1、.港口起重机安全风险评价总体方案0、总则0.1 为规范在用港口起重机的检测评定工作，指导港口起重机承载能力评定，制定本方案。 0.2 本方案适用于在用港口起重机的承载能力检测评定。 0.3 在用起港口重机应按极限状态设计法和许用应力设计法进行承载能力极限检测评定。 0.4 在用港口起重机承载能力检测评定，尚应符合国家行业有关标准的规定。1、 起重机安全评价理论1.1 安全风险评价概述安全评价也称风险评价或危险评价，它既需要安全评价理论的支持，又需要理论与实际经验的结合，工程原理和方法二者缺一不可。安全评价以实现安全为目的，应用安全系统原理和方法，辨识与分析工程、系统、生产经营活动中的危险有害隐2、私，预测发生事故造成职业危害的可能性及其严重程度，提出科学、合理、可行的安全对策措施建议，做出评价结论。安全评价可针对一个特定的对象，也可针对一个特定的区域范围。安全评价是一个运用安全系统工程原理和方法，辨识和评价系统、工程中存在的风险的过程。这一过程包括危险有害因素辨识及危险危害程度评价两部分。前者在于辨识危险来源，后者在于确定和衡量来自危险源的危险性、危险程度和应采取的控制措施，以及采取控制措施后任然存在的危险性是否可以被接受。安全评价按照实施阶段的不同分为三类：安全预评价、安全验收评价、安全现状评价。安全预评价是在建设项目可行性研究阶段、规划阶段或活动组织实施前，根据相关的基础资料，辨识3、和分析建设项目、工业园区、生产经营活动潜在的危险有害因素，确定其与安全生产法律、法规、规章、标准、规范的符合性，预测发生事故的可能性及严重程度，提出科学、合理的建议，做出安全评价结论。安全验收评价是在建设项目竣工后、正式生产运行前或工业园区建设完成后，通过检查建设项目安全设施、设备、装置投入生产和使用的情况，掌握安全生产管理措施到位情况、安全生产规章制度健全情况、事故应急救援预案建立情况，审查确定是否满足安全生产法律、法规、规章、标准、规范的要求，从整体上确定建设项目、工业园区的运行状况和安全管理情况，做出安全验收评价结论。安全现状评价是针对生产经营活动中的事故风险、安全管理等情况，辨识和分析4、其存在的危险有害因素，审查确定其与安全生产法律、法规、规章、标准、规范的符合性，预测发生事故或造成职业危害的可能性及其严重程度，提出科学、合理、可行的安全对策措施建议，做出安全现状评价结论。1.2 安全风险评价原理和原则安全评价原理可归纳为四个基本原理，即相关性原理、类推原理、惯性原理和量变到质变原理。a) 相关性原理相关性原理是指系统的属性、特征与事故和职业危害存在着因果的相关性，这是系统因果评价方法的理论基础。安全评价把研究的所有对象都视为系统。系统是指为实现一定目标，由多种彼此有机结合联系的要素组成的整体，具有目的性、集合性、相关性、阶层性、整体性、适应性6个基本特征。系统的整体目标是由5、组成系统的所有子系统、单元综合发挥作用的结果。系统的结构可用下列公式表达：式中 E为最优结合效果；X是系统组成的要素，即组成系统的所有元素；R是系统组成要素的相关关系集，即系统各元素之间的所有相关关系；C是系统组成元素及其相关关系在各阶层上可能的分布形式；是X、R、C的结合效果函数。 对系统进行安全评价，就是要寻求X、R、C的最合理的结合形式，即具有最优结合效果E的系统结构形式在对应系统目标集合环境因素约束的条件下，给出最安全的系统结合方式。b) 类推原理“类推”亦称“类比”。类推原理是人们经常使用的一种逻辑思维方法，常作为推出一种新知识的方法。它根据两个或两类对象之间存在着某些相同或相似的属6、性，从一个已知对象还具有，某个属性来推出另一个对象也具有此种属性。它在安全生产、安全评价中有着特殊上的意义和重要的作用。常用的类推方法：平衡推算法、代替推算法、因素推算法、抽样推算法、比例推算法、概率推算法。c) 惯性原理任何事物在其发展过程中，从过去到现在再到未来，都具有一定的延续性，这种延续性称为惯性，利用惯性从一个单位过去的发展变化趋势，以推测其未来的安全状态。d) 量变到质变原理任何一个事物在发展变化过程中都存在着从量变到质变的变化。同样，在一个系统中，许多有关安全的因素也都存在着量变到质变的变化的规律；在评价一个系统是否安全时，也离不开从量变到质变的原理。