塔机塔身损伤监测精度要求分析

为了研究塔式起重机（以下简称塔机）塔身损伤监测精度要求，我们以某型号塔机为原型，建立塔机结构动力学模型，该模型的静力学特征与有限元分析的结果相符，且满足该塔机现场性能测试报告数据要求。

利用已经建立塔机结构动力学分析模型，对塔机空载状态下的塔身完好状态和第一层一个主肢损伤10%状态进行模拟，使塔机回转360°，每隔15°采集一个塔身顶端空间位置点，得到相应位置的顶端水平位移，如下图所示。

由图中可知，塔身完好状态时每个位置对应的塔身顶端水平位移基本相同，呈现一条直线，表明塔身完好时刚度均匀；塔身损伤状态时每个位置对应的塔身顶端水平位移是有变化的，呈现一条波浪形曲线，表明塔身损伤时会影响塔身的整体刚度，使刚度不均匀，因此通过每个位置的塔身顶端水平位移的大小可以表现出塔身刚度的大小。顶端位移越大的位置刚度越小，损伤发生的概率相较于其他位置就越大。

实际施工现场调研可知，经常出现平衡臂一侧多处螺栓松动，其塔身刚度损失远大于10%塔身整体刚度（关于塔身刚度损失的测算另文探讨），说明实际工况中当刚度损失为整体刚度10%时塔机可以正常工作，只是随着刚度损失的增加，事故风险会越来越大。由此推断，按10%整体刚度作为刚度损失的监测精度要求是可以满足实际工程要求的。

由图可知，当刚度损失达到10%整体刚度，塔机顶端相对于塔机完好状态下的位置位移非常大不超过2毫米，非常小为0。说明监测设备的监测精度建议达到1毫米且监测频率大于50Hz，才能在塔机工作过程中采集到刚度损失的信息。