老旧电梯的安全评估（共5篇）
老旧电梯的安全评估 篇1
0 引言
在城市里电梯是与人们的生活密切联系的特种设备, 它是住在城市高楼里人们出行必须乘坐的垂直公共交通工具。使用到一定年限的电梯就会存在零部件老化、可靠性下降等问题, 容易出现较高的故障率, 导致停梯困人、溜梯甚至出现事故。《特种设备安全法》规定:特种设备达到设计使用年限, 应当按照安全技术规范的要求通过检验或者评估, 方可继续使用[1]。但截止目前, 我国国内还没有制定关于电梯报废的相关标准[2], 如何判别老旧电梯是否存在重大安全隐患, 是必须更换新梯或是应采用改造、大修零部件来局部更新, 成为使用单位和电梯监管部门的管理难点。因此, 为了及时发现老旧电梯存在的安全隐患, 做好事前主动预防, 避免发生人身伤亡和财产损失事故, 开展老旧电梯的安全评估具有非常重要的意义。
1 安全评估的原理
安全评估是一个以精确的数学语言对安全概念和现象进行描述的过程, 其目的是确定风险要素的等级并由此确定风险等级[3]。传统安全评估的特点是在有经验的现场操作人员和专家意见的基础上进行打分评判, 再进行定量加权, 其准确性有很大的局限性[4]。本文基于层次分析法, 利用电梯各个评估指标的相互影响因素作为输入, 构造矩阵进行计算, 其结果作为权重指标向量, 再乘以各个指标的评估得分矩阵, 可得到电梯系统的评估结果。
2 安全评估的关键技术
2.1 评估模型
层次分析法 (Analytical Hierarchy Process, 简称AHP法) 是将一个复杂的多目标决策问题作为一个系统, 将目标分解为多个目标或准则的若干层次, 然后用求解判断矩阵特征向量的办法, 求得每一层次的各元素对上一层次某元素的权重, 通过定性定量指标模糊量化加权的方法递阶归并得到系统总目标的最终量化指标[5]。
电梯作为系统, 可以分成若干个单元或层次, 列出各单元或各层次的风险因素, 然后确定安全评估项目［６］。老旧电梯安全评估包含的项目可以分成3大部分, 即设备本体、维修情况和使用情况, 每部分又各自分为若干个单元系统。电梯系统的层次结构如图1所示。
2.2 计算权值
根据图1所示的电梯系统层次结构来分析计算各个分系统的权值, 其基本步骤如下。
2.2.1 构造判断矩阵
首先组织评估专家对二级指标设备本体A层次的A１~A９的各安全评估指标之间的相对重要性给出判断, 构造为一个9×9阶的判断矩阵A:
其中:bij为A1~A9两两比较其相对重要性而得出相对权值的比值, i, j=1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9。具体判断可根据表1所示的AHP1~9比例标度的量化方法建立两两比较的判断矩阵。
显然对于判断矩阵有:bii=1, bij=1/bji (i, j=1, 2, …, n) 。这样, 对于n阶判断矩阵, 仅需对n (n-1) /2个元素给出数值。
2.2.2 求权重
求解出该判断矩阵的最大特征值λ|A|max以及与λ|A|max对应的特征向量, 再进行归一化即为权重向量ωA。
2.2.3 其他指标确定
同理, 根据实际情况可构造其他两个二级指标的判断矩阵, 并计算出对应的权重向量wB, wC。
2.2.4 确定一级指标
最后用同样的方法确定由3个二级指标构成的电梯一级指标判断矩阵T, 并求出相应的一级权重的向量wT。
3 整机安全级别评定
3.1 制订安全评估指标的评分等级
考虑到人们主观思维的最大可能分辨能力, 根据系统安全面临的安全风险特点, 将安全评估指标的安全风险等级高低划分为5级, 并转化为定量的数值指标, 见表2。
3.2 专家对二级指标评分
组织3位安全评估人员对设备本体中A1~A9指标按表2的评分等级评估, 求平均值, 得到各个层次的评估矩阵EA, EB和EC。将各个层次评估矩阵Ei乘以该层次的权重向量wi, 可得到安全状况评估体系每个层次的评估结果, 即Si=wi·Ei。
3.3 确定整机安全级别
需要计算电梯系统安全状况综合安全评估得分, 以确定整机安全级别。ST=wT·ET, ET= (EA, EB, EC) 。
定义整机安全级别分数表, 如表3 所示。由表3即可确定该台电梯整机安全级别, 实现定量安全评估。
4 结束语
通过电梯评估, 可以为使用单位决定是否进行电梯大修、改造、更换提供专业咨询意见;监察机构可以根据评估结果监督维保单位的工作质量, 并监督使用单位采取有效的管理措施, 完善监察工作。老旧电梯评估工作可以消除或减少老旧电梯的安全隐患, 预防电梯事故发生, 提高在用电梯的安全性能, 取得较大的社会效益。
参考文献
[1]中华人民共和国主席令, 第四号.特种设备安全法特种设备安全法[S].2013-06-29.