安全评价是落实“安全第一，预7、防为主，综合治理”方针的重要技术保障，是安全生产监督管理的重要手段。在工作中必须自始至终遵循合法性、科学性、公正性和针对性的原则。1.3 安全风险，评价依据和方法安全评价是一项政策性很强的工作，必须依据我国现行的法律、法规和技术标准进行，以保障被评价项目的安全运行，保障劳动者在劳动过程中的安全与健康。在工作过程中必须依据相应的法律、法规、标准以及风险判别指标。 安全评价的程序依次为：前期准备、辨识与分析危险有害因素、划分评价单元、定性与定量评价、提出安全对策措施建议、做出评价结论、编制安全评价报告。本方案同时参考以下规范：1、起重机 钢丝绳 养护、维护、安装、检验和报废GB/T 5972-208、09 2、钢丝绳国家标准GB8918-20063、起重机设计规范GB/T 381120084、起重机机械安全规程GB 6067.120105、起重机对试验载荷的要求GB/T 2241520086、港口门座起重机试验方法JT/T 99-19947、起重机定期检验规则TSG Q70158、起重机钢丝绳检验报废标准GB05972-20062、 现场勘察、收集资料及图纸该阶段主要进行港口起重机的现场勘查工作，搜集起重机结构设计蓝图、制造工艺流程、制造材料的机械性能和应力寿命曲线等相关疲劳资料；搜集与疲劳载荷谱处理、有限元分析理论资料；搜集设备运行记录档案。基于现场勘查的结果和起重机设计资料，需将两者进9、行比对，研究现场勘查结果与设计资料的不同之处，为后续验算、试验分析做基础。3、 确定评估对象根据中国船级社实业公司提供的船厂及港口起重机械安全风险评估系统开发项目可行性初步分析报告的要求，评估的对象主要包括起重机的金属结构和钢丝绳。1、金属结构，金属结构是指起重臂、人字架、上支承环、门腿、十字梁、拉杆等结构件（包括连接件）；2、钢丝绳。4、 确定评估项目（1）、对于金属结构，主要评估项目为结构静动力行为和损伤情况（包括结构的应力与变形、焊缝的损伤检测和量化分析）；（2）、对于钢丝绳，主要评估项目为磨损、断丝和腐蚀。5、 确定评估方法5.1 港口起重机检测评定5.1.1 综述在用港口起重机长期露10、天作业，并承受一定的荷载作用。 对需要检测评定的港口起重机，应按照现行规范有关定期检查的规定，对结构构件缺损状况逐一进行相信检查。对检查中发现的缺损进行现场标注，并做影像记录和病害状况说明。对港口起重机结构构件的内部缺陷，宜采用仪器设备进行现场检测。检查时，应该采用图表和文字等方式详细记录缺损的位置、范围和严重程度，对其成因和发展趋势做出评判。(1)、对于金属结构： 1）外观检查：对金属结构有无裂纹、变形、构件缺失的检查。 2）理化检测：对金属结构几何形状、变形、硬度、厚度的测量。 3）无损检测：将主要受力部件的焊缝及热影响区除掉油漆、锈蚀，用放大镜进行检查，对可疑部位进行磁粉探伤或超声波探伤11、。对锈蚀较严重部位，打磨后进行超声波测厚，对无计算条件的当腐蚀深度达原厚度的10%时，应予报废。(2)、对于钢丝绳，采用智能化的非接触式虚拟仪器法（Virtual instrument，VI）。5.1.2 外观检测(1) 港口起重机变形检测评定: 采用肉眼观察的方式，定性的检查结构的变形状况，检查结构主要结构是否存在明显的塑性变形。(2) 港口起重机构件开裂检测评定：港口起重机结构一般采用钢材。钢材的开裂会显著降低构件的承载能力。针对特定的港口起重机，首先应该定性的检查结构构件开裂情况。可采用肉眼观察的方式，大概了解结构裂缝的分布状况。5.1.3 理化分析（1）港口起重机几何形状、变形定量检测12、评定：港口起重机应测定梁式结构的准确线形，评定其竖向和水平变位，如起重臂、人字架，门式起重机尚应该考虑轨道等构件。建议采用高精度的全站仪或者水准仪测定结构构件的线形，并与设计资料进行比对，定量分析结构变形状况。（2）结构主要材质的硬度检测：结构主要材料的硬度检测可采用现场检测或者取典型芯样进行实验室检测。例如，采用OU2100钢材硬度检测仪，其可检测各类钢材、铁等的各种制式硬度值。硬度检测可反映出结构主要材料的属性。（3）结构主要构件的厚度检测：结构主要构件的厚度检测可采用游标卡尺或者采用无损的超声测厚方法进行检测。厚度检测主要用于确定结构构件的磨损、锈蚀状况。