“華龍一號”環(huán)吊環(huán)形支撐梁模塊化吊裝分析研究

王晨 胡月飛 翟連付 沈艷祥

摘 要

“華龍一號”中的環(huán)形軌道吊車（以下簡稱環(huán)吊）是一臺在核電站反應(yīng)堆廠房安全殼內(nèi)的環(huán)形軌道上360°連續(xù)運行的電動雙梁橋式起重機(jī)。在核電廠建造階段，環(huán)吊用于安裝反應(yīng)堆廠房內(nèi)的重型設(shè)備，例如蒸汽發(fā)生器、反應(yīng)堆壓力容器等。為了節(jié)約建造階段的工期，本文的主要研究內(nèi)容為制定模塊化吊裝方案，并設(shè)計、校核此方案中所需的吊具、工裝及輔助設(shè)施，從而達(dá)到施工優(yōu)化的目的。

關(guān)鍵詞

環(huán)吊;施工優(yōu)化;模塊化吊裝;節(jié)省工期

中圖分類號： TM753 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.15.024

1 緒論

1.1 研究背景及意義

“華龍一號”已正式開始建設(shè)，環(huán)吊的安裝屬于核島土建階段的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，會直接影響“華龍一號”建造工期，間接影響核電站的經(jīng)濟(jì)效益。

開展設(shè)計和施工優(yōu)化的相關(guān)研究，對提高“華龍一號”的競爭力，核電“走出去”戰(zhàn)略具有重要意義。

1.2 主要研究內(nèi)容

本文主要在安裝階段對環(huán)吊的施工優(yōu)化進(jìn)行研究，將環(huán)吊的環(huán)梁和環(huán)軌、主梁和端梁在地面組裝后進(jìn)行模塊化吊裝，制定合理可行的吊裝方案，并校核起吊過程中吊索和吊耳的強(qiáng)度。

2 模塊化吊裝研究

2.1 模塊化吊裝的概念

模塊化吊裝是一種將傳統(tǒng)工藝進(jìn)行優(yōu)化的先進(jìn)的施工理念，將土建和安裝等進(jìn)行交叉與結(jié)合，完成土建施工后就可直接將相關(guān)組件或制造好的模塊運至現(xiàn)場進(jìn)行組裝和安裝，大多數(shù)過程同步進(jìn)行，提高工程的效率。且大部分工作可在地面上完成，作業(yè)環(huán)境相較于高空作業(yè)大大改善，降低了危險性。

2.2 吊裝方案

環(huán)梁整體吊裝是在現(xiàn)場將環(huán)梁及環(huán)軌地面組裝后，整體吊運至安全殼。環(huán)吊大車橋架整體吊裝是在現(xiàn)場地面將橋架進(jìn)行組裝并檢測合格后，整體吊運至環(huán)梁上。環(huán)吊的環(huán)梁是生根在土建牛腿上，由9段相同的單體組成，每40°一段。環(huán)軌是生根在環(huán)梁上直徑45m的環(huán)形軌道，由11段28°的環(huán)形軌道和2段26°的環(huán)形軌道組成。環(huán)梁和環(huán)軌的總體重量約148t。

將環(huán)梁和環(huán)軌各段單體在現(xiàn)場組裝成一體，組裝時在環(huán)梁連接部位使用螺栓和定位銷固定，以防止吊裝時環(huán)梁間徑向竄動。

2.2.1 環(huán)梁和環(huán)軌的整體吊裝

1）吊裝連接

本方案采用無吊梁吊裝方式，環(huán)梁和環(huán)軌在地面組裝完成后，在環(huán)梁均勻布置9個吊點，通過吊索具連接，實現(xiàn)環(huán)梁和環(huán)軌的整體吊裝，吊裝形式如圖1所示。

2）吊裝力學(xué)分析

整體吊裝的力學(xué)分析通過ANSYS建模并進(jìn)行計算。環(huán)梁最大Von-Mises應(yīng)力為52.45MPa，位于腹板吊點位置，如圖2所示。環(huán)梁在直徑方向上的最大變形位移為1.03mm，位于吊鉤連接處，如圖3所示。豎直方向上的最大位移為41mm，豎向位移最大偏差2mm。

3）螺栓校核

環(huán)梁各段通過高強(qiáng)螺栓連接成為一個整體，根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，M30螺栓的預(yù)拉力取355kN，連接處的抗滑移系數(shù)取為0.5。由力學(xué)計算結(jié)果顯示，一個高強(qiáng)螺栓連接處所承受的豎直方向最大載荷為14.33kN，剪切力最大為3.31kN，滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

4）吊裝

本方案采用大型塔吊起吊環(huán)梁及環(huán)軌，以小于3m/min起升速度起吊。試吊之后，將環(huán)梁及環(huán)軌正式吊裝至安全殼牛腿上進(jìn)行安裝。

2.2.2 大車橋架的整體吊裝

大車橋架整體吊裝方式為起吊梁下部懸掛8根壓制鋼絲繩索具，索具通過卸扣與主梁上8個吊耳連接，實現(xiàn)橋架的整體吊裝。吊裝時采用大型塔吊起吊大車橋架，以小于3m/min起升速度起吊。試吊之后，將大車橋架吊裝至環(huán)軌上進(jìn)行安裝。

2.3 吊裝所需時間及對比

對福清5號環(huán)吊的安裝時間與優(yōu)化方案進(jìn)行對比，各項數(shù)據(jù)見表1。環(huán)梁和環(huán)軌的吊裝和調(diào)整時間縮短了13天，主梁和端梁的吊裝和調(diào)整時間縮短了5天。將穹頂?shù)跹b的時間共提前了18天。

3 結(jié)論

本文以自主研發(fā)的三代核電技術(shù)“華龍一號”中的環(huán)吊為研究對象，采用模塊化吊裝方式對環(huán)梁和環(huán)軌、主梁和端梁進(jìn)行研究，將核島安裝主線上的工期縮短了18天，為接下來的壓力容器、蒸汽發(fā)生器、主泵泵殼等主設(shè)備的引入與安裝工作贏得時間，為核電站贏得經(jīng)濟(jì)效益。

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