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近年来,随着港口集装箱运输行业的不断发展,水路运输已经成为运输业的主流。各港口建设规模越来越大,运输船舶越来越大型化,也带动了港口集装箱装卸设备的兴起。据统计,目前全世界约有2000多台港口桥式起重机(简称“桥吊”),其中约70%均由中国上海振华重工(集团)股份有限公司生产制造。 桥吊的一般设计使用寿命为20年,而实际上,为节约成本,最大限度的发挥设备的使用价值,使用单位使用该类型设备的时间远远超过设计寿命。比如,漳州港两台由日本日立公司1976年制造出厂的桥吊,已经使用36年,至今钢结构性能仍然较好。事实上,全世界的港口机械协会或者管理机构均未对港口集装箱起重机的报废提出一个标准。一方面需要提高港机设备的使用价值,另一方面,目前,又必须保证港机设备作业的安全可靠。中国港口机械协会正组织北京水运研究所和上海振华重工草拟港口机械报废的标准。 本文基于有限元理论和起重机动力学理论,以有限元分析软件ANSYS为平台,重点对桥吊桥架结构进行模态分析和瞬态动力学分析,并采取对钢结构进行检测的手段,实现对港口桥式起重机的钢结构安全可靠性及使用寿命判断,并采取有效措施延长设备使用寿命,规避安全风险。本文主要研究内容如下: 1.理论分析: 根据起重机动力学理论,建立了相关动力学模型,并对桥架结构进行动态性能分析(包括固有频率、振型以及动应力)的分析。 2.钢结构检测: 对主要金属结构焊缝进行超声波探伤,对主要金属结构板厚检测,对主梁下挠度检测,对主要承载结构静应力检测,对主要承载结构动应力检测,对主要受力构件的疲劳寿命测试和疲劳寿命估算。 通过数据建模理论分析和对机械设备现场实际检测结果,能够实现实施掌控机械设备的钢结构性能状况,并可根据检测出的问题,采取有效措施,延长设备使用寿命。