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深圳H3/36B塔吊塔帽后倾覆事故  中建二局郭寒竹
[摘要] 深圳H3/36B塔帽后倾覆事故是一起严重的责任事故,发人深醒。中建二局起重工程师郭寒竹应邀参加事故调查,通过现场勘察取证,得出事故调查结论。此文为事故调查报告选登
[关键词]责任事故,失稳,倾覆,吊点

事故情况
    2002年8月28日下午6时50分,某公司在某工程工地拆除H3/36B塔吊时,当施工人员拆除最后两节起重臂时,因塔吊塔帽固定连杆失稳,塔帽向后倾覆,两节起重臂坠落,事故中两人死亡。
    事故发生前,塔吊降至自然地面9.17米高度(起重臂下弦平面),平衡重已拆除5块,并已拆除前端6节起重臂及拉杆。后两节起重臂长20米,一端铰接于臂根铰点,一端置于现场自然地面。吊装时施工人员使用一台QY25E型汽车吊吊起落地的一端,使用H3/36B塔吊主卷扬钢丝绳经主卷扬排绳轮、塔帽导向轮绑扎于起重臂根部上弦杆节点处,如图一

    现场QY25E型汽车吊工作幅度9.8米,吊点距起重臂根铰点14.13米。事故发生后未见损坏。塔吊起重臂坠落于现场自然地面,臂根钢丝绳托轮支架坠落在地下室-1F底板。塔吊主卷扬机构钢丝绳松弛,未见破损。卷扬机制动系统、传动机构未见异常。塔帽连杆弯曲断裂。

事故原因分析
    根据现场勘查,施工人员在拆除起重臂根销轴,起重臂由主卷扬钢丝绳牵引下放过程中,起重臂根部钢丝绳托轮支架卡于驾驶室顶面,使起重臂下落受阻。拆除托轮支架与起重臂联结螺栓后,起重臂在外力作用下侧倾,起重臂牵引绳承受冲击荷载,导致塔帽连杆失稳断裂,塔帽后倾翻。汽车吊、塔吊主卷扬机、塔帽荷载分析如附图二所示。

1.汽车吊和塔吊主卷扬机载荷分析
根据H3/36B塔吊使用说明书,相关结构重力如下:
Ga =3110kg Ga—第一节起重臂及拉杆自重
Gb =2890kg Gb—第二节起重臂及拉杆自重
Gc =200kg Gc—变幅小车牵引机构重量
G2=2500kg G2—塔帽总成自重
两节起重臂的总重量G1= Ga+ Gb+ Gc=6200kg
根据吊装工作状态,其重力距为
L1=8717.7mm L1—起重臂重力距
L2=1143.4mm L2—塔帽重力距
在臂根主销轴拆除后,起重臂重量由主卷扬机构钢丝绳及QY25E型汽车吊负荷,绑扎点位置距销轴铰点分别为
L3=13224mm L3—汽车吊吊点
L4=1380mm L4—塔吊主卷扬机钢丝绳吊点
因此汽车吊负荷D
D=(L1-L4)G1/(L3-L4)
=(8717.7-1380)×6200/(13224-1380)
=3841.2kg
塔吊主卷扬钢丝绳负荷T
T=G1-D
=6200-3841.2=2358.8kg
可见汽车吊和主卷扬机的负荷均未超过其额定荷载。
2.塔帽载荷分析
H3/36B塔吊塔帽由其根部销轴与驾驶室节铰接,塔机使用状态下依靠其顶部的前后拉杆保持稳定平衡,安装状态时前倾,依靠根部连杆保持稳定平衡。而在现场拆卸作业状态下,塔帽前后拉杆拆除,塔帽载荷则变为主卷扬机钢丝绳张力及塔帽自重力,形成结构不稳定状态。主绳至塔帽铰点的距离分别为
L5=6589.5mm L5—主卷扬机方向
L6=1986.3mm L6—吊点方向
塔帽承受不平衡弯矩M
M=T?L5-G2?L2-T?L6
=2358.8×6589.5-2500×1143.4-2358.8×1986.3
=8000528kg?mm
=8000kg?m
因此,若忽略塔帽顶定滑轮及根部铰点摩擦力的影响,对塔帽而言,即产生了一个8000 kg?m的不平衡弯矩。该力矩被施加于用于安装塔吊塔帽的连杆上,使拉杆变成受压杆,其承载压力F为:
F=M/L
=8000/0.45=17778kg L—连杆至塔帽铰点距离
塔帽连杆长细比
λ=L0/r
=140/1.65 L0—压杆计算长度
= 85 r—压杆回转半径
塔帽连杆所承受应力
б=F/(ω?A?n)
=17778/(0.75×5.11×2) A—压杆截面面积,A=5.11 cm2
=2050kg/cm2 >[б] n—压杆数量,n=2
ω—稳定系数,ω=0.75
[б]为许用应力,常规取值1700 kg/cm2
因此,当起重臂销轴拆除,主卷扬机钢丝绳加载,塔帽连杆已处于失稳状态,当钢丝绳载荷由于制动、冲击动载荷影响时,连杆很快产生塑性变形,发生失稳破坏,亦即发生塔帽后倾翻事故。塔帽后倾翻、起重臂坠落过程见图三

因此这起事故的直接原因是:采用错误的拆卸施工方案导致塔帽连杆失稳破坏,塔帽失稳后倾翻,起重臂坠落。

事故防范措施
    塔机安装拆除工程属特种作业,必须由取得起重设备安装资质的单位实施。工程施工必须坚持科学的态度,制定科学合理的安装方案,严格按照规章制度办事,坚决制止违章指挥、凭经验办事和侥幸心理。
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