钢牛腿变形事故分析

　　1概述

　　某钢牛腿主要由底板、加劲肋、顶板和侧板构成,如图1。该牛腿主要为大型变压器的运输、安装提供支撑点,一个单件共设置4个,分别布置在变压器两端的两个侧面上。按照设计说明,每一个牛腿应该能够承受最不利荷载条件,即两点支撑时的最大荷载,但是实际上在四点支撑时,牛腿就已产生了很大变形,实测底板上挠值是1~3cm,加劲肋发生了程度不同的弯曲,已不能正常使用。本文结合这次事故,对钢牛腿进行了计算分析,对钢牛腿的设计和使用提出了建议。

　　2规范法验算

　　钢牛腿本身是一空间结构,受力比较复杂,按照规范验算必须引入一些假设。首先,要合理地确定牛腿的传力途径,这关系着验算内容和结果的正确与否。由于有侧板和底板,使得其传力变得更加复杂,似乎很难直接套用规范分析。但在安装过程中千斤顶直接顶在底板中心上,直径为 150,与底板相比,作用面积较小而且居中,所以可以认为顶升荷载主要还是靠加劲肋传递的,忽略两侧板的作用。通过分析,这里假设顶升荷载通过加劲肋传递到结构主体,而且不考虑荷载的局部效应,认为每个加劲肋承担相同大小的压力,且在底部截面上均匀分布;侧板和底板仅对牛腿整体性工作起加强作用。需要验算的内容主要包括:底板与加劲肋的连接焊缝;加劲肋与结构主体的焊缝;加劲肋本身的强度和局部稳定。

　　2.1荷载

　　单个变压器总重425t,其重心存在250mm偏心,根据力学平衡关系,可以得出四点支撑时单顶最大顶力为1108.18kN,考虑分项系数,取验算荷载R=1.2×1108.18=1329.82kN;同理,两点支撑的验算荷载R=1.2×2082.5=2499.0kN。

　　2.2焊缝强度检算

　　2.2.1底板与加劲肋的连接焊缝

　　顶力主要通过底板与加劲肋的连接焊缝由底板传给加劲肋,该处焊缝应该满足强度要求。焊脚尺寸hf=10mm,则两点支撑条件下:

　　四点支撑时,σf=62.3N/mm2,故满足要求。

　　2.2.2加劲肋与结构主体的连接焊缝

　　加劲肋各用两根角焊缝(hf=10mm),与结构主体相连,每根加劲肋传力(1)四点支撑时:R1=R/4=1290.98/4=322.75kN;(2)两点支撑时:R1=2499.0/4=624.75kN,计算此焊缝强度:在静力荷载作用下,按规范第8.2.7条,侧焊缝的最大计算长度为:

　　2.3　加劲肋验算

　　2.3.1强度

　　加劲肋强度按悬臂梁计算。截面740mm×10mm,两点支撑时:剪力R1=624.75kN,弯矩M=624.75×200=124950kN·mm,

　　所以,加劲肋满足强度要求(四点支撑时,τ=65.4N/mm2,σ=70.7N/mm2)。

　　2.3.2局部稳定

　　局部稳定一般可以通过限制宽厚比来保证。加劲肋宽厚比为b/t=38>15,不满足规范宽厚比限值要求,所以对局部稳定进行具体计算。假设加劲肋为三边简支,一边自由板,临界应力为: