塔式起重机上部结构翻落事故

　　1.事故简介

　　1992年8月17日，江苏省某市某大楼工地的一台QTZ25A塔式起重机（上回转）发生重大机械事故，砸坏房屋一间，整机除塔身结构件外全部报废，司机重伤。

　　2.事故发生过程及现场情况

　　该机于1991年11月购进，安装后工作至1992年8月17日，在工地上进行运砖、运灰浆、运混凝土和预制构件等工作。事故发生时该机处于空载回转工作状态，司机准备停机下班。

　　当时无大风，无碰撞等意外。塔机回转支承装置以及其上部结构（起重臂、平衡臂、司机舱等）突然脱离塔身而翻落下来，砸坏邻房，司机随司机舱一起跌落，受重伤。图4-2是事故发生后仍耸立在建筑物旁的塔身结构顶部；图4-3为翻落在邻房上的塔机上部机构。回转支承装置随同上部结构一起坠落（图4-4）。从图4-4中可见与塔身结构相连的回转支承装置的内圈上的螺栓（24个）全部脱落。在现场收集到17根螺栓（8.8级）、19只螺母（6级）13个垫片（普通垫片）；其中有一根断裂螺栓，一只带有一段螺栓的螺母（但不是前者那一根），16只螺母的丝扣全部脱扣，垫片上均有明显的塑性压痕。

 

 

 

　　在进一步调查中，得知该塔机安装时，回转支承装置的固定螺栓均未按照其安装使用说明书的要求拧紧，而是随意拧紧的。施工人员还承认：部分螺栓处在不易用搬手拧紧处，故不能保证是否拧紧。因此，可以认为，回转支承装置上的螺栓群是松紧不均的无预紧力的螺栓群。

　　3.事故原因分析

　　根据现场调查以及对上海市紧固件质量监督检验站对螺栓、螺母的检验报告的分析（检测结果合格）后，认定事故的直接原因是：回转支承装置（徐州回转支承厂生产）的内圈与塔身结构相连的固定螺栓组在非规定的条件下工作，致使各个螺栓组依次地、陆续地受到超过其承载能力的载荷而失效，最后导致塔机上部结构（带着回转支承）脱开塔身结构而翻落。非规定的条件是指该螺栓群的螺栓未在预紧扭矩为370N•m（预紧力约为100kN）条件下工作（见《回转支承安装使用说明书》）。实际上螺栓均在低于15kN的预紧力下工作，松紧不一致（这一点，安装塔机的单位和工人已承认）。在动载作用下，螺栓中的拉力变化大，同时在无防松装置时更易松动，这更恶化了受力不均的现象。在某一种工况下，某一个拧得较紧的螺栓中的拉力超过了该螺栓的极限承载能力，螺栓就脱扣或拉断，当螺母弱于螺杆时，螺母脱扣（螺母的第一丝扣应力集中现象严重，超过平均应力，最易脱扣），此时该螺栓退出工作，另一个较紧的螺栓就可能在另外的某一时刻又形成脱扣，退出工作。依此反复这样变化，恶性循环而导致全部螺母脱扣（并且是全部螺纹脱扣），而致使上、下结构分离，造成事故。

　　经计算，当有4根螺栓退出工作时，螺栓中最大拉力为原设计计算时的2.5倍，当8根螺栓退出工作时，螺栓中的拉力增加了6倍。

　　从以上分析可归纳如下几点：

　　（1）原规定回转支承的固定螺栓为预紧力螺栓（预紧力为螺栓屈服力的0.7倍左右），而在此已是一种单螺母、软垫圈的普通螺栓，受力情况完全不同。

　　（2）24个螺栓，其拧紧程度松紧不一，在工作载荷下，就可能弓Ⅰ起某个螺栓超载而失效。

　　（3）螺栓组中螺母弱于螺杆，失效形式为螺母脱扣，始于第一螺纹，逐步向其余螺纹扩展。个别螺栓杆上有缺陷，当超载时会将螺杆拉断。

　　（4）在反复恶性循环下，螺栓群中大部分螺栓失效，当剩下螺栓无法承受外载时事故就发生了。可以认为，该塔机工作一开始就隐藏着危机，事故必然要发生，只是时间问题。

　　此外，由于该机在作业过程中吊运的均为定量的混凝土料斗和砖笼，应无超载的可能。但在作业中，有时料斗挂住脚手架，强行起吊而使脚手架弯曲变形造成超载。经核算，其可能的最大超载倍数不会大于1.15（1.13左右）。故可以认为：这样的偶然超载不是这次事故的原因。

　　4.事故结论

　　经上述分析，造成事故的直接原因是塔机安装时没有按徐州回转支承厂对安装回转支承装置的要求进行。注：要求是每个8.8级螺栓（配6级螺母），要有100kN的预紧力（预紧扭矩为370N•m）。

　　由于制造和安装单位（同一单位）不了解这一要求的重要性和必要性，也没有按GB5114—1985的规定向使用单位提出这些要求和提供专用工具。同时使用单位也没有定期进行，检查（安装后运行100h，检查其预紧力，以后每运转500h检查一次，必须始终保持足够伪须紧力）。因而使这一隐患任其发展而至事故发生。

　　至于8.8级螺栓配6级螺母和普通垫圈的问题，可以认定：采用普通垫圈是错误的，应采用调质硬垫圈。而配6级螺母是回转支承生产厂家按老标准规定的要求提出的，但不符合GB3098.2—1992新标准的规定：8.8级螺栓应配8级以上的螺母。这是一个贯彻新标准的问题，与这次事故无直接关系。

　　综观上述分析可以认为这是一起责任事故。

　　5.事故的预防对策

　　这起责任事故是有关单位缺乏必要的技术知识引起的，对有预紧力的高强螺栓没有认识。为防止类似事故的继续发生，对制造塔机和安装塔机的单位和人员以及使用单位的有关人员必需进行技术培训和安全教育。同时对安装塔机的单位也要实行许可证制度，以防止类似事故的再次重复发生。