姚繼濤 谷慧 李全旺 黃斌

摘? ?要：鋼筋混凝土吊車梁承載能力設(shè)計(jì)，因缺乏吊車荷載及組合效應(yīng)的概率模型，荷載分項(xiàng)系數(shù)由工程經(jīng)驗(yàn)確定，設(shè)計(jì)可靠度控制水平未知.針對(duì)吊車梁正截面抗彎、斜截面抗剪承載能力設(shè)計(jì)方法，引入吊車荷載概率模型和統(tǒng)計(jì)結(jié)果，將基本參量無量綱化，進(jìn)行設(shè)計(jì)可靠指標(biāo)校核.吊車梁?jiǎn)蜗颉㈦p向抗彎設(shè)計(jì)可靠指標(biāo)分別為5.79和5.87，斜截面抗剪設(shè)計(jì)可靠指標(biāo)為5.31.鋼筋混凝土吊車梁承載能力設(shè)計(jì)可靠指標(biāo)偏高，設(shè)計(jì)偏保守.定量分析各參量對(duì)吊車梁可靠度的影響，為設(shè)計(jì)及維護(hù)提出合理建議.

關(guān)鍵詞：吊車梁;承載能力設(shè)計(jì);可靠度校核;設(shè)計(jì)及維護(hù)建議

中圖分類號(hào)：TU318.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1674—2974（2019）09—0021—10

Abstract： For the bearing capacity design of RC crane beams， the crane load action partial coefficients are determined by engineering experience for lacking the probability models of the crane load and combination actions. So the design reliability level of the beams is unknown. For the bending and shearing capacity design method of the RC crane beams， the probability model and the statistical results of crane load were introduced， and the design reliability indicators were calibrated with the basic variables non-dimension. The design reliability indicators were 5.79 and 5.87 respectively for the one and two-way bending design， and 5.31 for the oblique section shear design. The reliability index was high and conservative for the bearing capacity design of the crane beams. It quantitatively analyzed the different influence of each factors on the reliability of the crane beams， and gave some reasonable suggestions for the design and maintenance.

Key words： crane beam;bearing capacity design;reliability calibration;design and maintenance suggestion

吊車梁作為工業(yè)廠房中直接承受吊車荷載的重要構(gòu)件，其承載能力設(shè)計(jì)備受重視，與一般受彎構(gòu)件相比，吊車梁最大的特點(diǎn)是承受移動(dòng)的吊車荷載，設(shè)計(jì)時(shí)按兩端支撐在排架柱上的簡(jiǎn)支梁計(jì)算.吊車梁承載能力設(shè)計(jì)，包括正截面抗彎承載能力設(shè)計(jì)和斜截面抗剪承載能力設(shè)計(jì)，均采用以概率理論為基礎(chǔ)，以分項(xiàng)系數(shù)設(shè)計(jì)表達(dá)式表達(dá)的承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法[1]，其中荷載組合效應(yīng)設(shè)計(jì)值，采用永久荷載與吊車荷載的基本組合，荷載分項(xiàng)系數(shù)（指永久荷載和吊車荷載的分項(xiàng)系數(shù)），由《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB 50009—2012）[2]規(guī)定.然而此處分項(xiàng)系數(shù)確定時(shí)，因當(dāng)時(shí)缺乏吊車荷載及多臺(tái)吊車荷載組合效應(yīng)的概率模型及統(tǒng)計(jì)資料，規(guī)范編制組僅由工程經(jīng)驗(yàn)確定，并未對(duì)其進(jìn)行可靠度分析[3]，故按現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計(jì)的吊車梁可靠度控制水平仍未知[4]. 考慮到吊車荷載及荷載效應(yīng)概率模型[5]建立后，對(duì)單個(gè)荷載及多臺(tái)吊車荷載組合效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值取值的概率校核結(jié)果顯示均具有大于99%的保證率，且吊車荷載的變異性相比永久荷載（標(biāo)準(zhǔn)值具有50%保證率）變異性大得多，這意味著吊車梁承載能力設(shè)計(jì)的可靠指標(biāo)在理論上相當(dāng)保守，應(yīng)遠(yuǎn)大于當(dāng)前考慮一般活荷載校核結(jié)果確定的目標(biāo)可靠指標(biāo)（對(duì)安全等級(jí)為二級(jí)的工程結(jié)構(gòu)，延性破壞為3.2，脆性破壞為3.7）.

