验载荷，如保证在降载起升载荷下的位移测试符合GB/T21457-2008对尺寸测量要求，即测试允许相对误差小于2%，则要求，由起重机结构设计刚度条件可知，，用近似表示降载比例为k时的位移，降载比例k需要满足，同理可以得到应力测试误差、应力测试允许误差与降载比例关系，综合考虑，保证位移、应力测试精度确定降载比例k，准备满足测试仪器误差和精度要求的降载起升载荷，

c)、对欲检测起重机加载降载起升载荷，获取应力、位移，

d)、由欲检测起重机加载降载起升载荷和载荷相似比为，计算已测桥式起重机的相似降载起升载荷，

e)、利用步骤1）中建立的载荷与应力、位移的神经网络映射，计算步骤1）中已测起重机在相似降载起升载荷下，的相似应力、位移，

f)、用步骤2）中c)和e)中应力、位移值计算应力相似比、位移相似比，

g)、不同起重机结构材料同为钢材，弹性模量弹性模量比，由相似理论、量纲理论中静力问题,物理量相似关系、，其中表示欲检测与已测桥式起重机相应物理量相似比，具体为跨度相似比、为截面抗弯模量相似比、为截面惯性矩相似比，为弹性模量比；当跨度相似比、载荷相似比、弹性模量比时，主梁位移相似比，起重机受载发生位移后产生的附加位移和应力仍近似满足原应力、位移相似关系，即可近似认为应力、位移相似比不随起升载荷改变而改变；由步骤2）d)可知，静载试验载荷，可得；由以上关系可知：若欲检测与已测起重机确定，如果起升载荷的载荷相似比相同，那么应力相似比、位移相似比，即静载载荷下欲检测起重机应力为、位移为，其中、分别表示步骤1）中已测起重机在静载试验载荷下的应力、位移。