塔机垮塌事故分析方法的研究

摘要

随着城市化进程的加快，塔式起重机作为中高层建筑施工中不可缺少的运输工具，使用量不断上升，与此同时有关塔式起重机的垮塌事故也接踵而来。塔机垮塌事故发生严重威胁施工人员和周边人员的生命、延缓工程进度，给社会造成巨大的经济损失。及时找出垮塌事故原因，确定事故责任，明定赔偿方案是解决各个方面矛盾的关键，同时也为制定事故预防措施提供宝贵借鉴，对提高塔机安全管理水平具有重要的实际意义。
　　当前，国内常采用故障树法对塔机垮塌事故原因进行分析认定，但因构造故障树多余量繁重、难度大、分析过程不够直观等缺点，往往会脱缓分析进度，加大塔机垮塌事故分析难度。本课题针对当前塔机垮塌事故分析方法的不足，以国家安全监管总局资助项目“塔式起重机虚拟再现关键技术研究及应用”为依托，结合有限元分析法和虚拟现实技术在相关事故分析领域的研究成果，为塔机垮塌事故分析提出一种新方法。该分析方法基于虚拟现实技术的可观性和有限元分析结果的准确性，降低了塔机垮塌事故分析难度，提高塔机垮塌事故分析的准确性，有助于塔机垮塌事故分析的顺利进行，缩短了塔机垮塌事故分析的周期。
　　本文主要围绕以下二个方面开展工作：
　　①构建塔机垮塌事故再现虚拟现实系统。基于现有塔机垮塌事故分析资料和相关专家的经验、意见，确定垮塌事故系统的总体构建方案，运用三维建模软件UG、3Ds Max建立塔机模型及周围场景模型，利用虚拟现实开发平台Quest3D开发出一套完整的塔机垮塌事故再现仿真系统。
　　②塔机事故分析、仿真。总结前人构建塔机有限元模型的简化方法，在ANSYS中利用APDL语言建立塔机模型，结合实际工况，针对塔机不同部位的失效情况进行分析计算，研究事故发生机理，利用塔机垮塌事故再现虚拟现实系统对有限元分析结果进行模拟、仿真，为塔机垮塌事故分析提供动态的、可视化的讨论方案提供依据。