吊车梁加固

吊车梁加固一、概述吊车梁是直接承受吊车荷载的承重结构，是厂房上部的重要结构之一。

它承受着吊车起重运输时产生的竖向和水平荷载；竖向荷载在吊车梁垂直方向产生弯矩和剪力，水平荷载在吊车梁上翼缘平面产生水平方向的弯矩和剪力。

它对承载力、刚度和抗裂性的要求都比较高；同时它又是厂房的纵向构件，对传递作用在山墙上的风荷载、连接平面排架、加强厂房的纵向刚度以及保证厂房结构的空间作用起着重要影响。

随着我国经济水平突飞猛进的发展，部分原有厂房已不能满足现代工业生产的需要，尤其是吊车梁显现的问题最多。

总结起来，主要有以下几点：（1）吊车荷载的增加导致吊车梁承载力不够；（2）吊车长期高负荷运转导致吊车梁严重老化，出现磨损、疲劳性破坏；（3）原有制动系统的损坏。

因此，为了保证工业生产的正常高效运行，吊车梁的加固问题就显得尤为重要。

二、吊车梁的结构形式吊车梁一般设计成简支梁，但却是一种受力复杂的简支梁。

设计成连续梁固然可节省材料，但连续梁对支座沉降比较敏感，因此对基础要求较高。

根据材料性质的不同，吊车梁可分为混凝土吊车梁和钢吊车梁。

1、混凝土吊车梁混凝土强度等级一般采用C30-C50。

预应力吊车梁中的钢筋采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋。

非预应力吊车梁的受力筋采用HRB335级钢筋。

6m跨起重量5-10t的吊车梁采用混凝土吊车梁，6m跨起重量30/5t的吊车梁及12m跨以上的吊车梁一般采用预应力混凝土吊车梁。

截面形式较为常见的有工型、T型或鱼腹式（图1、图2），截面高度与吊车起重量有关。

吊车梁上翼缘预留与吊车轨道连接用的孔道，腹板上预留滑触线安装孔。

图1 T型混凝土吊车梁图2 鱼腹式混凝土吊车梁2、钢吊车梁钢吊车梁的常用截面形式，可采用工字钢、H型钢、焊接工字钢、箱型梁及桁架做为吊车梁（图3）。

桁架式吊车梁用钢量省，但制作费工，连接节点在动力荷载作用下易产生疲劳破坏，故一般用于跨度较小的轻中级工作制的吊车梁。

一般跨度小起重量不大（跨度不超过6米，起重量不超过30吨）的情况下，吊车梁可通过在翼缘上焊钢板、角钢、槽钢的办法抵抗横向水平荷载，对于焊接工字钢也可采用扩大上翼缘尺寸的方法加强其侧向刚度。

图3 钢桁架吊车梁对于跨度或起重量较大的吊车梁应设置制动结构，即制动梁或制动桁架；由制动结构将横向水平荷载传至柱，同时保证梁的整体稳定（图4）。

制动梁的宽度不宜小于1~1.5米，宽度较大时宜采用制动桁架。

吊车梁的上翼缘充当制动结构的翼缘或弦杆，制动结构的另一翼缘或弦杆可以采用槽钢或角钢。

制动结构还可以充当检修走道，故制动梁腹板一般采用花纹钢板，厚度6~10毫米。

对于跨度大于或等于12米的重级工作制吊车梁，或跨度大于或等于18米的轻中级工作制吊车梁宜设置辅助桁架和下翼缘（下弦）水平支撑系统，同时设置垂直支撑，其位置不宜设在发生梁或桁架最大挠度处，以免受力过大造成破坏。

