济钢第一炼钢厂是1958年建厂的老厂，现有4座45t转炉，年产钢380余万吨，受老厂房的限制，吊运液态金属的起重机中有4台工作级别为A6的75/20t通用桥式起重机。由于炼钢生产的需要，这4台起重机处于满负荷频繁吊运的状态，长期工作会使起重机的桥架出现下挠、旁弯等严重问题，极大地缩短桥架的使用寿命，更不利于起重机的安全运行。因此，提出了对这4台起重机桥架进行加固，以提高桥架的承载能力和安全系数。

1．桥架加固方案的确定

需加固起重机的桥架为箱形正轨梁式桥架，跨度为16.5m。提高桥架的整体承载能力主要针对主梁、主梁与端梁的连接焊缝、端梁3个部位危险截面进行加固，方案如下。

1．1提高主梁承载能力的加固方案

增大主梁的横截面积可以增加惯性矩，从而提高主梁的强度和刚度，是提高主梁承载能力的一种可靠有效的方法。增大主梁横截面积最常见的方式有以下3种，各自特点如下：

(1)焊接小箱形梁加固增加的横截面积大，增加的结构件质量大，结构件制作的工作量大，施工难度大，焊接量大，适用于较大吨位、跨度较大起重机主梁加固。

(2)焊接槽钢加固增加的横截面积比焊接小箱形梁加固法小，焊接量大，但增加的结构件质量要轻，结构件制作的工作量小，施工难度小，适用于较大吨位、跨度较小起重机主梁加固。

(3)预应力法加固增加的横截面积与焊接小箱形梁加固法相当，焊接量小，增加的结构件质量轻，结构件制作的工作量小，施工难度小，适用于小吨位起重机主梁加固。综合考虑，决定采用主梁下盖板焊接16号槽钢加固，并在上盖板上焊接1个新盖板。 

1．2提高主梁与端梁的连接焊缝承载能力的加固方案

主梁和端梁腹板通过连接板连接，连接板与腹板的焊缝承载了大部分剪力，连接焊缝的承载能力与连接焊缝的数目、长度、焊肉厚度有直接关系，其中增加连接焊缝的数目对增加焊缝的承载能力效果最为显著。因此，采用了增加连接焊缝数目的方案，即在原连接板的外侧再焊接1块加固连接板。

1．3提高端梁承载能力的加固方案

需加固桥式起重机的每个端梁下有2个车轮，轮距较小，因此端梁承受的弯矩小，因此上下盖板受力小，可不做加固;端梁腹板则承受了较大的剪力，而车轮支承处截面承受了最大力，因此，采取了端梁腹板上焊接钢剪板的加固方案。