5.1.4 无损检测将主要受力部13、件的焊缝及热影响区除掉油漆、锈蚀，用放大镜进行检查，对可疑部位进行磁粉探伤或超声波探伤。对锈蚀较严重部位，打磨后进行超声波测厚，对无计算条件的当腐蚀深度达原厚度的10%时，应予以报废。（1）磁粉探伤：磁粉探伤利用工件缺陷处的漏磁场与磁粉的相互作用，它利用了钢铁制品表面和近表面缺陷（如裂纹，夹渣，发纹等）磁导率和钢铁磁导率的差异，磁化后这些材料不连续处的磁场将发生崎变，形成部分磁通泄漏处工件表面产生了漏磁场，从而吸引磁粉形成缺陷处的磁粉堆积磁痕，在适当的光照条件下，显现出缺陷位置和形状，对这些磁粉的堆积加以观察和解释，就实现了磁粉探伤。磁粉探伤优缺点：磁粉探伤的优点是：对钢铁材料或工件表面裂纹等14、缺陷的检验非常有效;设备和操作均较简单;检验速度快，便于在现场对大型设备和工件进行探伤；检验费用也较低。缺点是：仅适用于铁磁性材料；仅能显出缺陷的长度和形状，而难以确定其深度；对剩磁有影响的一些工件，经磁粉探伤后还需要退磁和清洗。（2）超声波探伤：超声波探伤是利用超声能透入金属材料的深处，并由一截面进入另一截面时，在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷的一种方法，当超声波束自零件表面由探头通至金属内部，遇到缺陷与零件底面时就分别发生反射波来，在荧光屏上形成脉冲波形，根据这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小。超声波探伤主要优点：穿透能力强，探测深度可达数米；灵敏度高，可发现与直径约十分之几毫米的空气15、隙反射能力相当的反射体；在确定内部反射体的位向、大小、形状及性质等方面较为准确；仅须从一面接近被检验的物体；可立即提供缺陷检验结果;操作安全,设备轻便。超声波探伤主要缺点：要由有经验的人员谨慎操作；超声波探伤车对粗糙、形状不规则、小、薄或非均质材料难以检查；对所发现缺陷作十分准确的定性、定量表征仍有困难。5.1.5 钢丝绳检测(1) 参照规范的钢丝绳检测港口起重机钢丝绳检测评定可依据起重机 钢丝绳 养护、维护、安装、检验和报废（GB/T 5972-2009）与GB/T20118规范进行评定，且优先采用线接触钢丝绳。钢丝绳的选用计算：1） C系数法本法只适用于运动绳。选取的钢丝绳自径不应小于下式16、计算的钢丝绳直径。 式中：钢丝绳的最小直径；C钢丝绳选择系数；S钢丝绳最大工作静拉力。2）最小安全系数法本方法对运动绳和静态绳都适用。按与钢丝绳所在机构工作级别有关的安全系数选择钢丝绳直径。所选钢丝绳的整绳最小破断拉力满足： 式中：钢丝绳的整绳最小破断拉力；S钢丝绳最大工作静拉力；n钢丝绳最小安全系数。钢丝绳的使用寿命与其弯曲半径，即滑轮、卷筒的直径还有其和沟槽之间的比压等因素有关。滑轮、卷筒的绳槽半径r与钢丝绳公称直径d的比值，应按下式确定： 式中：r 滑轮、卷筒的绳槽半径；d钢丝绳公称直径。钢丝绳的检测步筹：1）安装前的状况：钢丝绳的置换、钢丝绳的长度、起重机和钢丝绳制造商的使用说明、卸货17、和储存。2）安装：展开和安装、使用前试运转。3）维护。4）检验：a. 日常外观检验：定期检验、专项检验、在合成材料滑轮或带合成材料金属套的金属滑轮上使用的钢丝绳的检验。b. 检验部位：钢丝绳应作全场检查，但应注意下列部分：始末端、通过滑轮的绳段位于平衡滑轮的钢丝绳段、产生锈蚀和疲劳的钢丝绳内部等，还有索具除外的绳端部分。c. 无损检测：借助电磁技术的无损检测可作为对外观检验的辅助检验，用以确定钢丝绳损坏的区域和程度。5）报废标准：钢丝绳的安全使用由下列各项标准来判定：断丝的性质和数量；端部断丝；断丝的局部聚集；断丝的增加率绳股断裂；绳径减小，包括从绳芯损坏所指的情况；外部和内部磨蚀与锈蚀；变形18、与永久伸长率。在相同直径下，钢丝绳外股数目越多直径则越细，单根钢丝就越细，这种钢丝绳的挠性好，能很好的克服钢丝绳多次进出卷筒时受到的反向弯折力，穿绳也容易。而较粗的外股，其钢丝也较粗，则能更好的抵抗磨损、机械损伤、腐蚀和挤压力。因此，只有将两种优点很好的结合起来，才是真正高性能的优质钢丝绳。钢丝绳在选用过程中还要注意其最小直径和最小破断拉力应符合ISO4308标准的规定。