[2]赖跃阳, 李钢峰.老旧电梯安全风险评价探析[J], 机电技术, 2011 (12) :98-100.
[3]中国建筑科学研究院建筑机械化研究分院.GB/T20900-2007电梯、自动扶梯和自动人行道风险评价和降低的方法[S].北京:中国标准出版社, 2007:1-28.
[4]顾徐毅, 朱昌明, 张鹏, 等.电梯系统综合安全评价方法的研究[J]中国安全科学学报, 2008, 18 (6) :146-151.
[5]代利明, 陈玉明.几种常用定量风险评价方法的比较[J], 安全与环境工程, 2006 (12) :95-98.
[6]赵永香.基于层次分析法的绿色建筑综合评价体系研究[J].长江大学学报 (自然科学版) 理工卷, 2010 (3) :646-648.
城市老旧电梯评估与改造探讨 篇2
关键词：老旧电梯；评估；改造
中图分类号：TU229 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）15-0108-02
随着我国城市高层建筑的增多，很多住宅建设中电梯的普及也更加广泛。电梯的使用年限一般为15 a，老旧的电梯在运行时间超过5 a之后，由于保养和维护的工作不到位，或是由于土建结构松散，容易出现一些问题。而有些房地产商和电梯制作商为了节省升本，安装的电梯并不符合安全标准，在使用之后常常发生故障。这些电梯带病工作会带来一系列的安全问题，甚至危害人身安全。因此对于电梯的安全问题引起更多人的重视，特别对于城市中的老旧电梯，在经过长年的的使用中出现零部件老化等问题，对于这些电梯的的评估和改造工作需要加强管理，采取各项措施来排除安全隐患，真正的解决电梯故障，保证居民的生命安全。
1 城市老旧电梯的故障评估
为防止电梯发生故障，有效排除老旧居民楼的电梯存在的安全隐患，相关单位需要对老旧电梯进行故障隐患评估。大部分的老旧电梯都是十几年前的产品和型号，在管理和维修中具有很多问题。例如投入使用的时间太长，年代久远，出现了系统落后、零件老化、制造技术落后等情况，由于缺少维修的零部件，也给维修带来了难度，存在着潜在的安全隐患。一些电梯的出厂时间已经很久远，售后的相关维修保养都有漏洞，或者是老旧电梯在生产时就没有严格的监管，设计规格和依据的安全标准已经过时。而近年来对于老旧电梯的故障隐患评估也取得了一定的成绩。
1.1 老旧电梯日常维护的管理法规日益完善
之前对于老旧电梯的评估方面，缺乏健全的法律法规和日常维护监管体系。在2002年我国颁布并实施了《中华人民共和国安全生产法》，其中对于电梯的设备运营法律法规日益完善，并且之后又颁布了对特种设备监察的条例，完善了相关人员监管、设备使用等级、设备改造、设备制造及监督等方面的法规文件。
1.2 专业执法和管理能力不断提高
随着电梯设备的监管和检验体系不断完善，专业的执法和管理能力也在不断的提高。电梯的管理部门和负责单位面临着更多的问题和更高的要求。在评估电梯故障中如果发现有不合格的现象，需要及时将不能整治的电梯设备进行更换，必须时需大幅度整改老旧电梯，保证居民的人身安全。
1.3 应用新标准来进行评估老旧电梯
由于年代久远，很多老旧电梯在设计制造和投入使用时所依据的执行标准和安全规格，在数年间已经经过了无数次的增减和修订，所以，如今老旧电梯所依据的执行标准和安全规格都已经失效。在进行老旧电梯评估和改造时必须要按照新的规格和标准，使电梯的部分技术性能和功能可以符合新的执行标准和安全规格。
1.4 电梯零部件老化问题得到改善
大多数的老旧电梯是使用继电器来控制，利用机械触点原理来控制电梯开关。由于日常使用会不断的损耗电梯的各零配件，使接触器、继电器和开关不断发生功能故障，也就造成了老旧电梯发生故障。而由于生产的年代久远，一些电梯制造厂和零配件商已经停产，老旧电梯所需要的配件已经无法提供，造成了维修的困难，给电梯使用带来了不利影响。随着时代的发展，科学技术的不断进步，我国电力技术得到了更好的发展，集成电路提高了稳定性。新兴的电梯产业使用了变频器、光电器材、串行通讯部件和微处理器，这些高新技术的使用有效的提高了电梯的质量，降低了故障发生率，使电梯更加具有舒适性和环保性，可以安全稳定的运行。