本文針對(duì)目前規(guī)范中采用的吊車梁承載能力設(shè)計(jì)方法，確定抗力的設(shè)計(jì)表達(dá)式，基于工業(yè)廠房吊車荷載及多臺(tái)吊車荷載組合效應(yīng)的概率模型和統(tǒng)計(jì)結(jié)果，確定荷載效應(yīng)的概率模型，考慮吊車梁圖集中常用規(guī)格吊車及吊車梁尺寸，采用基本參量無量綱化的方法，在參量常用經(jīng)驗(yàn)取值范圍內(nèi)，校核非疲勞設(shè)計(jì)控制的鋼筋混凝土吊車梁設(shè)計(jì)可靠指標(biāo)，揭示采用承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的吊車梁可靠度控制水平，并定量分析各參量對(duì)吊車梁可靠度的影響，為設(shè)計(jì)及后期維護(hù)提出合理建議.

1? ?規(guī)范中的吊車梁承載能力設(shè)計(jì)方法

工業(yè)廠房中的吊車梁是在彎矩、剪力、扭矩共同作用下的復(fù)合受力構(gòu)件，設(shè)計(jì)時(shí)考慮其承受恒載和多臺(tái)吊車荷載的共同作用，其中恒載包括吊車梁自重、軌道聯(lián)結(jié)以及墊層重，作用于吊車梁橫截面彎曲中心處，吊車荷載包括豎向荷載和水平荷載，采用影響線法計(jì)算吊車梁在移動(dòng)荷載（吊車荷載）作用下控制截面的最大內(nèi)力.吊車梁的尺寸及配筋設(shè)計(jì)考慮彎矩和剪力的作用，扭矩作用一般通過構(gòu)造保證，文中校核僅針對(duì)吊車梁正截面抗彎承載能力、斜截面抗剪承載能力的設(shè)計(jì).

1.1? ?基于概率的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法

鋼筋混凝土吊車梁采用基于概率的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，以極限狀態(tài)作為判定結(jié)構(gòu)可靠與否的物理標(biāo)準(zhǔn)，以可靠指標(biāo)度量結(jié)構(gòu)的可靠性，以基本變量的代表值和分項(xiàng)系數(shù)建立設(shè)計(jì)表達(dá)式，即國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)《結(jié)構(gòu)可靠度總原則》（ISO 2394—2015）[6]、歐洲規(guī)范《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》（EN 1990：2002）[7]和我國(guó)《工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50153—2008）[1]中規(guī)定的以概率理論為基礎(chǔ)的承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法.以內(nèi)力形式表達(dá)的吊車梁設(shè)計(jì)表達(dá)式[8]為：

不同結(jié)構(gòu)構(gòu)件，承載能力極限狀態(tài)下作用組合的效應(yīng)設(shè)計(jì)值，因選取的荷載組合類型的不同而不同.《機(jī)械工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50906—2013）[9]規(guī)定：在計(jì)算吊車梁的強(qiáng)度和穩(wěn)定性時(shí)，采用由可變荷載（吊車荷載）控制的荷載效應(yīng)基本組合，按作用在跨間內(nèi)荷載效應(yīng)最大的兩臺(tái)吊車確定，基本組合按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB 50009—2012）的規(guī)定取值.吊車梁承載能力設(shè)計(jì)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式為：

1.2? ?抗力標(biāo)準(zhǔn)值的理論表達(dá)式

式中：S DSk、S DHk分別為吊車豎向荷載、橫向水平荷載組合效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值[9];γ Q為吊車荷載分項(xiàng)系數(shù);μ為吊車豎向荷載動(dòng)力系數(shù)，對(duì)A1～A5的軟鉤吊車取1.05，對(duì)A6～A8的軟鉤吊車和硬鉤吊車取1.1[2]，一般在吊車梁的承載能力計(jì)算和疲勞驗(yàn)算中考慮，本質(zhì)是將動(dòng)態(tài)作用轉(zhuǎn)化為擬靜態(tài)作用而引入的等效動(dòng)力放大系數(shù)，以便參與其他荷載的組合.校核考慮設(shè)計(jì)使用年限為50年的一般工業(yè)廠房，取γ0 = 1.0;按照《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50010—2015）的規(guī)定，取抗力模型不定性系數(shù)γ Rd為靜力設(shè)計(jì)時(shí)的1.0;按照《建筑結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50068—2018）[4]的規(guī)定，正截面抗彎承載能力和斜截面抗剪承載能力設(shè)計(jì)時(shí)，荷載效應(yīng)對(duì)承載力不利時(shí)，取永久荷載分項(xiàng)系數(shù)γG =1.3，吊車荷載分項(xiàng)系數(shù)γQ =1.5.由此得抗力標(biāo)準(zhǔn)值表達(dá)式為：

