裝卸料機試驗臺架改造關(guān)鍵技術(shù)分析

趙 偉

(西安核設(shè)備有限公司,陜西 西安 710021)

C3/C4項目裝卸料機是西安核設(shè)備有限公司(簡稱“西核”)承制的又一結(jié)構(gòu)類型裝卸料機，其大車跨距以及堆芯、傾翻架的位置標(biāo)高均與以往M310堆型裝卸料機有較大變化，因此之前為某項目所建設(shè)的試驗臺架尺寸雖可覆蓋C3/C4裝卸料機的需求，但無法滿足C3/C4裝卸料機調(diào)試、試驗。為確保C3/C4裝卸料機研制的順利完成，須依據(jù)C3/C4裝卸料機調(diào)試、試驗的參數(shù)要求改造現(xiàn)有試驗臺架。針對兩種結(jié)構(gòu)的裝卸料機尺寸差異，經(jīng)過仔細研究對比提出臺架改造方案，經(jīng)理論計算和結(jié)構(gòu)細化將方案轉(zhuǎn)化為詳細的施工圖紙，在制造過程中根據(jù)實際情況進一步優(yōu)化設(shè)計方案，以確保臺架試驗性能為原則，制定了具有針對性的靜載試驗、測量、調(diào)整等方案。改造后臺架的各項技術(shù)參數(shù)均滿足C3/C4裝卸料機的試驗需求。

1 詳細技術(shù)說明

1.1 改造方案的提出

由于西核原有水池比C3/C4裝卸料機試驗、調(diào)試所需求水池跨距寬1 m，水池堆芯井處深2 m，因此需要對水池進行改造；改造方案如下：在原水池270°一側(cè)架設(shè)鋼梁，以滿足C3/C4裝卸料機試驗對水池寬度要求，在水池堆芯井處增加鋼支架保證深度要求，在原水池90°一側(cè)可利用原試驗臺架。

改造的技術(shù)要點：

1)水池改造過程中不得破壞原始水池各向尺寸及水池鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，同時應(yīng)保證水池的防滲漏性能；

2)設(shè)計方案中應(yīng)保證鋼梁強度、剛度、穩(wěn)定性，進而保證裝卸料機軌道安裝于鋼梁上、大車安裝在軌道上以后，軌道無撓度變形，且大車運行時整體無晃動、無噪聲；

3)鋼梁、各向支撐、平臺等應(yīng)方便拆卸，且必須確保安裝后和拆卸后水池的防滲漏性能。改造中，水池內(nèi)所用材質(zhì)應(yīng)保證其防腐蝕性能，其中水池內(nèi)金屬構(gòu)件使用碳鋼，且碳鋼件須經(jīng)打砂除銹、涂覆防水漆后方可使用。

但長期位于水池中不進行拆卸的零部件、水下使用的緊固件應(yīng)使用奧氏體不銹鋼。各聯(lián)接結(jié)構(gòu)、配合處也須考慮防腐問題。同時在水池中所用材料不得影響水質(zhì)；

4)改造中，水池以外所用碳鋼材質(zhì)安裝前均需除銹、涂漆，不得因使用過程中生銹而對水池造成鐵素體污染。

1.2 施工圖紙設(shè)計

在改造方案提出后，經(jīng)多次商議研究，最終確定了最為經(jīng)濟合理的結(jié)構(gòu)。即在270°池邊架設(shè)工字型試驗橋梁，橋梁兩端直接放置于地面、側(cè)向采用螺栓固定于原水池預(yù)埋板；堆芯及轉(zhuǎn)運區(qū)采用焊接結(jié)構(gòu)件提升標(biāo)高，重新制作堆芯底板并在其周圍設(shè)立觀測平臺。根據(jù)最終方案要求，經(jīng)過理論計算和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，完成施工圖設(shè)計。試驗橋梁示意圖見圖1，堆芯改造示意圖見圖2。

圖1 試驗橋梁示意圖Fig.1 Schematic of the tested bridge

圖2 堆芯改造示意圖Fig.2 Schematic of core modification

1.3 安裝、測量與調(diào)整

該梁為C3/C4裝卸料機導(dǎo)向軌的安裝基準(zhǔn)，其剛度、平面度等對裝卸料機各項精度試驗有直接影響。因此，橋梁的安裝、調(diào)整顯得尤為重要，針對此情況，經(jīng)多次討論研究后提出各類詳細方案，具體方案如下：