2 老旧电梯改造中应注意的问题
首先应注意选择合适的电梯型号，质量合格的电梯应具备良好的输送能力，在运行高峰期中输送能力必须控制在五分钟以上。如今电梯技术得到不断的提高，电梯每次到达门厅时间控制在3 min之内，间隔不能够太长。其次要控制好井道的尺寸，老旧电梯的改造需要事先测好井道的尺寸，使改造之后的电梯载重量和其他指标不能够小于之前的数据。另外需要控制好门厅的尺寸，电梯门口两边的保护层比较薄，而主钢筋一般就在保护层的下面，因此电梯门厅位置如果调整，尽量避免切断钢筋。最后需要控制好接地线和底坑深度，接地线是为了满足改造之后的兼容性，在施工时需要根据施工规范来进行接地工作。在控制底坑深度时需要注意新电梯的匹配程度，重点在于控制顶层的高度。
3 老旧电梯改造过程中的问题和解决对策
3.1 改造过程中遇到的问题
3.1.1 未按标准进行电梯改造
改造老旧电梯时，在不影响电梯的稳定性和安全性情况下，一般不会对电梯的轿厢进行更改。而随着人们审美度的提高，对于舒适性的追求，更加的注重了电梯内的豪华和美观。在老旧电梯的改造中，对轿厢做再次装修时，在轿厢地面上铺设了大理石，或在轿厢上部分来安装排风装置。这些改造就没有遵守相关的国家标准和法律法规，忽视了大理石的重量和密封性轿厢中气流会带来抖动影响。
3.1.2 电路改造不科学
一些老旧电梯通常使用继电器来控制，触点比较多，很容易发生故障，也使其他系统的安全性下降。而在电梯改造中一些施工人员并没有意识到问题的严重，盲目的进行电路改造。
3.1.3 不能彻底解决存在隐患
在老旧电梯的改造中，一些施工人员没有准确的掌握电梯施工安全规范，使新改造的电梯难以彻底的解决存在的旧隐患。例如使老旧电梯通过凸轮装置来手动开闸，需要利用扳手来旋转方向，这种隐患很容易发生轿厢冲顶事故。这时需要设定手动的紧急关闭装置，避免在新改造的电梯中还存在着隐患。
3.2 电梯改造中问题的解决措施
3.2.1 遵循技术规范
老旧电梯的技术改造和电梯修理不同，并不是简单的修复和更换零部件，而是根据电梯的实际运行情况和改造的需要，来制定出详细的改造计划。改造计划和方案需要具有以下几部分内容。首先是对当前电梯的安全性和运行情况进行记录和描述，例如额定的速度、额定载重量、提升高度、启动加速度、拖动和控制方法等。其次需要对改造之后的运行效果和安全情况进行评估。另外需要计算相关的运行数据，例如顶部的空间、底坑的空间、曳引绳的安全系数及曳引能力等。最后还有相关的图纸说明，例如零部件的规格型号、设计参数、安全钳、门锁装置、限速器等检验报告等。
3.2.2 提高电梯改造的监管力度
改造老旧电梯会使电梯特性发生变化，为了保证改造电梯之后的功能和性能都能够达到相关的标准和要求，检测机构需要严格的按照相关标准来进行电梯检验，对于改造之后的电梯运行做全面准备的检测，特别对于电梯的综合性能需要进行严格的审核。如针对电梯的额定载重进行改造，需要组织相关的专业人员严格校验建筑物能够承受的增加重量，考虑井道墙体的增加负荷。如针对电梯的额定速度来进行改造，需要核算电梯的顶层高度、限速器、曳引机组、缓冲器等和额定速度相关的项目。
4 结 语
城市中老居民区中的电梯在长时间的运行中存在着众多的安全隐患，已经难以满足使用需求和相关安全规范，因此需要对城市中老旧电梯进行隐患评估和改造。相关的部门在进行电梯的维修和改造中面对着很多的问题，需要通过不断的实践和努力，采取相关的措施解决问题，保证居民的生命安全。
参考文献：
[1] 宋建宁.老旧电梯的安全评估[J].科技传播，2012，（9）.