起重机钢丝绳检验报废标准GB05972-2006、钢丝绳国家标准GB8918-2006。起重机和电动葫芦的钢丝绳的公称抗拉强度有1400、1550、1700、1850、2000N/mm2五级，其中1700、1850两种用的最多19、。可参阅起重机设计规范复合型钢丝绳比普通钢丝绳强度高、寿命长，在起重机上应用广泛。复合型钢丝绳是用不同直径的钢丝捻制，分粗细式和外粗式。（2） 新型钢丝绳检测方法基于虚拟仪器的钢丝绳张力与强度检测钢丝绳具有捻制股波的特点，利用电磁传感器的信号变化推算钢丝绳的张力。与传统方法相比，该检测方法系统简单，安装方便，检测精度高，可以实现非接触式实时在线定量检测。基于钢丝绳具有捻制股波的特点，在钢丝绳表面相距（n为正整数，为相邻股峰间距）的2个位置，分别安装两组相同的磁敏检测器，如图5.1所示。对钢丝绳进行磁化，使A、B检测到的波形反映出钢丝绳表面的股波特性，当钢丝绳无应变时可得到两列同相位、同频率的电20、压信号，当钢丝绳受力而产生应变时，各股峰之间的距离由变成了，此时，两检测器输出的2列信号将带有一定的相位差。钢丝绳的应变：根据胡克定律，钢丝绳的张力为：其中，E钢丝绳的弹性模量 S钢丝绳有效截面面积由上述两式可得： 当E、S、n一定，通过测量输出的2列信号的相位差就可计算出钢丝绳的张力，实现非接触状态下钢丝绳张力的检测。图5.1 检测器安装示意图5.2港口起重机结构分析5.2.1 港口起重机结构分析要点港口起重机结构分析主要包括整体性检算、结构构件和连接检算、稳定性检算以及抗风检算。其中，整体性检算主要验算结构的承载能力，可采用极限状态设计法和许用应力设计法验算，前者用于理论分析结构的最大承载21、力，后者用于分析结构的正常使用承载力，并作为现场试验荷载的取值依据；构件检算主要针对港口起重机的焊缝、螺栓、消栓等连接构件进行验算，用于确定联结构件的承载力是否满足使用要求；稳定性验算用于确定结构构件的稳定性；抗风检算用于确定结构在当地风荷载作用下是否满足正常使用要求。 5.2.2港口起重机整体性检算港口起重机是一个复杂的空间结构，现有规范均对单个构件进行验算。基于现有的计算机及软件条件，可对复杂空间结构建立空间有限元模型进行验算。相对于针对单个构件的验算，空间有限元模型可以对港口起重机进行整体分析，结果更为直观，因此，可以考虑采用通用有限元软件ANSYS12.0，建立空间有限元模型进行结构的22、整体性验算。ANSYS12.0有限元软件中，建立港口起重机的空间有限元模型，拟主要采用以下单元：表5.1 港口起重机空间有限元模型拟采用的ANSYS12.0单元类型编号单元单元描述1BEAM4/BEAM189等截面空间梁单元模型/变截面空间梁单元模型2SHELL63模拟壳单元模型3SOLID45模拟实体单元模型4LINK10模拟索单元模型基于表5.1给出的主要单元类型，可建立港口起重机的空间有限元模型，并进行模拟加载计算，计算结果可作为起重机现场荷载试验的理论值。 5.2.3港口起重机结构构件和连接检算 (1) 基本原则起重机结构设计计算的载荷情况与载荷组合应符合相应的规定，载荷的作用位置、作23、用方向以及起重机的自身情况（各部分相对位置、运动组合等）均应是对计算的最不利情况。强度计算的内容包括结构构件受拉、受压、受弯、受扭的应力分析和复合应力等的计算，可用一般力学方法，参考有关的文献中的公式、图表等进行，计算出的应力值应小于规定的许用应力或相应的极限设计应力（相关规定参考起重机设计规范（GB/T 3811-2008）。 (2)结构构件的强度计算a. 局部压应力当车轮或滑块上的集中载荷作用在构件顶面（无垫板、无轨道）、垫板上（有垫板、无轨道）或轨道上时，在其下方的腹板上边缘产生的局部压应力，按下式计算： 式中：局部压应力的平均值；P一个滑块或车轮上的集中载荷，不计起升动载系数和运行冲击24、系数；t腹板厚度；c集中载荷的分部长度；基本许用应力。b. 复合应力当构件的同一计算点上受有正应力，剪应力和局部压应力时，该点的复合应力按下式计算： 式中： 正应力；局部压应力的平均值；剪应力。c. 摩擦型高强度螺栓连接的结构件的强度计算 高强度螺栓连接的轴心受拉和轴心受压结构构件的强度，按下式计算： 式中：高强度螺栓连接的构件的计算轴向力；所计算构件截面的净面积。 (3) 连接的强度计算 a. 对接焊缝的计算 对接焊缝（焊透的焊缝）的计算应力，按连接中最薄的板厚t计算。 b. 摩擦型高强度螺栓连接该连接是利用高强度螺栓的预拉伸，使被连接构件之间相互压紧而产生静摩擦力来传递剪力。一般的计算公式25、，如下： 式中：受剪连接中单个摩檫型高强度螺栓的使用承载力；传力的摩檫面数；抗滑移系数；高强度螺栓的预拉力；n与载荷组合类别相关的强度安全系数。 5.2.4 港口起重机构件抗失稳检算(1)、 轴心受压构件的整体稳定性 a. 实腹式轴心受压构件的整体稳定性实腹式轴心受压构件稳定性，按下式计算： 式中：N构件的轴向力；根据轴心受压构件的假想长细比和构件的截面类别确定的轴心受压稳定系数，有对x轴的和对y轴的之分；A结构构件毛截面面积。 b. 格构式轴心受压构件的整体稳定性腹杆内力构件横截面的剪力Q确定，Q等于： 式中：Q构件横截面的剪力；A结构构件毛截面面积；N构件的轴向力；根据轴心受压构件的假想长26、细比和构件的截面类别确定的轴心受压稳定系数，有对x轴的和对y轴的之分；基本许用应力；轴心受压构件使用的大于235的钢材屈服点。(2)、 受弯构件的整体稳定性受弯构件的整体稳定性，是指其抗压侧向整体弯扭屈曲的稳定性，在不满足起重机设计规范（GB/T 3811-2008）中的相关规定时，按以下方法计a. 对在最大刚度平面内受弯的杆件： 式中：绕构件强轴作用的最大弯矩；绕构件强轴弯曲所确定的受弯构件侧向弯曲稳定系数；按构件受压最大纤维确定的毛截面抗弯模量。b. 对在两个互相垂直的平面内都都受弯的轧制H型钢或焊接工字形截面构件，按下式计算： 式中：，构件计算截面对强轴或对弱轴的弯矩；，构件计算截面对强27、轴或弱轴的抗弯模量。 (3)、 压弯构件的整体稳定性计算当和均小于0.1时，按下式计算： 式中符号与前面相同。当和均大于等于0.1时，按下式计算： 式中：构件对强轴或弱轴的计算长细比；其它与上一致。(4)、 压弯构件整体弯扭屈曲稳定性计算： 式中：构件侧向屈曲稳定系数。 5.2.5 港口起重机抗风检算港口起重机构件在中存在大量的梁式、索构件，现有规范将风荷载考虑成等效静力荷载。风荷载是随机的脉动荷载，柔性较大的梁式及索构件在风荷载作用下易产生颤振现象，因此，在风荷载较大的港口码头上的港口起重机应进行随机风荷载作用下的构件瞬态动力学动力分析。港口起重机的抗风验算主要针对索构件及柔性较大的梁式构件28、进行。该部分计算拟基于Matlab2007a版本的编程软件进行，重点分析随机风荷载作用下的梁式及索构件的瞬态动力响应，及构件动力响应对风荷载谱的敏感性。6、 确定现场测试方案6.1 综述6.1.1试验原理概要： 1、检测起重机在试验荷载下的工作性能参数及强度 ；电气设备及布线的准确性、工作可靠性、安全性，液压系统及元件的工作可靠性，整机稳定性及使用安全性。2、测定起重机的工作速度、作业范围、结构强度与刚度、液压件压力值等数值。 6.1.2 试验仪器设备 1、试验用仪器设备和工具必须经法定计量单位部门标定并处于有效期内，其精度满足测试要求。 2、试验用仪器设备和工具可参照JT/T 99-199429、相关规定。 6.1.3 试验条件 1、起重机应符合设计规定，并处于正常工作状态； 2、试验荷载必须标定准确，其允差控制在之内； 3、选择无雨、无雨雪天气试验； 4、试验时风速应不大于； 5、试验时环境温度应在之间，结构应力测试应在之间； 6、试验场地应平整，起重机轨道铺设应符合JT5022的规定。 7、起重机的工作范围内不得有妨碍起重机回转、变幅、运行的障碍物。6.1.4 港口起重机现场测试主要包括：1、起重量的选择；2、根据JT/T 99-1994港口门座起重机试验方法的规定,确定实验工况以模拟实际卸船或装船作业工况。3.技术性能参数：起升速度、回转速度、变幅速度、运行速度、提升范围、幅度、30、水平位移、带数和带宽。6.2 港口起重机现场荷载试验一般规定6.2.1 现场荷载试验的任务 现场荷载试验主要用于检验结构的静力和动力性能极其工作质量，并给与评价。港口起重机的检测评定可以反映出结构的直观工作状况，对缺陷可以定性、定量的描述，但在检测评定过程中，带有主观因素，因此，对重要的结构、存在安全隐患的结构应该进行现场荷载试验，用以确定结构的实际承载力是否满足使用要求。