吊车动态载荷识别研究

　　O引言

　　对于工业建筑而言，桥式吊车是使用频繁的一种起重运输工具。特别是重级工作制吊车使用　率极高，其工作过程中，启动和刹车产生的动力荷载往往直接影响厂房的承载能力。研究这种吊车作用荷载，对于制定结构荷载设计规范、工程设计和可靠性评估都有重要意义。研究表明^[lj，工业厂房中的桥式吊车纵向刹车力的理论值高于实际测试结果。荷载规范采用动力放大系数来保证某些连接件的设计安全度，但在对厂房进行正常使用验算和可靠性鉴定评估时，则应根据吊车的吨位、使用级别和结构类型等，确定真实的吊车动态载荷，方能真实反映结构的可靠程度。吊车竖向起重动力可通过直接测试动态应变得到;而横向和纵向水平力宜采用载荷识别等间接得到，因为水平作用系统是一个复杂传力系统，不易直接测得作用效应。动态载荷识别的时域法是一个工程应用效果较理想的方法^[z，3〕。本文在此基础上，利用对结构动响应时程曲线的差分格式，改进时域法;识别实验测得的某铸造车间一台20/5t桥式吊车刹车时程曲线，确定厂房可靠性鉴定工作中需要的吊车作用荷载。识别结果与结构荷载规范[lj一致，说明本文实验和方法是合理的。

　　1动载荷识别方法

　　离散系统动态载荷的时域识别方法，采用模态坐标变换，将运动微分方程转化为非藕合形式;并假定在微小时段内，动载荷为一阶跃函数，求得非藕合方程，获得已知加速度、速度或位移响应时程条件下的动载荷时程曲线。文献[2]利用随机荷载作用下结构响应的杜哈梅(Duhamel)积分，从理论上解决了仅有结构的速度响应或加速度响应识别外载的问题。设n维自由度结构系统动力平衡方程为:

　　2改进时域法

　　显然对于一个复杂结构系统，保证测点数V)模态数m较难，一般地可采用不同过程反复多测一些数据，以尽可能增多独立方程数。本文提供一种由较少测点响应(V，个)构造出完备的V个响应的方法:

　　3吊车动载荷实测

　　在将本文方法用于实际的吊车动态载荷识别之前，进行了实验考证。实验装置和过程详见文献[3〕。本文方法识别结果与真实激励力幅值误差分别为一3.02%，6.7%和5.07%，其较高误差是由于采用的测点数较少而造成的。当在比例阻尼和V妻m)k条件下，本文方法识别误差在5%以内，说明本文方法是正确的。

　　实测的单层工业厂房桥式吊车和现场测点布置见图1。厂房内共设置6台重级工作制吊车，厂房纵向以中部伸缩缝为轴对称，横向结构以中间跨中心线为轴对称。桥式吊车轨顶标高10.0米，钢硅厂房柱顶标高12.8米，厂房柱顶纵向有钢矽连系梁连接。