对柱两侧均有吊车梁的中柱则应在两吊车梁间设置制动结构。

图4 带制动板的钢吊车梁三、吊车梁加固方法应用于吊车梁的加固方法很多，对于混凝土结构和钢结构的吊车梁分别可以采取不同的方法。

并且对于吊车梁出现问题的不同应采取不同的加固方法。

1、混凝土吊车梁加固（1）置换混凝土置换混凝土一般适用于吊车梁混凝土强度偏低或有严重缺陷的局部加固。

对于吊车梁使用过程中所产生的混凝土老化、剥落，应首先采取置换混凝土法。

置换用的混凝土应比原混凝土强度至少高一级。

该方法施工较为简便，在一般情况下对周边影响较小，直接加固费用不高。

但该方法最为核心的是保证新旧混凝土粘结牢固，否则加固容易失效。

（2）加大截面法加大截面法适用于吊车梁受弯承载力不足的加固。

近年来各种工业厂房在生产中不断加大吊车吨位，导致荷载超过原设计吊车梁承载力，由此常采用加大截面的方法来提高吊车梁的承载力。

该方法施工较为复杂，需先剔凿原吊车梁底部。

由于吊车梁标高通常较高，因此在操作上较为困难，工期较长，对于工业生产会造成一定的影响。

同时，也存在新旧混凝土粘结的问题。

（3）粘钢加固法近年来粘钢法普遍应用于建筑物加固中，由于钢板抗拉强度远大于混凝土强度，所以对于承载力不足的吊车梁来说是非常有效的加固方式。

该方法在施工中省去了支模的工序，操作上较为方便，工期较短；且相对于加大截面法来说又几乎不增加吊车梁自重，施工成本低廉，因此应用相当广泛。

但对于化学工业厂房来说，由于厂房内可能存在腐蚀性气体，对钢板的防腐不利，因此粘钢法不适用于化学工业厂房。

（4）粘碳加固法粘碳法与传统的加大截面法或粘钢法补强相比，具有节省空间、施工简便、不需要现场固定设施、施工质量易保证、基本不增加结构尺寸及自重、耐腐蚀、耐久性能好等特点。

另外，采用该工法，可大大提高建筑物的使用寿命，降低加固成本。

因此，碳素纤维作为划时代的补强材料，而备受青睐和关注。

粘碳法可用于吊车梁结构抗弯、抗剪加固，同时广泛用于各类工业与民用建筑物、构造物的防震、防裂、防腐的补强。

2、钢吊车梁加固钢结构领域的加固方法很多，但对于吊车梁来说常用的加固方式主要有：改变结构计算图形、加大截面高度、粘贴钢板、粘贴碳纤维布。

（1）改变结构计算图形改变结构计算图形加固法是指采用改变荷载分布状况、传力途径、节点性质和边界条件，增设附加杆件和支撑、施加预应力、考虑空间协同工作等措施对结构进行加固的方法。

改变结构计算图形加固法通常采用增加吊车梁的刚度和改变吊车梁的截面内力两种方法。

该方法需验算柱及基础的承载力，如果承载力不足，需采取相应的加固措施。

（2）加大截面高度加大截面法一般是在原吊车梁下翼缘底增加型钢来增加吊车梁的高度，所选截面形式应有利于加固技术要求并考虑有缺陷和损伤的状况。

新增钢梁与原吊车梁连接方式一般采用焊接或采用螺栓连接。

采用焊接连接时施工方案比较简单，可靠性强，不减损钢材表面。

但焊接过程中应尽可能减少焊接的工作量，以减少焊接应力的影响，避免焊接变形。

采用螺栓连接时应从加固件端部向中间逐次做孔和安装拧紧螺栓，以便尽可能减少加固过程中截面的过大削弱。

（3）粘贴钢板粘钢法一般是在吊车梁下翼缘粘贴钢板来增加吊车梁的抗弯承载力。

该方法增加的荷载较小，对吊车梁表面损伤较小，目前国内发展较快。

施工时必须将原结构表面进行处理、磨平、光滑方可粘钢。

由于吊车梁在承受动力荷载、高温下可能产生脱胶，因此还必须采用螺栓连接来确保连接的可靠性。

（4）粘碳加固粘碳加固在混凝土结构加固中已经得到了广泛的应用，但在钢结构加固中还处于探索完善阶段，目前还没有形成成熟的应用经验。

根据多项研究发现，碳纤维片材加固钢结构可以在一定程度上提高原有结构的刚度和承载能力，且具有轻质高强、不损伤原有结构、抗疲劳性能好、施工方便等优点，还能对钢结构形成保护，起到加固和防腐的双重效果。