2．加固效果分析

2．1主梁加固效果分析

加固前主梁惯性矩为

I1=2 800 10 8552+2 800 103/12+2 8 17003/12=1.82 1010mm4

加固前主梁的抗弯模量

W1=I1/860=2.12 107mm3

加固后主梁惯性矩为

截面面积 F

F=620 20+2 800 10+2 1700 8+2 2515=60630mm2

截面中性轴至底面距离

Z=1120mm

惯性矩

I2=3.15 1010mm4

加固后主梁的抗弯模量

W2=I2/1120=2.81 107mm3

主梁加固前后惯性矩比

I2/I1=1.73

主梁加固前后抗弯模量之比

W2/W1=1.33

由此可见，加固后主梁的刚度提高了73%，抗弯强度提高了33%。

2．2端梁加固效果分析

端梁加固后车轮支承处截面腹板数目由2块变为3块，新增腹板厚度不低于原腹板厚度，简单计算车轮支承处截面的截面积增加了50%，相应地承载能力提高了50%。

3．桥架加固施工的关键技术

(1)主梁加固在主梁上、下盖板上焊接，由于焊接时产生高温，将使材料产生压缩塑性变形，为了不使主梁产生下挠，施焊区应远离小车；

(2)去除小车轨道的焊接压板时，不宜使用气割，以免产生的热应力造成主梁上拱度降低。可使用碳弧气刨去除焊接压板；

(3)焊接时要严格控制焊接质量，在焊透的原则上尽可能地降低焊接变形；

(4)在布置槽钢和新盖板时，主梁中间4～5m内不要有接头，而且在2主梁上的接头部位，均需错开，错开的距离越大越好；

(5)为了提高焊接质量和便于施焊，槽钢及新盖板的各接头处应制出坡口；

(6)为了能使槽钢和新盖板比较平直地焊接在主梁的盖板上，应先在主梁的盖板上画好线，然后用夹紧工具使槽钢和上盖板比较规整和紧密地贴靠在原盖板上，间隙越小越好；

(7)焊接前应把槽钢校直，否则焊接前不易与下盖板保持严密接触；

(8)为了保证桥架加固焊接的盖板、腹板、连接板与原桥架本体紧密贴合，需在加固件上预制出均布的圆孔，圆孔处塞焊好；

(9)由于桥架加固需要进行大量焊接工作，因此，施工季节的选择非常重要，尤其是在北方夏季高温、冬季寒冷的地区，应选择气温比较稳定的春秋2季较为适宜，既方便施工，又可保证焊接质量。

4．不停产桥架加固施工方案

由于所需加固的4台起重机在济钢一炼钢厂生产工艺中处于关键位置，桥架加固施工必然对正常的生产秩序造成影响，如何把对生产的影响降到最低，以及如何保证施工质量，是在加固方案确定后面临的现实问题。对于上述问题采取了如下措施。

4．1选择合适的施工时间

考虑冶金企业每年春节后的2、3月份是销售淡季，一般都会安排炉役、机役等大面积的检修工作，此时施工也避开了企业所在地区存在的夏季高温、冬季寒冷的不利条件，是保证焊接质量的黄金季节。

4．2确定同跨起重机交错施工的原则

根据施工的工作量并结合生产安排，确定每部起重机的施工工期为1周，按照同跨内2部起重机交错施工的顺序，即先安排其中1台起重机停机施工，同跨内另1台起重机运行保证正常生产，当其中1台加固完成投入运行后，再对另1台停机加固。

4．3施工前做好充分的准备

为保证施工质量和工期，将每根主梁下方需要焊接的2根槽钢离线预制成H型梁，即在2根槽钢之间沿跨度方向每隔015m焊接1块加劲板，以增加槽钢整体吊装的刚性，并增加槽钢加固后的稳定性。加劲板要略低于16号槽钢的高度，使之不和原主梁下盖板接触，以保证槽钢与下盖板能够紧密贴合。

4．4制订合理的施工顺序

主梁新上盖板、槽钢焊接时的施焊顺序也是影响施工质量的关键因素，对主梁新上盖板和槽钢施焊时产生的焊接应力会造成主梁的上拱度变化，因此，在施焊时采用从中间向两端同步均匀过渡并且要连续焊完的施工顺序，以免应力不能对称释放而产生变形，保证了主梁上拱度和桥架对角线等值。

5．桥架加固后的调整完善

(1)焊缝质量的好坏决定了桥架加固的成败，在焊接完毕后对焊缝进行探伤，有缺陷处需重新处理；

(2)重新调整大车车轮，使大车跨度误差在 5mm范围内，车轮垂直偏斜不大于1/400，车轮水平偏斜tgf 值不大于0.0004；

(3)对加固过的部位要做防锈处理；

(4)加固后主梁下盖板重新安装隔热板；

(5)加固完毕后进行负荷试车并满足标准要求。

6．起重机桥架各性能参数的检测

在实施改造之前，对原桥式起重机的各有关性能参数做了详细检查，并记录备查，作为制订施工工艺的依据。改造加固后，各参数均符合GB/T14405-1993《通用桥式起重机》的要求。

7．结束语

桥架加固后，主梁的刚度、抗弯强度分别提高了73%、33%，主梁的强度、刚度显著提高，进一步提高了桥架的安全系数。加固后整车运行较以前更加平稳，运行至今一直保持良好的状态，取得了令人满意的效果。桥架加固后于2008年6月通过了质量监督部门的特种设备验收。