6.2.2 现场荷载试验的类型按照试验荷载的性质，港口起重机的现场荷载试验可分为：（1）空载试验：试验指定空载情况下起重机的运转状况。各工作机构、运动构件、电气控制系统及取物装置在规定工作范围内应正常工作。（2）额定荷载试验31、：检验起重机各工作机构、主要构件在额定载荷下的工作性能及承载能力。 在额定荷载试验前，起重机应做2/3额定载荷下试运转，消除制造过程中可能产生的残余应力及安装间隙。额定荷载试验的工况见下表：表6.1 港口起重机额定荷载试验工况表序号试验工况一次循环内容 1额定起重量，相应的最大幅度，起重臂摆动平面垂直轨道或平行轨道试验载荷由地面起升至最大高度下降到地面（中间制动一次） 2额定起重量，相应的最大幅度，起重臂摆动平面平行轨道试验载荷升至离地面1m左右起重臂到最大幅度（中间制动一次）落臂到原位（中间制动一次）下降到地面 3额定起重量，相应的最大幅度，起重臂摆动平面垂直轨道或平行轨道试验载荷起升至离地32、面1m左右在作业范围内向左回转（中间制动一次）再向右转（中间制动一次）下降到地面（3）静力荷载试验：根据结构整体性检算或者工程经验及实际使用状况，确定港口起重机的最大试验荷载量，采用一般采用配重进行加载，并测定结构考核断面的响应，如应力、变形等。（4）动力荷载试验：主要用于测定结构的动力特性和动力响应，以便于更加真实的反应出港口起重机在实际使用状况。动载试验的工况见表6.2：表6.2 港口起重机动载试验试验工况表序号试验工况一次循环内容11.1倍额定载荷重量，相应的最大幅度，起重臂摆动平面垂直轨道或平行轨道试验载荷起升至最大高度（中间制动一次）在作业范围内向左回转（中间制动一次）再向右转（中间33、制动一次）下降到地面（中间制动一次）21.1倍额定载荷重量，相应的最大幅度，起重臂摆动平面平行轨道试验载荷升至离地面1m左右起重臂到最大幅度（中间制动一次）落臂到原位（中间制动一次）下降到地面6.2.3 现场荷载试验前的准备工作（1）结构物的详细检查：查明结构物的实际技术状况、上下部结构物的裂缝、缺陷、损坏和钢筋锈蚀情况，并在试验过程中随时注意观察其变化。 （2）加载装置的准备：试验荷重的分级称量和加载位置的放样等。 （3）测量系统的准备：标定传感器、搭设辅助脚手架、安装仪表和进行测点编号等。 （4）现场布置和组织：观测设施、安全措施、电源、封闭交通时间和试验人员的分工等。6.2.4 现场荷载34、试验的测量要求 在现场荷载试验的短暂时间里，也必须注意日照和昼夜温度变化对结构物及量测数据的影响。根据不同的量测方法和条件，建议采取以下措施，以减小温度的影响： （1）选择昼夜温差小的季节，并安排在阴天或夜间近乎恒温的条件下进行试验。 （2）选择气象条件较稳定的日期进行试验。 （3）在试验过程中可采用连续观测读数、分段计算每个荷载阶段读数增量的方法。 （4）布置适量的温度测点，在每次观测其它测点的同时，量测结构温度场的变化。 （5）埋设与测点相同的、以传感器制备的无应力试验。 （6）量测仪器的精度，静态测定时应选用不大于预计量测值的5%，动态测定时应选用不大于预计量测定值最大值的10%。 （735、）测量的基准点、如仪表架、水准观测站以及标尺等，必须牢靠可靠；连同量测仪器，均应予以防护，避免日照、风雨、振动和周围其它干扰。6.3 港口起重机现场静力荷载试验 6.3.1 静力试验荷载的效率 静力试验荷载效率表示为： 式中：表示试验荷载作用下，检测部位变位或力的计算值；表示设计标准载荷作用下，检测部分变位或力的计算值（不计动力系数）；表示设计取用的动力系数。 6.3.2 静力试验加载设备静力试验荷载可由标准配重、重物、水箱等加载装置加载。但应严格避免加载系统参与结构作用，同时可采用移动方便的轻型集中荷载设备，测定结构影响线和影响面。 6.3.3 静力试验荷载布置按结构计算或者检测控制截面的最36、不利工作条件布置荷载，使控制截面达到最大试验效率。以门式起重机为例，其加载示意图如图6.1所示。图6.1 门式起重机加载示意图6.3.4 静力荷载的分级 为了获得结构试验荷载与变位关系的连续曲线和防止结构意外损坏，试验荷载至少分为4级，逐级加载，知道最大值。