[2] 周丹.城市老旧电梯评估与改造浅谈[J].城市建设理论研究（电子版），
2015，（4）.
老旧电梯的安全评估 篇3
从20世纪80年代起,电梯开始作为一种新兴商品大量进入中国市场。电梯的设计使用寿命一般为10年~15年左右,但是我国现行电梯标准与法规对于电梯强制报废期限没有明确规定,导致很多电梯都在超期使用,有的已经 超过了15年。北京市 质监局2013年数据统计,北京电梯拥有量已达16万部,其中使用年限超过10年的老旧电梯约2万部,大多为乘客电梯,使用频率极高,占电梯总量的12.5%。由于超期运行,电梯机械系统和电气控制系统老化严重,且当时的控制技术为PLC技术,与目前的微机技术相比已经非常落后,老旧电梯的可靠性和安全性潜在风险加大,老旧电梯引发的安全事故逐年增多。由于各种原因,中国目前超期运行和带病运行的老旧电梯数量尚没有一个准确的统计数据。国家现行的特种设备安全技术规范《电梯监督检验和定期检验规则———曳引与强制驱动电梯》(TSGT7001-2009)不对电梯运行的安全隐患和潜在故障进行预测和预防,无法对电梯整机使用性能进行判断,也没有提出老旧电梯强制报废标准。老旧电梯的安全运行关系到民众的正常生活质量与安全,因此,对老旧电梯开展安全风险评估研究具有很大的现实意义。
1安全风险评估方法
目前进行系统安全风险评估的方法有20多种,适用于电梯安全 风险评估 的常用方 法有层次 分析法(AHP)、模糊层次分析法(FAHP)、熵值法、加权平均法、安全检查表、故障 树分析、概率 危险评价 等[1,2,3,4,5,6,7]。在电梯安全评估方法中以层次分析法(AHP)应用最为广泛。
从技术与管理方面对老旧电梯的安全风险进行主观判断是获取安全风险评估数据的主要来源,这些主观判断通常用两两指标对比的结果进行表示,即利用评估值aij表示判断准则i和j之间的重要性比较。传统AHP评价方法由于专家主观判断致使判断矩阵缺乏弹性,病态矩阵一致性检验的调整具有盲目性,因此AHP评价方法缺乏科学性。为了解决上述问题,本文将模糊集理论与AHP方法结合起来,选用一种基于三角模糊数判断矩阵的方法,引入容差参数,改善专家判断的主观误差范围,完成对老旧电梯的安全风险评估体系,从而确定主观评价指标的权重系数。
1.1模糊语义变量
利用三角模糊数M=(m,a,n)来构造判断矩阵,其中,m和n分别表示模糊数的下界和上界,a为中间值。专家根据经验首先确定中间值,再根据模糊程度确定模糊数的上界与下界。上界与下界的差值(nm)表示模糊判断的精准度,模糊数中间值的选取依据表1进行。
1.2模糊偏好法矩阵模型
构造三角模糊数,建立判断矩阵:
为了计算各判断指标的权重值,需要对判断矩阵进行一致性要求检验。由于专家判断的主观性造成判断矩阵存在不一致性,为了不重新修改判断矩阵,引入容差参数dk,0≤dk≤1(k=1,…,n),dk表示中间值aij所接受的一个判断误差范围。对于任意a~ij,总存在一个相应的比值wi/wj,使得:
其中:符号代表“模糊小于或等于”;wi/wj的比值是与中间值aij最为接近的一个数值。定义线性隶属函数λij:
容差参数dk反映的只是决策者对于评估准则的主观偏好容差程度,不同的决策者可以根据自身偏好程度的不同选取不同的容差参数。λij的值是判断矩阵相容性的自然指标,衡量的是wi/wj满足中间值aij的程度,存在一个最优解向量(wi/wj,λij),使式(3)具有最大隶属度。
对于隶属度λij,可建立非线性规划模型:
从而将矩阵一致性问题转化为对最大隶属度求解非线性规划方程问题。
2评估模型