2? ?吊車梁設(shè)計(jì)可靠指標(biāo)校核方法

對(duì)基本組合對(duì)應(yīng)的承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，根據(jù)式（2）確定設(shè)計(jì)使用年限T內(nèi)的功能函數(shù)

6）根據(jù)抗力標(biāo)準(zhǔn)值Rk和抗力的均值系數(shù)、變異系數(shù)，確定抗力R的分布參數(shù).

7）按式（9）的功能函數(shù)，計(jì)算結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)使用年限T內(nèi)的可靠指標(biāo)β.

8）選取ρSi、ρSj（j≠i）的其他數(shù)值，重復(fù)第（3）～第（6）步，直至確定ρSi、ρSj（j≠i）取值范圍內(nèi)結(jié)構(gòu)的可靠指標(biāo)，綜合反映各種可能情況下，式（2）所示結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的可靠度控制水平.

按上述步驟進(jìn)行吊車梁承載能力設(shè)計(jì)的可靠度校核時(shí)，考慮永久荷載作用效應(yīng)和兩臺(tái)吊車荷載組合效應(yīng)，按雙向抗彎設(shè)計(jì)時(shí)，需同時(shí)考慮吊車豎向荷載和橫向水平荷載，按單向抗彎設(shè)計(jì)和抗剪設(shè)計(jì)時(shí)，僅考慮豎向荷載. 其功能函數(shù)分別為：

式中：R為按規(guī)范設(shè)計(jì)的吊車梁抗力;S G、S DS、S DH分別為永久作用、兩臺(tái)吊車豎向荷載組合作用、橫向水平荷載組合作用的作用效應(yīng)（控制截面處的彎矩值或剪力值）.

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)《結(jié)構(gòu)可靠度總原則》（ISO 2394：2015）建議，抗力概率模型為正態(tài)分布和對(duì)數(shù)正態(tài)分布，我國(guó)《工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50153—2008），考慮構(gòu)件抗力非負(fù)的特點(diǎn)，選取對(duì)數(shù)正態(tài)分布作為抗力的分布函數(shù).《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GBJ 68—84）[12]在全國(guó)范圍內(nèi)對(duì)材料性能和幾何參數(shù)做了相應(yīng)調(diào)查，對(duì)構(gòu)件的承載能力做了大量的實(shí)驗(yàn)研究和統(tǒng)計(jì)分析，經(jīng)計(jì)算確定了鋼筋混凝土構(gòu)件不同破壞類型的抗力均值系數(shù)和變異系數(shù)，受彎構(gòu)件，kR = 1.13，δR = 0.10;受剪構(gòu)件，kR = 1.24，δR = 0.19.袁健等[13]通過收集和整理國(guó)內(nèi)外近幾年來鋼筋混凝土矩形截面簡(jiǎn)支梁抗剪研究的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，更新受剪破壞的統(tǒng)計(jì)參數(shù)為：kR = 1.84;δR = 0.265;各實(shí)驗(yàn)的差異性較大.抗力均值由均值系數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)值的乘積計(jì)算：μR = kR ·Rk .《工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50153—2008）建議，永久荷載效應(yīng)與永久荷載呈線性關(guān)系，概率模型取正態(tài)分布，均值系數(shù)和變異系數(shù)為：kG = μG /S Gk= 1.06，δG = 0.07;吊車豎向荷載組合效應(yīng)S DS、橫向水平荷載組合效應(yīng)S DH的概率模型和統(tǒng)計(jì)參數(shù)的計(jì)算見2.2節(jié).可靠度校核結(jié)果見3.1節(jié).