6.3.5 静力试验的加载方式 根据加载设备条件，可采用下列两种方式进行分级加载： (1) 单次逐级加载到最大荷载，然后逐级卸到零级荷载。这种方法适合用于加载装置不便移动，需要用辅助加载设备在原位加载的场合。 (2) 每次加载后均卸到零级荷载，且每次加载量逐级增加，直到最大荷载，即为逐级递增的循环加载方法。6.3.6 静力荷载的持续时间 每37、次加载或卸载的持续时间取决于结构变位达到稳定时所需要的时间。要求在前一荷载阶段内结构变位相对稳定后，才能进入下一个荷载阶段。 同一级荷载内，结构在最后5分钟内的变位增量小于前一个5分钟内变位增量的15%，后者小于所用测量仪器的最小分辨值，则认为结构变位达到相对稳定。6.3.7 静力荷载试验的读数 全部测点在加载开始前均进行零级荷载的读数。以后每次加载或卸载后立即读数一次，并在结构变位相对稳定后，进入下一级荷载前再读数一次。只有结构变位最大的测点，需每5分钟读数一次，以观测结构变位是否达到稳定。6.3.8静力荷载试验的终止条件 结构控制截面的变位、应力（应变）和裂缝扩展，如果在未加载到预计的最大38、试验荷载前，提前达到或者超过标准的容许值，应立即停止继续加载。6.3.9 静力荷载试验的观测内容 静力荷载试验应该观测一下内容：（1）结构的最大挠度和扭转变位；（2）结构控制截面的最大应力（应变）；（3）支座和结构联结部位的变位；（4）裂缝的出现和扩展，包括初始裂缝的出现，裂缝的宽度、长度、间距、位置、方向和性状，以及卸载后的闭合状况。计算机系统电阻式应变片测试部位数字式应变仪其中，应力和挠度测试流程如图6.2及6.3所示：图6.2 应力测试流程百分表或水准仪计算机系统测试部位图6.3 挠度测试流程6.3.10 静力荷载试验载荷的确定 依据起重机设计规范（GB/T 3811-2008）,试验时39、起重机静止不动，静载试验载荷作用于起重机最不利位置，且平稳无冲击地加载。除订货合同有其他要求之外，静载试验载荷取为1.25P。其中P定义为： 对于流动式起重机，P为有效起重量与可分及固定吊具质量总和的重力； 对于其他起重机，P为额定起重量的重力，此额定起重量不包括作为起重机固有部分的任何吊具的质量。6.3.11 结构校验系数及相对残余变形计算（1）主要测点静力荷载试验结构校验系数，按下式计算： 式中：表示试验荷载作用下主要测点的实测弹性变位或应变值； 表示试验荷载作用下主要测点的理论计算变位或应变值。 （2）主要测点相对残余变位或相对残余应变，应按下式计算： 式中：表示主要测点的实测残余应变变40、位或余应变； 表式试验荷载作用下主要测点的实测总应变或总变位。6.4 港口起重机现场动力荷载试验6.4.1 动力荷载试验目的 动力荷载试验的目的在于研究港口起重机的动力特性，该性能是判断其运行状况和承载能力的重要指标之一。6.4.2 动力荷载试验的内容 港口起重机的动力荷载试验主要测试内容为测定结构在动力荷载作用下的受迫振动特性，如动力系数、固有频率、振幅、加速度和振型等。 针对港口起重机的动力荷载试验，可考虑几方面的试验内容：（1）结构固有频率、振型测定。结构固有频率、振型的测定可采用相应的传感器及数据采集、分析系统进行。（2）动荷载作用下，港口起重机考核断面上测点的动挠度、动应力等动力响应41、的测定。动荷载作用可模拟港口起重机的实际工作状况，因此，动荷载应该尽可能反映出结构的实际工作状况，进而判定结构动力荷载作用下是否满足使用要求。在进行港口起重机的动荷载试验时，应该考虑移动荷载的移动速度、制动、起吊物的突然下落及突然制动等对结构产生的动力效应。6.4.3动力荷载试验载荷的确定依据起重机设计规范（GB/T 3811-2008），试验时起重机需完成的各种运动和组合运动，动载试验载荷作用于起重机最不利位置。除订货合同有更高的要求之外，动载试验载荷取为1.1P，P的定义同4.2.0。在验算时此项试验载荷应再乘以由下式给出的动载试验载荷起升动载系数。 式中：表示动载试验载荷起升动载系数； 42、表示起升动载系数，其最大值对建筑塔式起重机和港口臂架起重机等起升速度很高的起重机不超过2.2，对其它起重机不超过2.0。6.4.4动力荷载试验资料整理1.系统受迫振动特性的资料：（1）动力试验荷载效率 式中：表示试验荷载（按静力重量考虑）作用下检测部位的变形或力的计算值； 表示设计标准载荷作用下，检测部分变位或力的计算值（不计动力系数）。