从安全保护装置、运行管理、维护检修3个方面对老旧电梯进行总体安全风险评估。通过专家调研、查阅文献资料、查看国家电梯标准等方式获得老旧电梯安全指标参数。安全保护装置包括终极保护系统、门保护系统、超速保护系统、电气安全保护系统、设备及线路保护措施;运行管理包括平均载荷、日平均工作时间、乘坐人员行为;维护检修包括定期检修情况、零部件磨损情况、电梯使用年数。建立的老旧电梯风险评估模型如图1所示。
3案例分析
为了验证模糊偏好法在老旧电梯安全风险评估方法的可行性,依据图1中的11个指标,邀请评估专家对11个指标进行打分,建立比较判断矩阵,如表2所示。例如:B1与B2横向比较模糊数为(2,3,4),中间值为“3”,表示“终极保护系统”相对“门保护系统”的重要程度为“稍微重要”。
结合Matlab工具箱,取容差参数dk=1,解非线性规划方程(4),计算得:w1=0.2540、w2=0.1323、w3=0.0997、w4=0.1659、w5=0.1087、w6=0.0287、w7=0.0305、w8=0.0265、w9=0.0559、w10=0.0353、w11=0.626。
同样地,对电梯运行状态结果在多指标下的评估值进行评分,得到的权重参数如表3所示。
利用公式计算各评估方案的总分,最高分数代表最终选择的方案。rij表示评估指标Bi相对评价方案Cj的权重值,例如r11表示B1“终极保护系统”相对C1“正常运行”的权重值为0.5096。计算得:R1=0.5164、R2=0.2897、R3 =0.1939。最高分为R1,对应“正常运行”方案目标,即该老旧电梯为正常运行工作状态。
4结束语
采用模糊偏好法,通过三角模糊数构建判断矩阵,考虑专家评估思维的模糊性,应用容差参数扩大容差接受范围,将传统AHP判断矩阵一致性问题转化为对最大隶属度值求解非线性规划问题,有效避免了传统层次分析法中的大量计算工作。经过实例应用表明,该方法实用、方便、合理。
老旧电梯的安全评估 篇4
随着特区建设发展, 岛内部分企业搬迁到岛外几个行政区域, 一部分电梯也随着建筑功能改变而拆除更换新电梯, 还有部分酒店、写字楼、住宅的老旧乘客电梯因故障多、拖动系统耗能大、控制系统老化、整体形象差等原因也进行拆除或改造, 表2是以下近几年来拆除的电梯数量。
1厦门市老旧电梯现状
1.1故障率高
本市安装的老旧电梯到现在有的已使用了近三十年, 这些老旧电梯采用的主机是蜗轮蜗杆减速机构, 电气控制系统采用集选、调压调速, 门机调速采用的是直流电机或380V涡流电机, 门的减速采用行程开关触发进行, 运行中经常会出现停梯、关人、溜梯、错层等故障, 往往造成使用者恐惧、混乱、甚至失控现象。老旧电梯最大的隐患在于长期使用过程中各种零部件出现的磨损、老化、损坏等造成电梯的性能不能保持原有的产品特性, 电梯运行过程极易出现故障。
1.2维修困难、备品备件少、成本高
老旧电梯由于使用年限长, 许多主要部件都已达到其设计使用寿命 (部分厂家提供的主机使用年限最长为20年, 门机为15年) , 影响电梯的正常运行, 这些零部件需要及时更换。由于上世纪八、九十年代电梯的控制系统与拖动系统技术落后、存在电梯平层精度差与能耗高、运行效率低 (速度大部分≤1.75M/S) 等问题, 该类型电梯的生产厂家已经停产、转产或倒闭 (厦门安装电梯最多的湖里工业区的厂房采用的大多数货梯是已倒闭的湖南电梯厂、上海华立电梯厂生产的, 市区住宅楼安装的客梯有一些是迅达品牌、天津电梯厂生产的直流电梯和上海三菱生产的SPVF调压电梯以及一部分进口电梯) , 许多零部件, 特别是电脑板一旦损坏, 找不到备品备件, 电梯出现故障后维修比较困难, 维修成本也比较高 (部分进口电梯运行故障较少, 但是安装使用的时间已经达到30年以上, 原有的资料、电气原理图丢失, 备品备件问题依然突出, 如建业大厦的日立进口直流拖动的三台电梯, 有一台更新拆除的零部件成为另外两台电梯的备品备件, 仍然没有保证, 市政府旧楼安装的三台85年生产的进口电梯也是因为备品备件难找而进行改造) 。老旧电梯产品零部件配置大多采用了传统、高耗能的电子元器件, 早已淘汰不生产, 零部件的更换已成瓶颈问题, 通常只能用替代品, 客观上给电梯的运行带来了安全隐患。以下是厦门市在用的进口老旧客梯数量统计见表3, 表4是国产老旧客梯数量统计。