2.1? ?吊車荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算

1.2節(jié)中的吊車荷載組合效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值S DSk和

S DHk，指吊車梁上作用規(guī)格相同的兩臺(tái)吊車，且荷載位于影響線上最不利位置時(shí)，按簡(jiǎn)支梁設(shè)計(jì)的梁跨間絕對(duì)最大內(nèi)力（彎矩或剪力）標(biāo)準(zhǔn)值，設(shè)計(jì)時(shí)取內(nèi)力包絡(luò)圖中絕對(duì)最大內(nèi)力對(duì)應(yīng)的截面作為控制截面[9].吊車梁跨間絕對(duì)最大彎矩對(duì)應(yīng)的控制截面，在離跨中較近的某個(gè)位置;跨間絕對(duì)最大剪力對(duì)應(yīng)的控制截面，在考慮“退輪”現(xiàn)象的距離支座h0或l0 /6（兩者取較小值）處，其中h0為吊車梁計(jì)算截面高度，取梁跨的1/10～1/5[14]，為吊車梁的計(jì)算跨度.

校核正截面抗彎承載能力設(shè)計(jì)時(shí)，近似取吊車梁跨中截面作為最不利截面，考慮兩臺(tái)吊車組合時(shí)跨中絕對(duì)最大彎矩，作為設(shè)計(jì)最大彎矩標(biāo)準(zhǔn)值，即為荷載組合效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值，吊車最不利位置如圖1所示，其中第一臺(tái)吊車位于影響線上的最不利位置，第二臺(tái)吊車緊靠第一臺(tái)吊車，位于其相鄰位置. 校核斜截面抗剪承載能力設(shè)計(jì)時(shí)，不考慮“退輪”現(xiàn)象，取支座截面為剪力設(shè)計(jì)截面，由于吊車輪距與梁跨比值的不同導(dǎo)致梁端截面最大剪力值不同，如圖2所示兩種不同吊車最不利位置對(duì)應(yīng)的情況，其中第一臺(tái)吊車的左輪2（a）或右輪2（b）位于支座剪力影響線上的最不利位置，第二臺(tái)吊車緊靠第一臺(tái)吊車，位于其相鄰位置，設(shè)計(jì)時(shí)取圖2（a）或圖2（b）兩種情況剪力計(jì)算結(jié)果的較大值.

吊車梁設(shè)計(jì)可靠度校核時(shí)，考慮作用兩臺(tái)規(guī)格相同的吊車，額定最大輪壓為Pmax，k，單個(gè)輪子吊車橫向水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值為Hk，上述各參數(shù)代入式（6）～式（8），即可確定吊車梁抗力標(biāo)準(zhǔn)值Rk的具體表達(dá)式.當(dāng)作用兩臺(tái)規(guī)格不同的吊車時(shí)，其設(shè)計(jì)可靠度控制水平介于相同規(guī)格上下界吊車的吊車梁校核結(jié)果之間.

2.2? ?吊車荷載組合效應(yīng)的概率模型及統(tǒng)計(jì)參數(shù)

參考文獻(xiàn)[5]，吊車豎向荷載組合效應(yīng)SDS、橫向水平荷載組合效應(yīng)SDH的概率模型，均取為極值I型分布，統(tǒng)計(jì)參數(shù)確定如下：由調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果確定荷載任意時(shí)點(diǎn)值的統(tǒng)計(jì)參數(shù)，由平穩(wěn)二項(xiàng)隨機(jī)過程理論和最大值模型，計(jì)算荷載設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)最大值的統(tǒng)計(jì)參數(shù)，見表1;由影響線法和修正的Turkstra組合規(guī)則，考慮多臺(tái)吊車荷載空間位置的變異性，確定兩臺(tái)吊車荷載組合效應(yīng)SDS、SDH的統(tǒng)計(jì)參數(shù)，借助圖1和圖2的影響線，具體計(jì)算如下.

2.2.1? ?確定影響線豎標(biāo)

1）正截面抗彎承載能力設(shè)計(jì)

固定第一臺(tái)吊車（主導(dǎo)吊車）在最不利位置（圖1），第二臺(tái)吊車在影響線另一側(cè)L/2范圍內(nèi)隨機(jī)移動(dòng).此時(shí)第一臺(tái)吊車影響線豎標(biāo)之和y1為標(biāo)量y1 = （L-K）/2，第二臺(tái)吊車影響線豎標(biāo)之和y2為變量

2）斜截面抗剪承載能力設(shè)計(jì)

固定第一臺(tái)吊車（主導(dǎo)吊車）在最不利位置（見圖2），第二臺(tái)吊車在另一側(cè)梁跨范圍內(nèi)隨機(jī)移動(dòng).此時(shí)第一臺(tái)吊車影響線豎標(biāo)之和y1為標(biāo)量，第二臺(tái)吊車影響線豎標(biāo)之和y2為變量.

