塔机配件 - 塔机地脚螺栓断裂后的解决方案
[ 关键词：塔机地脚螺栓断裂 发表日期：2017-05-31 07:45:05 ]
一、塔机地脚螺栓断裂原因
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受力情况
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) P1 kN M (kN·m) MK (kN·m)
工作状态 540 50 1720 260
非工作状态 480 80 1930 0
P1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，2 组地脚螺栓A 和 B或 C 和 D，承受力矩之和与塔机最大倾翻力矩相平衡，即
F×b×2=M F=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/4，即 F’=41 根地脚螺栓所受应力 σ 为 F'=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 τ推为 1.5P2=4在惯性力矩 MK作用下1 根地脚螺栓受剪应力 τ扭为 F扭=4由于每根地脚螺栓承受剪应力 τ推与 τ扭互相垂直其合力 τ 为 τ =τ21 根地脚螺栓组合交变应力 σ组为 2M=51. 121930=639kN F=4639=159.75kN σ =AdF'2=42 .2614. 31075.15923=296.5N/mm2 max为 max= nσ =1.5×296.5=444.8 N/mm2 τ推=16Ad161.5P22=42 .2614. 31610801.523=13.9N/mm2 τ扭=16Ad16b2/4M2K=42 .2614. 316151024/102601.526=5.3N/mm2 推+τ2扭0.5=(13.92+5.32)0.5=14.9N/mm2 4 σ组=(σ21 根地脚螺栓承受总拉力 F总为 max+3τ2)0.5=(444.82+3×14.92)0.5=445.5 N/mm2 F总= 组σ ×A= 组×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 根地脚螺栓可承受总拉力为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。