大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)物碼頭吊裝方案設(shè)計(jì)

楊 宏， 胡 江

(上海振華重工(集團(tuán))股份有限公司， 上海 200125)

0 引 言

介紹1 500 t浮吊的轉(zhuǎn)盤(pán)和機(jī)房電氣房組塊吊裝方案設(shè)計(jì),即結(jié)構(gòu)物在廠內(nèi)完成結(jié)構(gòu)組裝與設(shè)備安裝，機(jī)房和電氣房等形成整體(見(jiàn)圖1)后，利用900 t橋吊吊裝至運(yùn)輸船上，前往新加坡某船廠進(jìn)行總裝。針對(duì)該轉(zhuǎn)盤(pán)和機(jī)房電氣房組塊結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜、重量大、偏心多、吊具和結(jié)構(gòu)物干涉多等特點(diǎn)，設(shè)計(jì)吊裝方案：以轉(zhuǎn)盤(pán)上的A架前后4個(gè)絞點(diǎn)為吊點(diǎn)，輔以銷(xiāo)軸作為管式吊耳，采用環(huán)式吊索完成吊裝。以該項(xiàng)目為例，詳細(xì)介紹如何運(yùn)用《海洋工程技術(shù)指南》和海運(yùn)擔(dān)保公司London Offshore Consultants Limited (LOC)吊裝手冊(cè)，完成碼頭吊裝方案設(shè)計(jì)及解決方案設(shè)計(jì)階段可能會(huì)遇到的問(wèn)題，方便日后做吊裝計(jì)算、施工并順利通過(guò)LOC的審核。

圖1 轉(zhuǎn)盤(pán)和機(jī)房電氣房組塊模型

1 結(jié)構(gòu)物與行車(chē)吊基本參數(shù)

轉(zhuǎn)盤(pán)和機(jī)房電氣房組塊的基本參數(shù)如表1所示。

表1 轉(zhuǎn)盤(pán)和機(jī)房電氣房組塊基本參數(shù)

行車(chē)吊的基本參數(shù)如表2所示。

表2 行車(chē)吊基本參數(shù)

2 吊裝方案

由于項(xiàng)目所有人對(duì)吊裝方案的設(shè)計(jì)需由LOC審核，因此在方案設(shè)計(jì)階段，主要根據(jù)《海洋工程技術(shù)指南》和LOC吊裝手冊(cè)進(jìn)行設(shè)計(jì)送審。

2.1 重量風(fēng)險(xiǎn)因數(shù)

該項(xiàng)目轉(zhuǎn)盤(pán)和機(jī)房電氣房組塊作為一個(gè)復(fù)雜結(jié)構(gòu)物，對(duì)重量和重心很敏感，風(fēng)險(xiǎn)性足以引起關(guān)注，根據(jù)《海洋工程技術(shù)指南》, 適用于A類(lèi)重量控制[1]。按照LOC吊裝手冊(cè)要求，結(jié)構(gòu)物完工以后須進(jìn)行稱(chēng)重，并提供相關(guān)文件材料證明稱(chēng)重的設(shè)備和程序的準(zhǔn)確性[2]。

2.1.1 稱(chēng)重方案設(shè)計(jì)

由于轉(zhuǎn)盤(pán)前部和后部有高度差，在總裝設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮稱(chēng)重頂升點(diǎn)，并在結(jié)構(gòu)上有水平標(biāo)識(shí)(樣沖眼)，以便于稱(chēng)重時(shí)測(cè)量水平。項(xiàng)目選用其中 4個(gè)支撐點(diǎn)作為稱(chēng)重點(diǎn)，每個(gè)稱(chēng)重點(diǎn)布置2個(gè)頂升油缸。稱(chēng)重布置如圖2所示。稱(chēng)重時(shí)須嚴(yán)格記錄頂升點(diǎn)的平面相對(duì)坐標(biāo)、各點(diǎn)頂升高度、頂升到位后的顯示重量數(shù)據(jù)等。

圖2 稱(chēng)重布置示例

2.1.2 稱(chēng)重結(jié)果

通過(guò)有資質(zhì)的稱(chēng)重公司，利用液壓千斤頂頂升結(jié)構(gòu)物，稱(chēng)重過(guò)程須在LOC的見(jiàn)證下進(jìn)行。稱(chēng)重時(shí)根據(jù)已獲得批準(zhǔn)的稱(chēng)重程序進(jìn)行操作，并且注意頂升時(shí)結(jié)構(gòu)物水平度的測(cè)量，這樣才可保證通過(guò)支點(diǎn)重量和距離計(jì)算得到的重心更接近實(shí)際重心。通過(guò)此方法可較準(zhǔn)確地計(jì)算出結(jié)構(gòu)物的水平面重心。稱(chēng)重結(jié)果如表3所示。

表3 轉(zhuǎn)盤(pán)和機(jī)房電氣房組塊稱(chēng)重結(jié)果t

考慮到項(xiàng)目最后須進(jìn)行稱(chēng)重，取1.03的重量風(fēng)險(xiǎn)因數(shù)。

2.2 起吊點(diǎn)布置和吊點(diǎn)受力

根據(jù)稱(chēng)重結(jié)果和稱(chēng)重點(diǎn)布置圖確定平面內(nèi)重心位置。結(jié)合轉(zhuǎn)盤(pán)和機(jī)房電氣房組塊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選取A架前后絞點(diǎn)作為吊點(diǎn)，利用廠內(nèi)現(xiàn)有索具資源，設(shè)計(jì)2根吊梁用于吊裝，吊梁下方的索具須保證受力是豎直的，吊梁上方的索具須保證起吊角度符合最小60°的要求。圖3為簡(jiǎn)化吊點(diǎn)布置圖。

