塔機超載引起的事故分析
2006年3月5日上午10時許,杭州某建筑工地一臺正在吊運鋼管的塔式起重機,突然發(fā)出了沉悶的響聲,人們舉目望去,只見往日筆直的塔機歪了,塔機上部向建筑物傾斜,塔機的吊鉤上還吊著一捆鋼管,在半空中搖蕩,塔機發(fā)生事故了。
發(fā)生事故的塔機是QTZ5012自升式塔式起重機,該塔機起重臂裝了46m長,塔身已升至90m高,裝有6道附著裝置,最高一道附著裝置距起重臂桿鉸點22m。發(fā)生事故的現(xiàn)象是:在這一道附著裝置上,三根附著桿中的一根附著桿的調(diào)節(jié)絲桿被扭彎,調(diào)節(jié)絲桿上連接耳板也被扭彎,但這二點都沒有斷,造成塔身被拉向建筑物,使得這一道附著框梁上方的塔身嚴重歪斜,塔頂位置偏離垂線達0.90m之多。當時塔機的作業(yè)任務(wù)是吊運腳手架的鋼管,將建筑物樓頂面的鋼管吊運至12層的裙房樓面上,起吊點在起重機臂桿12m處,卸料點在起重機臂桿38m處,起吊的鋼管重量估算在2.5t。塔機傾斜后,塔機的吊鉤上還吊著一捆鋼管,懸空在12層的裙房樓面上方。
一、事故原因分析
1.該塔機的起重特性表上表明,在吊2.5t物料時的幅度控制在26m之內(nèi),要吊至38m處是嚴重超載的。若超載,塔機的起重力矩限位器應(yīng)該起保護作用,經(jīng)檢查,起重力矩限位器是完好的,在超出限定力矩范圍時,能切斷吊鉤向上、小車變幅向外的電源,保證不超載。經(jīng)檢查,塔機的小車制動器失效。正常時,當力矩限位器切斷小車向上的電源,小車制動器制動,小車就會停下。
2.起重臂的方向正好在與塔身標準節(jié)成45°角,是塔機受力最不利的方向,彎矩產(chǎn)生的載荷主要作用在一根附著桿上,超載形成的巨大壓力使此附著桿應(yīng)力急劇增大,超過屈服應(yīng)力δs,最后,選擇了最薄弱的危險斷面,在附著桿的調(diào)節(jié)絲桿上發(fā)生了上塑變彎曲,造成了事故。
塔機設(shè)計載荷力矩為630kN.m。
46m處設(shè)計載荷力矩為 46×13=598kN.m
事故時實際載荷力矩達 46×25=920kN.m
超載達 (920-598)÷598=58.8%
調(diào)節(jié)絲桿為M42,材料為45#鋼,調(diào)質(zhì)處理,屈服強度為360N/mm2。超載引起附著桿的壓力增大,經(jīng)檢驗絲桿的制作、熱處理有缺陷,達不到應(yīng)有的強度;耳板的制作、焊接質(zhì)量也有缺陷,先發(fā)生塑變彎曲再引起絲桿彎曲。因有二點彎曲,一點先塑變,起重臂桿更傾斜,力矩加大,加劇另一點彎曲,經(jīng)觀察后者的因素更大些。
事故形成示意:
起吊——同時變幅——力矩超載——力矩限位器動作——變幅小車制動失效——小車滑向起重機臂端——力矩超載加劇——附著桿受力增加——附著桿調(diào)接絲桿、耳板彎曲——塔機彎曲