自制500KN/30m动臂桅杆起吊应变测试分析研究试验

某安装公司自制了一套500KN/30m动臂桅杆起吊大型设备，现需要检验动臂桅杆的起吊能力是否达到了设计要求。委托聚航科技对自制桅杆起吊进行应变测试，得出动臂桅杆的*大起吊重量和起伏角度。

应变测试方案

动臂桅杆主要由主臂、动臂和底座3部分组成（见图1），试验方法为应变电测法，采用JHYC静态电阻应变仪进行多点测试。为了保证试验安全进行，根据500KN/30m动臂桅杆试验施工技术方案和设计计算书，指定了加载试验与应变测试的实施方案。将主、动臂桅杆上几个主要危险截面的理论计算应力值换算成各截面处应变计的应变值，以确定许可应变值，避免加载过量和动臂起伏角度超过规定范围。监测点的选择除按施工技术方案中要求的进行选点外，还根据桅杆的受力特点在应力复杂的地方粘贴了应变花，选点位置如图1所示。对主应力方向基本确定的点采用单向贴片。

为保证试验测试数据的可靠性，试验前对仪器进行精心的调试与校验，严格挑选应变片。应变片粘贴后进行测试以保证贴片质量，并采取必要的防潮措施。为了减少温度变化对测量结果的影响，采取了单点逐一补偿的办法。通过加修正系数以消除导线电阻对测量结果的影响，为防止主要截面上测试数据不丢失，采用了一点多片的方法，试验结果表明这些措施是有效

试验步骤

1. 校零，桅杆状态：动臂水平位置（两个支点），主臂垂直位置，因主桅杆竖立后校零，所以桅杆自重和施拉绳拉力引起的变形未计入。

2. 测试由桅杆自重引起的各点应力值，动臂起伏范围0°-80°。

3. 测试起吊载荷34t离地200mm时，桅杆各截面上的应力值，动臂起伏范围50°-80°。

4. 测试起吊载荷46t离地200mm时，桅杆各截面上的应力值，动臂起伏范围55°-80°。

5. 测试起吊载荷52t离地200mm时，桅杆各截面上的应力值，动臂起伏角度50°-70°。

结果分析

从主、动臂桅杆危险截面应力测试数据看，主、动臂桅杆各截面的实测应力、应变与桅杆的实际变形情况对比相吻合。根据起吊52t重物时实测应力与桅杆变形的对比结果可看出，主臂桅杆和动臂桅杆的*大弯矩分别在Ⅱ-Ⅱ和Ⅲ-Ⅲ截面，*大应力分别是1104.2MPa和630.4MPa。

在实际起吊46t重物时，发现主臂桅杆变形较大，以至动臂桅杆不能上升规定的80°的位置，分析其原因，主要是动臂在主臂桅杆联接处截面产生了一附加弯矩。此弯矩值不仅自身引起较大的弯曲应力，还使主臂桅杆产生一初始挠度，增加了桅杆的偏心度，因此由动臂轴向力N引起的附加弯矩的影响不可小视。

总结

通过起吊试验和应力测试结果分析，由安装公司设计制造的500KN/30m动臂桅杆的起吊能力达到了设计要求。*大起吊重量52t，起伏角度为70°。通过实际测试，动臂桅杆的危险界面在Ⅲ-Ⅲ截面，其抗弯能力低于Ⅱ-Ⅱ截面。通过现场安装情况看，制造中引起的主桅杆第1节与第2节法兰；联接处不同心及法兰端面与主臂桅杆轴线不垂直等因素对桅杆的使用有不利影响。