（2）动力系数 式中：表示动力荷载引起检测部位的实测最大动力变形或力值（即最大波峰值）； 表示静力荷载引起同一检测部位的实测最大静力变形或静力值； 表示与相应的最小值，即同一周期的波谷值。（3）结构受迫振动频率、振动与加速度。加速度可用仪器直接测出，也可按公式43、 (cm /s)求得，式中：表示受迫振动频率（次/s）；A表示振幅（cm）。（4）振型。（5）动力系数与加载速度的关系曲线。（6）动力系数与受迫振动频率对的关系曲线。（7）加载速度与受迫振动频率的关系曲线。（8）卸载后的结构自振频率。2.系统自振特性的资料（1）结构自振频率。（2）结构的阻尼特性。（3）结构的振动形式（振动弹性曲线）。（4）结构各部分的振动速度和加速度的分布图。7、 确定测点位置结构的疲劳破坏,首先在局部区域产生裂纹,一般是在构件的表面,也可能在构件内部有缺陷处,即应力最高的区域。由于该区域代表了整个结构的疲劳强度,所以该区域称为危险区。因此,对结构进行强度分析以确定高应力区域44、危险点是进行疲劳寿命分析重要任务。 因此在进行测点选择前，应先对结构作必要的受力分析，确定结构承载时的重要应力区和关键应力点。测点选择在港口起重机金属结构主要受力构件的危险截面上。8、 仪器仪表及测试工具配备安全性评估系统硬件组成主要包括:声发射检测设备用于动态监测、检测材料的开裂和裂纹扩展,以及缺陷的定位； 超声波探伤设备用于结构内部多种缺陷(焊缝、裂纹、夹杂、气孔等)的检测、定位、评估和诊断；应力应变测量设备用于金属结构应力应变的动态监测和测量。9、 结构系统安全风险评价针对港口起重机，检测评定、结构分析、荷载试验等诸多方面的工作，最终目的是分析结构使用的安全性。无论哪一方面的工作，都不能45、全面的确定结构的安全性，因此有必要采用合适的港口起重机结构系统安全风险评价方法。危险与危害程度是安全评价工作的核心内容之一。结构系统安全评价方法是进行危险与危害程度定性、定量评价的工具。该方案中，分别给出一类定性的和一类定量的系统安全分析方法。9.1 故障假设分析法定性分析方法（1） 目的故障假设分析的目的是识别危险有害因素，并提出由此可能产生的意想不到的结果。通常由经验丰富的人员完成，并根据存在的安全措施等条件提出降低危险性的建议。该方法包括检查设计、安装、技改或操作过程中可能产生的偏差。要求评价人员对工艺规程熟知，并对可能导致事故的设计偏差进行整合。（2）评价的结果 故障假设分析过程简单，46、首先提出一系列问题，然后回答这些问题。一般采用表格形式完成。表格的主要内容包括：提出的问题、回答（可能的后果）、安全措施、降低或消除危险性的方法或方案等。（3）所需的资料和条件要求由于故障假设分析方法较为灵活，它可以用于工程、系统的任何阶段，因此，与工艺工程有关的资料都有可能用到，对工艺的具体过程，一般23名评价员即可完成。对复杂的工艺，可将工艺分成若干部分，分块处理。9.2 概率危险评价技术定量分析方法概率风险分析（PRA）也称作定量风险分析（QRA）或概率安全分析（PSA），目前，已经广泛应用于运输、建筑、能源、化工、航空、军事等许多领域，有的甚至还运用到项目计划和财务管理等方面。（1）概47、述概率危险评价方法通过综合分析单个单元的设计和操作性能来估计整个系统发生事故的概率、。（2）应用范围作为危险分析的一部分，定量危险评价分析包括辨识和公众健康、安全和环境有关的危险并估计危险发生的概率和严重度。自20世纪60年代末概率危险评价方法问世以来，其主要应用于一下三个方面：a. 提供某种技术的危险分析情况，用于指定政策、答复公众咨询、评价环境影响等。b. 提供危险定量分析值及减小危险的措施，帮助建立有关法律和操作程序。c. 在工厂设计、运行、质量管理、改造及维修时提出安全改进措施。概率危险评价是评价和改善技术安全性的一种方法。用这种方法可建造导致不希望后果的事件树或事故树，来分析事故原因。通过估算发生概率或事故率以及损失值，可定量表示危险性大小。损失值通常用死亡人数、受伤人数、设备和财产损失表示，有时也用生态危害来表示。（3）评价步骤概率危险评价通常由三个步骤组成：a. 辨识引发事件。b. 对已辨识事件发生的后果及概率建模。c. 对危险性进行量化分析。.