細(xì)長桁架起重臂的雙機(jī)抬吊拆除施工技術(shù)

姜 弢，楊志英，衣振發(fā)，路大偉

（江蘇眾建達(dá)豐機(jī)械工程有限公司，北京 100012）

隨著造型各異及超高層建筑物的崛起，復(fù)雜工程施工情況隨之增多，使得工程主要物料垂直運(yùn)輸設(shè)備的塔式起重機(jī)（以下簡稱塔機(jī)）安拆難度增加，非常規(guī)安拆工況也逐漸增多。

1 工程概況

兩河口水電站為雅礱江中、下游的“龍頭”水庫，對(duì)其下游的雅礱江梯級(jí)電站以及金沙江、長江干流電站的梯級(jí)電站補(bǔ)償作用顯著。電站的開發(fā)任務(wù)為以發(fā)電為主，兼顧防洪?，F(xiàn)場使用1臺(tái)ST8075 塔機(jī)在工程中進(jìn)行物料垂直運(yùn)輸工作，完工后將塔機(jī)降至126m（20 節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)）高度，此時(shí)汽車起重機(jī)需站位在118.6m 的運(yùn)輸平臺(tái)上完成拆除作業(yè)。塔機(jī)安裝位置圖立面圖見圖1。

圖1 塔機(jī)安裝位置圖

2 拆除工作難點(diǎn)分析及方案確定

2.1 拆除難點(diǎn)分析

起重臂安裝方式為大臂根部與回轉(zhuǎn)上支座鉸接，在臂架上弦19m 和56.9m 處與短拉桿、長拉桿銷軸連接，拉桿與塔頂銷軸連接（圖2），現(xiàn)對(duì)拆除分析如下。

圖2 起重臂拉桿吊點(diǎn)位置

1）起重臂整體變形過大 起重臂截面為正三角形，長度70m，寬度0.19m，因長度和截面比例大，屬于長細(xì)桁架結(jié)構(gòu)。吊點(diǎn)定在中間位置時(shí)整體結(jié)構(gòu)撓度過大，吊裝時(shí)造成臂架變形。

2）空中不易控制 吊點(diǎn)設(shè)在中間位置不僅存在變形的問題，且吊裝過程中不易控制吊重的姿態(tài)，容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)打轉(zhuǎn)翻滾等現(xiàn)象。

3）高空轉(zhuǎn)換吊點(diǎn)位置困難 當(dāng)解除長短拉桿與臂架連接時(shí)，需將吊裝位置靠近長拉桿與臂架連接處，解除拉桿連接后，前后重量差別大造成力矩不平均，需要在高空中將前端吊點(diǎn)轉(zhuǎn)換位置，高空中工人站位困難，操作難度高及危險(xiǎn)性較大。

2.2 方案確定

結(jié)合現(xiàn)場情況，汽車起重機(jī)站位在空中運(yùn)輸平臺(tái)上，平臺(tái)長46.5m，寬21m。在狹長操作空間中，為了減少吊裝次數(shù)、減少移動(dòng)汽車起重機(jī)和高空作業(yè)，并綜合考慮施工進(jìn)度、經(jīng)濟(jì)成本、場地條件、安全操作、結(jié)構(gòu)變形等多方面條件，確定先將起重臂長拉桿前10m 臂架拆除，剩余60m 起重臂拆除使用雙機(jī)抬吊方案。

整機(jī)拆除工藝流程：拆除準(zhǔn)備→汽車起重機(jī)就位→拆除起升、變幅鋼絲繩→拆除一部分（3A+B）配重塊→拆除第七節(jié)起重臂及臂端節(jié)→拆除60m 起重臂→拆除剩余（1A)配重塊→拆除塔頭總成→拆除平衡臂2 →拆除起升機(jī)構(gòu)→拆除平衡臂1 →拆除司機(jī)室→拆除回轉(zhuǎn)上轉(zhuǎn)臺(tái)（含機(jī)構(gòu)）→拆除回轉(zhuǎn)下支座→拆除變徑節(jié)→拆除十字梁總成→拆除套架總成→拆除標(biāo)準(zhǔn)節(jié)及附著裝置→拆除過渡節(jié)→清場收工。

3 施工技術(shù)

3.1 汽車起重機(jī)選型

根據(jù)運(yùn)輸平臺(tái)狹長現(xiàn)場情況，雙機(jī)抬吊使用1 臺(tái)130t 汽車起重機(jī)和1 臺(tái)100t 汽車起重機(jī)配合拆除。

