随着我国城市化进程的不断推进,城市可用建筑空间受限,密集高层建筑需求凸显,动臂塔式起重机的应用日益广泛。变幅笼头是动臂塔式起重机变幅机构的重要组成部分,在变幅作业过程中承受随仰角变化的变幅载荷,该结构失效会使有一定仰角的起重臂失去约束,绕塔身坠落破坏,造成严重的经济损失甚至人员伤亡。本文以某起动臂塔式起重机断臂事故中发生脱落的变幅笼头为研究对象,进行失效机理和对策措施研究,这对保证动臂塔式起重机的安全运行具有实际意义。首先,通过失效样品形貌确定失效直接原因。结果表明滑轮架侧板存在严重变形,两侧板间距增大,左侧轴孔结构中滑轮轴轴向窜动量达12mm,变幅笼头脱落是轴孔配合失效所致。其次,进行失效机理假设和验证。从单个构件强度破坏的角度,分别进行滑轮架侧板材料性能试验和滑轮轴强度校核,结果表明关键构件的材料性能和强度满足要求。从构件间约束关系破坏的角度,进行结构载荷分析,结果表明侧板变形时滑轮轴受轴向载荷作用,滑轮轴发生轴向窜动的临界条件是侧板变形量达0.8mm。再次,通过仿真模拟复现失效过程。利用ANSYS Workbench软件,采取等效载荷法和等效位移法使结构处于不同的变形状态,表征量为节点位移和构件应力。结果表明变形过程中左侧轴孔发生滑动摩擦,验证了理论分析结论,其中结构完整性影响结构刚度和达到失效的时间。另外,由于变幅笼头失效前经历台风“山竹”影响,需要考虑台风对结构失效的影响。采用谐波叠加法在MATLAB软件中模拟了脉动风速时程,模拟谱与Kaimal谱吻合较好。利用ANSYS Workbench软件进行风致结构响应,对比分析了不同情况下节点位移的变化,结果表明脉动风会使滑轮轴轴向窜动量增加近1mm。最后,根据失效机理给出对策措施。总结了设计、安装、使用和环境方面存在的安全隐患,并提出了针对性的对策措施。由于轴端螺栓连接的失效风险和检查难度,提出了一种针对轴端螺栓连接失效的监控系统设计思路。