2.2.2? ?計(jì)算SDS和SDH 的統(tǒng)計(jì)參數(shù)

在確定了吊車荷載影響線豎標(biāo)之和的統(tǒng)計(jì)特征后，采用修正的Turkstra組合規(guī)則，計(jì)算SDS和SDH的統(tǒng)計(jì)參數(shù)：取第一臺(tái)吊車荷載為設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)的最大值;第二臺(tái)吊車荷載為任意時(shí)刻“半載”（工作級(jí)別為A6～A8）或“空載”（工作級(jí)別為A1～A5）的值，即考慮第二臺(tái)吊車參與組合時(shí)，小車吊重為額定起重量的一半或?yàn)榱?，并依此?duì)吊車荷載任意時(shí)點(diǎn)值的統(tǒng)計(jì)參數(shù)進(jìn)行折減. 本文對(duì)鋼筋混凝土吊車梁圖集（04G323-1、04G323-2）[15]中，常用工程起重機(jī)的規(guī)格參數(shù)進(jìn)行分析，對(duì)工作級(jí)別為A6～A8的吊車，“半載”與“滿載”時(shí)最大輪壓計(jì)算值的比值取平均為0.77，“半載”與“滿載”時(shí)橫向水平荷載計(jì)算值的比值取平均為0.63;對(duì)工作級(jí)別為A1～A5的吊車，“空載”與“滿載”時(shí)最大輪壓計(jì)算值的比值取平均為0.51，“空載”與“滿載”時(shí)橫向水平荷載計(jì)算值的比值取平均為0.25.表1中給出的吊車荷載任意時(shí)點(diǎn)值的統(tǒng)計(jì)參數(shù)為“滿載”時(shí)的值，因此在計(jì)算兩臺(tái)吊車荷載組合效應(yīng)統(tǒng)計(jì)參數(shù)時(shí)，第二臺(tái)吊車荷載任意時(shí)點(diǎn)值的統(tǒng)計(jì)參數(shù)需作如下修正：均值取表1中統(tǒng)計(jì)均值乘上述比值后的折減值，并保守取標(biāo)準(zhǔn)差不變，稱上述修正采用的比值為折減系數(shù)αw或αH：即對(duì)工作級(jí)別為A1～A5的吊車，取αw = 0.51，αH = 0.25，對(duì)工作級(jí)別為A6～A8的吊車，取αw = 0.77，αH = 0.63.由前述，按誤差傳遞公式確定的吊車豎向荷載組合效應(yīng)SDS的均值和標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算如下：

3? ?校核結(jié)果與分析

根據(jù)功能函數(shù)、抗力和荷載效應(yīng)的概率模型和統(tǒng)計(jì)參數(shù)，采用一次二階矩法（FORM）校核吊車梁設(shè)計(jì)可靠指標(biāo)時(shí)，涉及多個(gè)參量L、B、K、S Gk、Pmax，k、Hk.為保證校核結(jié)果的代表性，將上述參量以比值的形式轉(zhuǎn)換為無量綱量：定義η = B/L，ε = K/B，正截面抗彎承載能力設(shè)計(jì)時(shí)ρ1 = 0.25Wk·L/S Gk = Pmax，k /Gk，S Gk = GkL/4，ρ2 = 2.5（Q Hk + g）/Pmax，k，斜截面抗剪承載能力設(shè)計(jì)時(shí)ρ3 = Pmax，k /S Gk = 2Pmax，k /Gk，S Gk = 0.5Gk，此時(shí)可靠度校核結(jié)果僅與η、ε、 ρ1、 ρ2、 ρ3的取值相關(guān). 根據(jù)吊車梁圖集（04G323-1、04G323-2）中常見的吊車梁參數(shù)和吊車規(guī)格，確定上述各參量的取值范圍，η取0.4～1.2，ε取0.6～0.9，ρ1、 ρ2、 ρ3取值見表2，其中ρ3對(duì)應(yīng)吊車梁設(shè)計(jì)時(shí)，S Gk/S DSk的值均滿足S Gk/S DSk ≤ 2.8.