2对策与建议
2.1对策
老旧电梯使用过程的频繁故障严重影响电梯正常运行, 也存在一定的安全隐患。老旧电梯的安全问题是百姓、社会、政府关心的问题, 客观上需要对老旧电梯进行运行状况与安全风险评价, 从而提出继续使用、维修、改造或更新的意见, 确保老旧电梯安全可靠的运行。通过老旧电梯风险评价工作, 为使用管理单位提供电梯大修、改造、更新等专业咨询意见。由于电梯的大修、改造、更新专业性较强, 维保大修改造单位与使用管理单位之间容易因经济利益关系产生矛盾, 由第三方检验检测机构对老旧电梯进行电梯安全风险评价, 出具具有权威性的第三方电梯风险评价报告, 可作为对电梯大修、改造或更新的依据, 可协调各方之间的矛盾。
2.2老旧电梯安全评价的必要性
电梯安全运行事关公共安全, 事关民生。因此, 国家对电梯实施安全监管, 检验机构依据《电梯监督检验和定期检验规则》的规定, 每年对在用电梯进行定期检验, 电梯的年度定期检验主要是督促使用单位和维保单位按国家相关法规规范落实其责任, 针对影响电梯安全运行的项目当前状况进行符合性验证, 并不是对电梯可能存在的安全隐患进行深入的原因分析, 因此, 电梯的年度定期检验不具备预测潜在安全隐患和预防电梯事故的作用。同时, 由于我国目前尚无电梯报废期限规定, 随着电梯的使用年限的增加, 电梯部件不断老化, 老旧电梯运行的可靠度随之逐渐下降、故障率不断增加, 尽管电梯系统的安全保护装置功能符合检验要求, 但是电梯部件老化而带来的电梯安全隐患和风险是无法通过年度检验反映出来的, 因而也无法预测和预知可能的电梯事故和事故严重程度。这就需要通过对老旧电梯进行电梯系统及相关环节的安全检查, 对检查出来的问题 (安全隐患) 进行安全风险的分析、评价及提出降低风险的方法及措施。
2.3弥补现行法规、安全技术规范和标准的不足
通过开展老旧电梯风险评价工作, 识别电梯系统存在的危险有害因素, 评定风险等级, 然后制定和采取防护措施, 预防为主, 可实现电梯安全监督管理关口前移, 变事后监察为事前预防, 提高电梯安全监察效能, 有效防止老旧电梯事故的发生。为电梯的报废注销提供技术上的支撑, 弥补电梯现行标准和安全技术规范的不足, 增强其实用性。
3结束语
老旧电梯在设备本身、维护、使用管理方面出现了诸多问题。通过电梯安全风险评价, 使用管理单位可根据评价结果决定对电梯设备采取合理措施和对策提高电梯的安全运行;通过电梯安全风险评价, 监察机构根据评价结果监督维保单位的维修保养, 监督使用管理单位采取有效管理措施, 还可以建立起更多电梯安全运行监管的长效机制。老旧电梯的运行状况与安全风险评价, 弥补现行国家电梯标准和技术规范对于电梯使用年限规定的不足, 还提高老旧电梯的公共交通安全, 节能减排等方面, 都极具可操作性和良好的社会效益和经济效益。
参考文献
[1]GB24804—2009提高在用电梯安全性的规范[S].
[2]GB 7588-2003电梯制造与安装安全规范[S].
[3]TSG T7001-2009电梯监督检验和定期检验规则-曳引与强制驱动电梯[S].
[4]上海市特种设备检验院.老旧电梯评价分析报告[R].