計(jì)算豎直方向上吊索的受力情況F1～F4:

(F1+F2)×(7 000 mm+960 mm)=

(F3+F4)×(7 750 mm-960 mm)

(1)

F1×(5 000 mm+1 160 mm)=

F2×(5 000 mm-1 160 mm)

(2)

F4×(5 000 mm+1 160 mm)=

F3×(5 000 mm-1 160 mm)

(3)

F1+F2+F3+F4=813.01 t

(4)

根據(jù)式(1)～式(4)得到：F1=143.72 t,F2=230.54 t,F3=270.27 t,F4=168.48 t。

圖3 簡(jiǎn)化吊點(diǎn)布置

2.3 索具布置及載荷

2.3.1 索具布置

索具布置如圖4所示。索具清單如表4所示。

圖4 索具布置

表4 索具清單

方案主要針對(duì)陸上起吊作業(yè)，且為1臺(tái)起重機(jī)雙鉤起吊，吊起結(jié)構(gòu)物沿水平方向移動(dòng)至運(yùn)輸船上。根據(jù)《海洋工程技術(shù)指南》第四章：空氣中的動(dòng)力放大因數(shù)取1.10；重心偏移因數(shù)取1.03，結(jié)合實(shí)際方案中雙吊梁使用配對(duì)吊索的起吊系統(tǒng)，不匹配載荷因數(shù)取1.10[3]；索具整體的最小安全因數(shù)不得低于2.25。

根據(jù)規(guī)范要求，在選用吊索時(shí)，同樣長(zhǎng)度的吊索長(zhǎng)度差不應(yīng)超過(guò)1.5d(d為吊索直徑),且根據(jù)LOC要求，所有吊索均須在負(fù)載情況下測(cè)量實(shí)際長(zhǎng)度，所有吊索重量均須以實(shí)際稱(chēng)重為準(zhǔn)；所有吊索均須提供質(zhì)保書(shū)與使用記錄。與吊眼連接的卸扣的安全工作荷載(Safety Work Load, SWL)不小于吊索受力載荷除以動(dòng)力放大因數(shù)[4]的值。

在實(shí)際的方案設(shè)計(jì)過(guò)程中，吊梁上方與橋吊吊鉤配對(duì)的吊索長(zhǎng)度無(wú)法滿(mǎn)足規(guī)范要求，故需根據(jù)實(shí)際測(cè)量的吊索長(zhǎng)度增加連接件輔助工裝，以保證吊梁受力后保持水平狀態(tài)，連接件的長(zhǎng)度需在測(cè)出重心后計(jì)算得出，這是保證水平起吊的關(guān)鍵一步。吊梁和用于配套的連接件均須提供計(jì)算書(shū)供項(xiàng)目所有人和LOC審核。對(duì)于吊梁下方與吊軸配對(duì)的吊索實(shí)測(cè)長(zhǎng)度不匹配的解決方案：對(duì)實(shí)測(cè)長(zhǎng)度稍長(zhǎng)的吊索處的吊軸增加套管，保證起吊過(guò)程中吊索受力與理論值一致。

2.3.2 卸扣安全性驗(yàn)證

圖5 前部索具布置立面圖

前部索具和后部索具的布置立面圖如圖5和圖6 所示。圖5和圖6中：T1～T8為相應(yīng)吊索受力載荷，根據(jù)計(jì)算得到。每個(gè)卸扣的安全性驗(yàn)證結(jié)果如表5所示。

圖6 后部索具布置立面圖

表5 卸扣安全性驗(yàn)證結(jié)果

2.3.3 吊索安全性驗(yàn)證

表6 吊索效率因數(shù)

吊索安全性驗(yàn)證結(jié)果如表7所示。

表7 吊索安全性驗(yàn)證結(jié)果

通過(guò)上述計(jì)算得出吊索和卸扣的選擇滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

在實(shí)際操作中，卸扣選型前必須進(jìn)行拉力試驗(yàn)，盡量選用扁平卸扣且卸扣的編號(hào)須敲在卸扣表面，以方便第三方檢查。吊索盡量選擇軋制的，編織的接頭須考慮卸扣效率因數(shù)。吊索的編號(hào)須標(biāo)識(shí)在鋼套上，方便追蹤，吊索的質(zhì)保書(shū)須提供破斷載荷與拉力試驗(yàn)載荷，做拉力試驗(yàn)的同時(shí)測(cè)量并記錄吊索的長(zhǎng)度。

3 結(jié) 語(yǔ)

對(duì)于轉(zhuǎn)盤(pán)和機(jī)房電氣房組塊大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)物的吊裝，須做好吊裝前的稱(chēng)重工作，嚴(yán)格控制結(jié)構(gòu)物的重量。在吊裝方案的索具設(shè)計(jì)階段須注意結(jié)合實(shí)際情況選用合適的卸扣、吊索及輔助工裝，在考慮安全性的前提下保證方案經(jīng)濟(jì)有效。在實(shí)際規(guī)范應(yīng)用中，須充分理解熟悉各種工況，選用合適的重量風(fēng)險(xiǎn)因數(shù)、重心偏移因數(shù)、動(dòng)力放大因數(shù)及不匹配載荷因數(shù)。