1.3.1 橋梁靜載試驗以及測量方案

裝卸料機設(shè)備總重約22 t，橋梁承擔(dān)一半重量，同時考慮門架部分等部件暫不安裝，因此此次靜載試驗載荷重量為10 t。

橋梁架設(shè)于水池上，兩側(cè)安裝面與基礎(chǔ)接觸面積足夠，并在兩端增加壓緊配重，保證橋梁不因兩端翹起引起撓度超差。主梁整體墊實，兩端標(biāo)高一致。

根據(jù)裝卸料機運行承載情況，加載時將10 t載荷等分兩份，分別置于梁長度方向中心兩側(cè)1500 mm位置處，且應(yīng)位于軌道安裝位置部分，確保載荷放置穩(wěn)定。

測量采用萊卡光學(xué)準(zhǔn)直儀進行測量。測量方案如下：

1)橋梁安裝穩(wěn)固后在橋梁中間位置標(biāo)記測量點及加載位置(至少包括堆芯位置、梁中心位置、梁兩端位置基準(zhǔn)點等四點)，使用萊卡光學(xué)準(zhǔn)直儀測量標(biāo)記位置處標(biāo)高，此時不應(yīng)移動或撤去標(biāo)尺及準(zhǔn)直儀；

2)在標(biāo)記位置處加載，確保載荷放置穩(wěn)定，且應(yīng)注意不得移動橋梁及標(biāo)尺；

3)加載后再次讀取標(biāo)記位置處標(biāo)高，比對兩次測量數(shù)值，計算橋梁下?lián)现担?/p>

4)將載荷、標(biāo)尺移動至堆芯位置，即圖3中D點位置，重復(fù)上述各步，觀察堆芯處下?lián)锨闆r。

圖3 靜載試驗示意圖Fig.3 Schematic of static load test

1.3.2 靜載試驗數(shù)據(jù)及分析：

1)測量點位置說明：

A點、C點：水池北、南側(cè)區(qū)域大梁上平面軌道中心點，作為測量基準(zhǔn)點；

B點：大梁中部區(qū)域軌道安裝位置點；

D點：大梁位于堆芯區(qū)處軌道安裝位置點。

2)靜載試驗數(shù)據(jù)采用萊卡光學(xué)準(zhǔn)直儀代替了原測量用經(jīng)緯儀讀數(shù)，精度高、操作簡便，每千米誤差小于0.02 mm。讀數(shù)精確，無限位螺旋，采用粗、精調(diào)焦技術(shù)目標(biāo)清晰準(zhǔn)確。利用標(biāo)尺定出基準(zhǔn)，萊卡光學(xué)準(zhǔn)直儀放置于水池一側(cè)，旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)直儀測量同一水平高度，兩次靜載測量數(shù)據(jù)見表1。

表1 靜載試驗數(shù)據(jù)表Table 1 Static load test data sheet

通過表1顯示可知第一次靜載試驗時，中部上拱約6 mm，在B點加載后中部下?lián)霞s6～7 mm；第二次靜載試驗中在堆芯區(qū)D點加載約10 t鉛錠后，堆芯區(qū)D點下?lián)?.5 mm，中心區(qū)B點下?lián)? mm。根據(jù)裝卸料機試驗要求，主梁承載后撓度不大于1 mm。

綜上所述，主梁承載后下?lián)狭坎荒軡M足裝卸料機試驗要求。

1.3.3 水池橋梁調(diào)整方案

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，橋梁上蓋板與水池預(yù)埋板間有較大縫隙，無法對主梁起到支撐作用，主梁受載下?lián)峡赡苡纱嗽斐?，故考慮對橋梁和水池預(yù)埋板之間進行板條加固，見圖4，加固方案如下:

1)橋梁整體移出水池，將兩端模擬水池安裝方式進行支撐，中間懸空，調(diào)整主梁兩端高度直至標(biāo)高基本一致。

2)使用萊卡光學(xué)準(zhǔn)直儀測量上蓋板板面平面度，沿主梁長度方向上選擇33處位置測量板面平面度(每個位置測量選取兩點，即圖5中的A/B點，其中B點為軌道安裝位置點)。根據(jù)測量數(shù)值，采用火焰方法校正上蓋板不平度較大處，保證墊板安裝基準(zhǔn)。