3.1? ?設(shè)計(jì)可靠指標(biāo)校核結(jié)果

編制MATLAB程序，校核吊車梁正截面抗彎（單向抗彎和雙向抗彎）、斜截面抗剪承載能力設(shè)計(jì)可靠度控制水平，考慮參量（η、ε、 ρ1、 ρ2、 ρ3）取值范圍內(nèi)，不同吊車工作制的校核結(jié)果見表2. 校核時(shí)不考慮由疲勞控制設(shè)計(jì)的吊車梁，根據(jù)校核結(jié)果給出各工況可靠指標(biāo)校核結(jié)果最大值（βmax）、最小值（βmin）、均值（μβ）和變異系數(shù)（δβ）.

由表2可知：?jiǎn)蜗蚩箯澰O(shè)計(jì)和雙向抗彎設(shè)計(jì)的吊車梁，設(shè)計(jì)可靠指標(biāo)最大值分別為7.14和7.09（均為中級(jí)制20/5 t），最小值分別為4.47（輕級(jí)制3 t）和4.76（重級(jí)制5 t），同類型設(shè)計(jì)可靠指標(biāo)變異系數(shù)最大為0.06，最小為0.02，校核結(jié)果的整體平均值分別為5.79和5.87，均高于一般民用建筑延性破壞時(shí)的目標(biāo)可靠指標(biāo)（3.2），且同類型（承擔(dān)相同工作制相同額定起重量吊車對(duì)應(yīng)的吊車梁）正截面抗彎承載能力設(shè)計(jì)可靠指標(biāo)差異性不大.

斜截面抗剪設(shè)計(jì)的吊車梁，由《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GBJ 68—84）[12]和袁健等[13]提供的抗力參數(shù)，校核可靠指標(biāo)最大值分別為6.42和6.29（中級(jí)制20/5 t），最小值分別為4.23（輕級(jí)制3 t）和4.54（重級(jí)制5 t），同類型設(shè)計(jì)可靠指標(biāo)變異系數(shù)最大為0.04，最小為0.01，校核結(jié)果整體平均值均為5.31和5.33，均高于一般民用建筑脆性破壞時(shí)的目標(biāo)可靠指標(biāo)（3.7），且同類型（承擔(dān)相同工作制相同額定起重量吊車對(duì)應(yīng)的吊車梁）斜截面抗剪承載能力設(shè)計(jì)可靠指標(biāo)差異性不大.

經(jīng)分析，對(duì)承擔(dān)相同工作制不同額定起重量吊車的吊車梁，設(shè)計(jì)可靠指標(biāo)隨額定起重量的增大而增大，即承擔(dān)較大吊重的吊車對(duì)應(yīng)的吊車梁的設(shè)計(jì)可靠指標(biāo)較高;對(duì)承擔(dān)相同額定起重量不同工作制吊車的吊車梁，設(shè)計(jì)可靠指標(biāo)隨輕、中、重級(jí)工作制依次減小，說明吊車梁的設(shè)計(jì)可靠度水平受其相應(yīng)吊車工作繁重程度的影響，越是未來承擔(dān)繁重工作吊車的吊車梁，其按現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計(jì)的可靠度水平越高.

正截面抗彎承載能力設(shè)計(jì)時(shí)，采用單向抗彎設(shè)計(jì)和雙向抗彎設(shè)計(jì)的吊車梁，設(shè)計(jì)可靠指標(biāo)相差較小，現(xiàn)行規(guī)范僅采用單向抗彎設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)化方法合理可行.斜截面抗剪承載能力設(shè)計(jì)，采用文獻(xiàn)[13]的抗力參數(shù)對(duì)應(yīng)的吊車梁可靠指標(biāo)高于文獻(xiàn)[12]，這與施工質(zhì)量的提高（均值系數(shù)提高）有利于構(gòu)件可靠度的提高有關(guān)，但因統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)基于國(guó)內(nèi)外的抗剪實(shí)驗(yàn)，變異系數(shù)相對(duì)較大，故此處校核結(jié)果所表現(xiàn)的上述提高程度不明顯.

總之，采用承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的吊車梁，由于設(shè)計(jì)時(shí)吊車荷載的考慮較為保守，其設(shè)計(jì)可靠指標(biāo)過高，這必然會(huì)造成一定的浪費(fèi)，應(yīng)在考慮同工況排架柱設(shè)計(jì)可靠度控制水平下，對(duì)多臺(tái)吊車荷載的組合值系數(shù)予以適當(dāng)降低，具體量化結(jié)果將在其他論文分析確定.

