水工门式起重机(简称门机)是各类水利工程中常见的一种大型起升设备,长期服役于疲劳、磨损、腐蚀的工况条件下。它的主要用途是提高装卸重物的作业生产能力,与此同时减轻劳动强度。该台门式起重机由太原重型机械厂于1985年设计制造服务于葛洲坝水利枢纽工程,用于挡水闸门、拦污栅及其他设备的日常起吊作业。当时的设计标准只考虑了金属结构强度、刚度和稳定性是否满足设计要求,而忽略了疲劳应力循环对起重机使用寿命的影响,而该门机出厂至今已经服役35年,未来是否能够继续安全可靠运行不得而知。众所周知,大型门式起重机的设计制造成本昂贵,如若将其过早报废无疑是一种浪费,会造成重大的经济损失,如果让其超期服役又存在重大的生产风险,甚至出现倒塌事故造成人员伤亡,国内外也没有颁布与此相关的健康评估与寿命预测标准或导则。因此对于长期处于疲劳、腐蚀、磨损等恶劣工作环境下的水工门式起重机,开展相关的金属结构剩余寿命和整机安全性能评估研究具有极其重大的理论意义和工程应用价值。出于中国长江电力股份有限公司和湖北省特检院对于安全生产的需求,本文以水工类门式起重机作为研究对象,对其金属结构剩余寿命和整机安全性能评估进行了研究。首先根据门机设计图纸和现场勘测数据建立了门机三维实体模型,然后将模型导入有限元分析软件中进行了整机应力变形分析,确定了结构危险点及应力集中部位。根据仿真结果对相应部位制定应力测试方案并借助DH3816N静态应变仪现场采集数据,对现场采集的应力应变数据进行统计分析,再结合雨流计数法编制了载荷谱。结合线性累计损伤准则、综合损伤因子、P-r-S-N及编辑的载荷谱对门机进行寿命预测。最后利用风险矩阵法结合伤害发生概率法确定了门机安全等级,并提供合理的维护维修建议。论文中首次引入了综合损伤因子这一重要参数,综合考虑了腐蚀、焊缝、裂纹、安全系数等多种外界影响因素,并且对名义应力法当中标准试样的S-N曲线做了两次应力幅值修正,使其更加贴切于实际工作环境;根据门机可能出现的故障及概率制定了安全评估等级,为水工门式起重机的健康性评估提供了更为科学和更具可操作性的实施规程。