3)按圖4中位置將填充用板點焊固定于主梁下蓋板上，使用萊卡光學(xué)準(zhǔn)直儀繼續(xù)檢測各填充板下表面標(biāo)高，同樣選取33處位置測量(參考主梁上測量時選點)。檢測后根據(jù)標(biāo)高數(shù)值差，增加相應(yīng)板厚的小墊板，并按編號點焊在相應(yīng)填充用板條下方相應(yīng)位置。點位主梁兩端安放于水池邊界的安裝面也需要增加墊板，較長一端需要四塊，較短一端需要兩塊，板厚度按14 mm，長、寬度按150 mm。

圖4 填充墊板示意圖Fig.4 Schematic of filling plate

4)繼續(xù)用1 mm、2 mm、5 mm、10 mm薄板點焊在標(biāo)準(zhǔn)墊塊下或標(biāo)準(zhǔn)墊塊與橋梁上蓋板之間，并用準(zhǔn)直儀測量33個點的標(biāo)高，滿足在0.5 mm范圍內(nèi)。

5)再次與水池進行試裝，進行靜載試驗并測量各點位標(biāo)高。若仍有個別關(guān)鍵點存在下?lián)虾头磸棳F(xiàn)象(即加載后下?lián)希遁d后反彈)，則考慮進入橋梁與水池之間的夾縫進行操作，局部塞入墊片將微小縫隙填實，并重復(fù)靜載試驗，直至合格。

1.4 導(dǎo)向軌道鋪設(shè)及調(diào)整方案

由于橋梁上安裝的是裝卸料機導(dǎo)向軌，其精度要求為堆芯區(qū)域直線度小于0.5 mm、全長直線度不大于1.5 mm，考慮該梁上蓋板厚度較薄且板面不平度大，鋪設(shè)、壓緊、調(diào)整軌道十分困難，根據(jù)實際情況提出方案如下：

1)軌道兩側(cè)制作調(diào)整工裝，并將其點焊于軌道兩側(cè)，詳細結(jié)構(gòu)如圖5所示；

圖5 調(diào)整工裝Fig.5 Adjust tooling

2)鋪設(shè)軌道，在軌道側(cè)面及頂面各拉緊一根鋼絲作為粗調(diào)參考基準(zhǔn)，通過增加墊片、調(diào)節(jié)螺栓等方法將軌道粗調(diào)至直線度3 mm以內(nèi)[1]；

3)在水池另一側(cè)架設(shè)萊卡光學(xué)準(zhǔn)直儀，將標(biāo)尺置于軌道上踏面，觀察軌道上踏面標(biāo)高，依據(jù)標(biāo)高初步在軌道下增加墊板，逐步壓緊，并通過萊卡光學(xué)準(zhǔn)直儀觀察標(biāo)高變化，若產(chǎn)生變化，則根據(jù)變化在變化點附近增加相應(yīng)厚度的薄墊片，重復(fù)此調(diào)整方法，直至軌道全長上踏面標(biāo)高基本一致；

4)使用10 m平尺貼緊軌道側(cè)面，觀察側(cè)面直線度情況，并通過調(diào)整螺栓微調(diào)軌道側(cè)面直線度。調(diào)整過程須注意，先將兩端部位置調(diào)整完成，再以此調(diào)整中間位置，壓板應(yīng)逐個松掉；

5)以調(diào)整好的導(dǎo)向軌為基準(zhǔn)，鋪設(shè)、調(diào)整對側(cè)軌道，通過萊卡光學(xué)準(zhǔn)直儀控制兩軌道標(biāo)高差，不得大于0.5 mm，通過盤尺測量兩軌道跨距，堆芯處軌道跨距誤差不得大于1 mm，其余位置各點跨距差不得大于2 mm。

2 結(jié)論

1)設(shè)計采用了較簡單、經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)，在最小范圍改動現(xiàn)有試驗臺架的情況下滿足了C3/C4裝卸料機調(diào)試、試驗需求；

2)使用科學(xué)的測量方法，解決大型結(jié)構(gòu)件安裝中的測量問題，并合理運用了現(xiàn)有測量工具，為后續(xù)類似測量提供了一套行之有效的實用方案;

3)提出各類詳盡的安裝、測量、調(diào)整方案，解決試驗橋梁和軌道的安裝、調(diào)整難題，并最終確保橋梁性能、軌道精度，完成了裝卸料機的調(diào)試試驗。同時積累了此類橋梁設(shè)計、安裝、調(diào)整的經(jīng)驗，對后續(xù)不同堆形裝卸料機試驗臺架的制造提供了寶貴的借鑒經(jīng)驗。