3.2? ?各參量對(duì)吊車梁可靠度的影響

以最常見的承受兩臺(tái)額定起重量為10 t的中級(jí)（A4）、重級(jí)（A6）橋式起重機(jī)的吊車梁為例，取參量均值為ρ1 = 0.65、ρ2 = 0.28、ρ3 = 1.3、η = 1.02、ε =0.75，采用控制變量法，即取一個(gè)參量在適當(dāng)范圍內(nèi)等差變化，其余參量為固定值，計(jì)算相應(yīng)工況的可靠指標(biāo)，分析各參量對(duì)吊車梁可靠度的影響，對(duì)設(shè)計(jì)及后期維護(hù)提出合理的建議.對(duì)額定起重量為10 t的中級(jí)（A4）、重級(jí)（A6）橋式起重機(jī)，η取0.9～1.2，ε取0.6～0.9，ρ1、ρ2、 ρ3見表1[13].繪制各參量對(duì)吊車梁可靠指標(biāo)的影響見圖3～圖9.

由圖3～圖9可知，吊車梁可靠指標(biāo)與參量ρ1、ρ3、ε成正相關(guān)，與參量ρ2、η成負(fù)相關(guān)，其中ρ1、ρ3、η 的取值對(duì)吊車梁承載能力設(shè)計(jì)可靠指標(biāo)的影響較ρ2、ε明顯.? ρ1和 ρ2的取值反映了設(shè)計(jì)中吊車荷載與永久荷載比值，對(duì)吊車梁可靠指標(biāo)的影響.吊車荷載標(biāo)準(zhǔn)值是荷載概率模型中具有較高保證率的值[5]，偏于保守;永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值約是荷載概率模型中的均值，偏于冒進(jìn)，因此隨著吊車荷載取值的相對(duì)增大（ρ1和ρ3增大），設(shè)計(jì)可靠指標(biāo)也相應(yīng)增加.吊車梁設(shè)計(jì)時(shí)，可通過減輕自重，如選擇預(yù)應(yīng)力混凝土梁或鋼結(jié)構(gòu)梁，來提高安全性.

ρ2的取值反映了吊車橫向水平荷載與豎向荷載比值，對(duì)吊車梁可靠指標(biāo)的影響.吊車運(yùn)行時(shí)橫向制動(dòng)力越大，吊車梁的可靠指標(biāo)越小，建議通過設(shè)置制動(dòng)桁架或其他措施，分擔(dān)制動(dòng)力，提高安全性.同時(shí)，吊車運(yùn)行過程中起重量較大時(shí)，降低制動(dòng)速度;吊車梁服役期間，定期檢查并矯正吊車軌道，降低軌道歪斜度，均可以減小 ρ2的實(shí)際值，延長(zhǎng)吊車梁壽命.

η的取值反映了梁跨度對(duì)吊車梁可靠指標(biāo)的影響.吊車梁按影響線法設(shè)計(jì)時(shí)考慮的是吊車最不利位置;多臺(tái)吊車組合時(shí)，梁的跨度越大，這種考慮就越保守.ε的取值與吊車規(guī)格相關(guān)，設(shè)計(jì)時(shí)由業(yè)主根據(jù)廠房運(yùn)行需要提供，廠房工藝確定后，選取合適的吊車車型有利于提高安全性.

4? ?結(jié)? ?論

基于吊車梁承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法和吊車荷載及多臺(tái)吊車荷載組合效應(yīng)的概率模型，考慮吊車梁圖集中常用規(guī)格吊車及吊車梁尺寸，采用基本參量無量綱化的方法，在參量常用經(jīng)驗(yàn)取值范圍內(nèi)，校核非疲勞設(shè)計(jì)控制的吊車梁的設(shè)計(jì)可靠度控制水平：?jiǎn)蜗蚩箯澓碗p向抗彎設(shè)計(jì)可靠指標(biāo)平均值分別為5.79和5.87，相差不大且均高于一般民用建筑延性破壞目標(biāo)可靠指標(biāo)（3.2）;斜截面抗剪設(shè)計(jì)可靠指標(biāo)平均值為5.31（5.33），高于一般民用建筑目標(biāo)可靠指標(biāo)（脆性破壞3.7），且隨著施工質(zhì)量的提高，可靠度水平提高.