老旧电梯的安全评估 篇5
隧道安全性评估与分级是一个综合性的课题,首先必须对隧道病害有全面的了解,才能做出正确的评判。即“了解病因”,才能“对症下药”。 对于隧道病害结构安全性评估的研究,已有不少尝试。王永勇、关淑萍通过对某隧道的衬砌病害专项检查和验算分析,查明隧道衬砌病害的分布及程度,并采用有限元分析方法对隧道典型断面的衬砌结构进行计算分析,验算衬砌结构的安全性。杨宏、付钢以重庆市向阳隧道、八一隧道为例,针对城市隧道的病害状况,分析隧道病害产生的原因,提出整治原则和综合整治技术对策,并通过加固后检测结果验证了综合整治技术的实用性和科学性。郑佳艳、刘海京通过隧道裂缝病害力学和几何特征分析,利用接触理论模拟裂缝面的接触摩擦作用,基于地层—结构方法建立含纵向裂缝的隧道计算模型,并综合钢筋混凝土强度理论和脆性材料断裂依据,建立存在裂缝的隧道衬砌结构安全性评价方法,在计算模型和评价方法基础上,分析裂缝角度对衬砌结构安全的影响。刘庭金、朱合华、丁文其首先根据公路隧道设计规范和普氏地压理论,对某高速公路隧道围岩压力进行计算。然后,根据二次衬砌压力实测值,应用同济曙光软件对最大实测压力断面二次衬砌结构内力进行数值计算,根据规范对二次衬砌轴力和剪力设计值进行计算,并基于数值计算结果对二次衬砌进行结构强度校核。聂智平、朱少华通过现场调查和检测资料,对某公路隧道群病害的主要表现形式及产生原因进行全面系统的分析,并对其结构进行安全性评估。
1 工程概况
重庆市朝天门隧道全长1 129(双洞)m,于 1996年9月竣工。该隧道是连接长江滨江路和嘉陵江路,使两江滨江路形成环线,避免车辆集中于朝天门嘴,以保证两江滨江路充分发挥作用的关键性工程。隧道埋深较浅,最大埋深为30 m。地表有几座高层建筑基础距离隧道较近(桩底距拱顶最近7.24 m),运营单位在大正主楼基桩部位进行过加固处治。隧道在施工过程中暗挖段出现过塌方,但在施工中均采取过处治措施。该隧道近几年未经大规模结构加固,仅在部分区段进行了涂装修补。
隧道行车道宽8 m,外侧人行道宽1.5 m(盖板段)、1.671 5 m(拱式明洞及暗洞段),内侧检修道宽0.5 m(盖板段)、0.671 5 m(拱式明洞及暗洞段),隧道净高6.8 m(拱式明洞及暗洞段)、5.8 m(盖板段)。路面为30 MPa(抗压)、4.5 MPa(抗折)真空混凝土路面,路面中部下设直径400 mm的钢筋混凝土排水管,纵向间距25 m设中心检查井,相应中心检查井设横向排水管,并于路面低坡端设雨水口。
2 隧道病害情况
经检测,该隧道目前主要病害为衬砌裂缝以及渗漏水,通过病害统计分析,根据《公路隧道养护技术规范》(JTG H12-2003)相关规定,对该隧道进行安全性评级。具体评定结果如表1和表2所示(以千厮门至东水门方向为右洞)。
3 衬砌结构安全性数值分析
3.1 断面选取
本文采用有限元软件ANSYS进行建模计算。建模过程中,综合考虑隧道目前的病害情况。该隧道衬砌类型较多,衬砌类型主要有甲、乙型盖板,明洞衬砌,复合式衬砌。但是,盖板段和明洞段为明挖法施工,上覆土层较薄,正常配筋应能满足承载要求。隧道深埋段施工缝开裂及渗水比较严重,局部出现纵向裂缝,裂缝受渗漏水侵蚀较为严重。因此,建模计算的重点为暗挖段衬砌结构的分析,综合各方面因素,最终选取以下断面进行分析,见表3。
3.2 参数确定
根据《朝天门隧道工程竣工图》,隧道暗挖段围岩主要为Ⅲ、Ⅳ类,据原《公路隧道设计规范》(JTJ 026-90)及现行《公路隧道设计规范》(JTG D70-2004),围岩偏不利全部取为Ⅳ级。衬砌模筑混凝土抗压强度为25 MPa,考虑到材质劣化,裂缝开展,水害侵蚀等因素,混凝土强度等级按照C20考虑,取值偏不利。详细参数见表4。
3.3 计算模型
二次衬砌主要承受初支传递的围岩压力和自重,朝天门隧道左右洞暗挖段距离为30 m,根据《公路隧道设计规范》(JTG D70-2004)中表4.3.2,作分离式双洞最小净距计算,结果见表5。
由表5可见,各断面最小净距均小于30m,按独立单洞考虑。根据《公路隧道设计规范》(JTG D70-2004)式6.2.3计算:
又据《公路隧道设计规范》(JTG D70-2004)附录E:
由上述公式计算各断面Hp值,结果见表6。