在粘贴碳纤维时，将碳纤维粘贴到损伤部位的表面，使一部分荷载通过胶层传递到碳纤维上，可以降低钢结构损伤部位的名义应力，使裂纹扩展速率降低或制止裂纹的扩展，从而延长结构的使用寿命。

四、加固案例1、中国航天701所变压器维修厂房吊车梁加固该厂房建于1974年，为单层单跨混凝土结构厂房，吊车梁采用鱼腹式。

近年来在使用过程中由于吊车频繁撞击吊车挡板，导致吊车梁出现明显裂缝（图5）。

图5 吊车梁裂缝对于该吊车梁，采用置换混凝土与粘碳相结合的方式来加固。

具体是先剔凿破碎部位的混凝土，再用高强灌浆料浇筑，以取代破碎部位的混凝土，最后在表面粘贴一层碳纤维布，以加强新旧结合面的粘接（图6）。

图6 吊车梁加固2、宝鸡炼钢厂吊车梁加固宝鸡炼钢厂厂房吊车梁，为简支结构，其跨度18m，上面设有2台重级工作制吊车，其中1台5t，1台10t。

现根据生产需要，将安装2台16/3.2t重级工作制硬钩新吊车替换原2台吊车。

根据计算结果，其承载力、局部稳定和变形都不能满足使用要求，需对梁进行加固。

原吊车梁截面为650X300,加固时选用HW300X300型钢，先采用M16螺栓与吊车梁下翼缘连接，再封闭灌注结构胶，使连接面粘接牢固。

图7 加大吊车梁截面高度3、安阳钢铁公司钢渣处理厂房吊车梁加固安阳钢铁公司钢渣处理厂跨度为27 m、吊车梁梁顶标高11.55 m。

原有3台32t天车运行，根据生产需要，拟增加1台40t天车，由于新天车吊重和自重均有所增加，经复核，按照设计条件验算，吊车梁抗弯强度和挠度不能满足要求。

为使钢吊车梁在增加40t吊车的情况下达到安全生产的目的，采取了如下加固处理措施：（1）吊车梁下翼缘存在人为开洞的情况，采取如图7加固处理方法；图7 下翼缘孔洞修补（2）在吊车梁下增设斜向支撑，相当于在吊车梁上增设了两个支点（图8），将原有吊车梁分成3跨，由此减少了吊车梁截面上的各项应力，并且减少了吊车梁的挠度。

图8 增设支点加固吊车梁4、马鞍山钢铁公司轧钢厂酸洗车间吊车梁加固马鞍山钢铁公司轧钢厂酸洗车间为单层单跨钢筋混凝土排架结构。

吊车梁采用鱼腹式T 形截面后张法预应力混凝土吊车梁，跨度为9m，原设计混凝土强度等级为C40，上、下翼缘预应力钢筋分别采用冷拉45MnSiV钢和25MnSi钢，非预应力钢筋采用16MnSi钢，箍筋采用Q235钢。

因改造要求，拟将厂房内部现有两台20t/5t桥式吊车均更换成25t/5t桥式吊车。

验算结果表明，因荷载增加较大，且原有混凝土强度达不到C40，该吊车梁抗弯及抗剪承载力均不满足规范要求。

针对吊车梁存在问题，选用碳纤维布加固正截面及斜截面，具体施工流程如下：（1）剔凿吊车梁表面碳化及酥松部位的混凝土；（2）表面脱落的部分采用环氧树脂水泥砂浆抹平压实；（3）粘贴碳纤维布，图9。

图9 吊车梁粘碳加固。