校核結(jié)果表明，采用承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)吊車梁時(shí)，采用僅考慮垂直抗彎的簡(jiǎn)化方法可行，但設(shè)計(jì)可靠度控制水平較高，設(shè)計(jì)過于保守，必然造成一定的浪費(fèi). 在校核同工況下排架柱的可靠度控制水平后，建議對(duì)多臺(tái)吊車荷載組合時(shí)的組合值系數(shù)予以適當(dāng)降低.同時(shí)，通過定量分析各參量對(duì)吊車梁可靠指標(biāo)的影響，建議設(shè)計(jì)時(shí)選擇輕質(zhì)高強(qiáng)梁、設(shè)置制動(dòng)桁架、選取合適的吊車車型.吊車梁服役期間，建議定期檢查并矯正吊車軌道，吊起較重物品時(shí)，適當(dāng)降低制動(dòng)速度，以延長(zhǎng)吊車梁使用壽命.

參考文獻(xiàn)

[1]? ?GB 50153—2008工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[S]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008：14—16.

GB 50153—2008 Unified standard for reliability design of engineering structures [S]. Beijing：China Architecture and Building Press，2008：14—16.（In Chinese）

[2]? ?GB 50009—2012建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012：9—12.

GB 50009—2012 Load code for the design of building structures [S].Beijing：China Architecture and Building Press，2012：9—12.（In Chinese）

[3]? ?邵卓民. 結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法的進(jìn)展——國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)《結(jié)構(gòu)可靠性總原則》（1996）綜述（四）[J].建筑結(jié)構(gòu)，1998（10） ：55—60.

SHAO Z M.Progress of the structural probability limit state design method—International Standard "General Principles of Structural Reliability" （1996） summary （four） [J].Building Structures，1998（10）： 55—60.（In Chinese）

[4]? ?GB 50068—2018建筑結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[S]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2018：25—26.

GB 50068—2018 Unified standard for reliability design of building structures [S].Beijing：China Architecture and Building Press，2018：25—26.（In Chinese）

[5]? ?YAO J T，GU H，CHEN L Z.Probability analysis of crane load and load combination actions [J]. Mathematical Problems in Engineering，2018，11：1—13.

[6]? ?ISO 239—2015 General principles on reliability for structures [S]. Geneva： International Organization for Standardization，2015：41—47.

[7]? EN 1990：2002 Euro code - basis of structural design [S].Brussels：

European Communities and European Committee for Standardisation 2002：38—47.

[8]? ?GB 50010—2015混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2015：7—10.

GB 50010—2015 Code for design of concrete structures [S]. Beijing：China Architecture and Building Press，2015：7—10.（In Chinese）

[9]? ?GB 50906—2013機(jī)械工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2013：37.

GB 50906—2013 Code for design of machinery industry workshop structures [S].Beijing：China Plan Press，2013：37.（In Chinese）

[10]? YS 06—78鋼筋混凝土吊車梁設(shè)計(jì)規(guī)程[S].北京：冶金工業(yè)出版社，1978：10—11.

YS 06—78 Design procedures for the reinforced concrete crane beams [S].Beijing：Metallurgical Industry Press，1978：10—11.（In Chinese）

[11]? 張望喜，劉有，程超男.考慮施工誤差影響的RC框架結(jié)構(gòu)可靠性分析[J] .湖南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2017，44（7）：69—77.

ZHANG W X，LIU Y，CHENG C N. Peliability analysis of reinforced concrete frame structure considering the influence of construction error [J].Journal of Hunan University（Natural Sciences） ，2017，44（7）：69—77.（In Chinese）

[12]? GB J68—84建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1984：42—45.

GB J68—84 Unified standard for design of building structures [S].Beijing：China Architecture and Building Press，1984：42—45.（In Chinese）

[13]? 袁健，易偉建.鋼筋混凝土梁受剪承載能力可靠度分析[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2017，38（4）：109—128.

YUAN J，YI W J.Reliability analysis of shear capacity of reinforced concrete beams [J].Journal of Building Structures，2017，38（4）：109—128. （In Chinese）

[14]? 沈蒲生，梁興文.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理[M]. 北京：高等教育出版社，2012：66—67.

SHEN P S，LIANG X W.Concrete structure design principle [M].Beijing：Higher Education Press，2012：66—67. （In Chinese）

[15]? 04G323-1，04G323-2鋼筋混凝土吊車梁圖集[S].北京：中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院，2004：37—40.

04G323-1，04G323-2 Design chart of crane beam [S].Beijing：China Institute of Building Standard Design & Research，2004：37—40. （In Chinese）