显然,所有断面均应选用深埋模型进行模拟。根据《公路隧道设计规范》(JTG D70-2004)中表6.2.3,取水平均布压力系数为0.3,并根据其相关计算公式,得出各断面模型荷载如表7所示。
注:所选断面均按IV级围岩进行验算,取值偏不利。
3.4 结构计算及分析
采用BEAM3梁单元模拟二次衬砌,combin14弹簧单元模拟地层抗力作用。采用荷载-结构法,将竖向均布荷载及侧向荷载换算为等效节点力,施加在衬砌结构上。计算过程中运用“生死单元”方法逐步去除受拉弹簧,确定最终计算模型,其模型结构模拟图见图1、图2、图3、图4。
3.4.1 模型分析结果
考虑弯矩、剪力、轴力峰值所在单元的空间分布情况,统计内力分布规律见表8。
拱顶及拱腰处弯矩较大边墙及拱脚处弯矩较小;衬砌全断面均受压,轴力最大值出现在拱脚处,呈现出边墙-拱腰-拱顶逐渐减小的规律。
3.4.2 衬砌混凝土强度验算
1)二衬结构抗压验算。
根据《公路隧道设计规范》(JTG D70-2004)9.2.11条对隧道二衬结构进行抗压强度验算。计算出各控制截面的抗压安全系数,见表9。
根据强度验算结果,各个控制截面衬砌抗压强度安全系数均大于1,但并不完全满足规范规定抗压强度安全系数大于2.4要求。需要指出,本次模拟计算中考虑到材料的劣化,将模筑混凝土的抗压强度由25 MPa降为20 MPa,并取其Ra为15.5 MPa。计算参数的选取是偏于不利的。
2)二衬结构抗拉验算。
根据《公路隧道设计规范》(JTG D70-2004)9.2.12条对隧道二衬结构进行抗拉强度验算。计算出各控制截面的抗拉安全系数,见表10。
根据强度验算结果,各个控制截面衬砌抗压强度安全系数不完全满足规范规定抗拉强度安全系数大于3.6要求,相当数量的单元抗拉安全系数接近1。
4 结 论
该隧道衬砌结构安全性数值模拟计算中,通过提高二次衬砌承受围岩压力的比例,降低模拟混凝土强度等级,并充分考虑了隧道的裂缝开展,渗漏水,施工缝开裂以及钢筋锈蚀,混凝土碳化等因素。根据数值模拟分析计算结果,可得出衬砌结构受力特征如下:
1)衬砌弯矩最大值出现在拱腰处,拱顶及两侧拱腰处弯矩值较大;轴力最大值出现在拱脚处,轴力从两侧拱脚向拱顶递减;
2)计算模型为理想化模型,考虑到与实际情况存在一定偏差,本次模拟计算中通过提高二次衬砌承受围岩压力的比例及降低模拟混凝土强度等级来提高模拟结果的安全性;
3)本次模拟计算中各项取值偏于保守,最终计算得出的结果显示抗压强度安全系数并不完全满足《公路隧道设计规范》(JTG D70-2004)规定抗压强度安全系数大于2.4之要求,抗拉强度安全系数不完全满足规范规定抗压强度安全系数大于3.6之要求。
因此,考虑到该隧道修建时理论水平的局限、数值分析手段相对匮乏、施工工艺相对落后,隧道部分二衬结构(40 cm厚度区段)强度安全储备不大,现阶段虽然暂时能满足正常运营使用,但同时必须认识到该隧道二衬结构抗拉强度偏低的客观事实,对二衬结构主要病害,如裂缝、施工缝渗水等建议业主及时整治,避免其继续发展危及到结构安全性及耐久性。
参考文献
[1]王永勇,关淑萍,章伟,等.某公路隧道病害检测与结构安全性分析[J].北方交通,2011(6):137-140.
[2]杨宏,付钢.重庆向阳、八一隧道病害综合整治技术[J].市政设施管理,2008(1):1-5.
[3]郑佳艳,刘海京,林志,等.衬砌存在裂缝的隧道力学模型研究及应用[J].公路交通技术,2011(3):106-109.
[4]刘庭金,朱合华,丁文其.某高速公路隧道二次衬砌安全性分析[J].岩石力学与工程学报,2004,23(1):75-78.
[5]聂志平,朱少华.关于某隧道群病害原因分析及结构安全性评估[J].华中科技大学学报,2003,20(3):42-45.
[6]中华人民共和国行业标准.JTG D70公路隧道设计规范[S].北京:人民交通出版社,2004.
[7]中华人民共和国行业标准.JTG H12公路隧道养护技术规范[S].北京:人民交通出版社,2003.
[8]中华人民共和国行业推荐性标准.JTG/T D70-2010公路隧道设计细则[S].北京:人民交通出版社,2010.
[9]关宝树.隧道力学概论[M].成都:西南交通大学出版社,1993.