依據(jù)規(guī)范[1]規(guī)定：吊裝狀態(tài)下起重機(jī)額定起重量的80%應(yīng)大于每臺(tái)起重機(jī)的分配吊裝荷載，雙機(jī)總額定負(fù)荷的75%應(yīng)大于雙機(jī)抬吊的總吊裝荷載。對(duì)抬吊荷載分配進(jìn)行驗(yàn)算[2]。

3.2 吊載驗(yàn)算

驗(yàn)算起重臂雙吊點(diǎn)載荷分配，吊裝時(shí)臂架變形量對(duì)于本身和鋼絲繩受力的影響。

3.2.1 汽車起重機(jī)選型驗(yàn)算

由于現(xiàn)場可操作空間狹小，汽車起重機(jī)和安放臂架位置都在塔機(jī)南側(cè)運(yùn)輸平臺(tái)上，其中130t汽車起重機(jī)可站在南側(cè)拆除平臺(tái)上，距離塔身中心14m，起重臂吊點(diǎn)1 位置有7m，吊裝臂長35.1m，額定起重量50t。

100t 汽車起重機(jī)距離塔身中心20m，距離起重臂吊點(diǎn)2 位置有8m，吊裝臂長34.8m，額定起重量27.2t。

60m 起重臂總重38.148t，雙機(jī)抬吊汽車起重機(jī)額定起重量為77.2t。根據(jù)GB 6067.1-2010《起重機(jī)械安全規(guī)程 第一部分》規(guī)定，單機(jī)折減系數(shù)取0.8，雙機(jī)抬吊不均衡系數(shù)取0.75。

1）130t 汽車起重機(jī)起重能力：0.8×50=48t＞38.148t/2。

2）100t 汽車起重機(jī)起重能力：0.8×27.2=21.76t＞38.148t/2。

3) 雙機(jī)汽車起重機(jī)起重能力：0.75×（50+27.2）=57.9t＞38.148t。

經(jīng)過核算，130t 和100t 汽車起重機(jī)雙機(jī)可以安全可靠抬吊起重臂。

3.2.2 拆除拉桿時(shí)起重臂吊點(diǎn)選取

拆除起重臂拉桿時(shí)需要將60m起重臂抬高5°，對(duì)吊點(diǎn)二進(jìn)行計(jì)算（圖3）。

圖3 吊點(diǎn)二受力計(jì)算

F為回轉(zhuǎn)總成對(duì)起重臂的支撐力，F(xiàn)2為100t汽車起重機(jī)對(duì)起重臂向上的力，F(xiàn)g為起重臂的重力，在起重臂水平的情況下，對(duì)支點(diǎn)A取矩得

得F2=17.1t

3.2.3 拆除拉桿時(shí)起重臂撓度驗(yàn)算

使用Ansys Workbench 進(jìn)行起重臂建模計(jì)算（圖4）。

圖4 拆除拉桿時(shí)撓度

依據(jù)規(guī)范要求，受彎構(gòu)件撓度容許范圍為：L/400=50000/400=125mm，此時(shí)起重臂最大撓度為118mm，符合規(guī)范[3]要求，滿足吊裝。

3.2.4 雙機(jī)抬吊時(shí)吊點(diǎn)選取

使用雙機(jī)抬吊時(shí)，對(duì)汽車起重機(jī)進(jìn)行分配載荷計(jì)算（圖5）。

圖5 雙吊點(diǎn)分配計(jì)算

F1和F2為2 臺(tái)吊車對(duì)起重臂向上的力，F(xiàn)g為起重臂的重力，在起重臂水平的情況下，對(duì)重心G取矩得

得F1=20.954t，F(xiàn)2=17.193t，經(jīng)過算可知，選擇以上2 臺(tái)汽車起重機(jī)可滿足雙機(jī)抬吊作業(yè)。

3.2.5 雙機(jī)抬吊時(shí)撓度驗(yàn)算

對(duì)雙吊點(diǎn)進(jìn)行起重臂建模計(jì)算撓度（圖6）。

圖6 雙吊點(diǎn)起重臂變形

依據(jù)規(guī)范要求，許可撓度范圍為：L/400=48000/400=120mm，此時(shí)起重臂最大撓度為46mm，符合規(guī)范要求，滿足吊裝。

3.3 吊臂變形對(duì)吊裝作業(yè)的影響分析

在雙機(jī)抬吊時(shí)，吊裝鋼絲繩的位置設(shè)置和高度是非常重要的，如果設(shè)置不當(dāng)會(huì)對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)造成較大的位移，或者導(dǎo)致吊裝繩受載不均。理論上，如果不考慮結(jié)構(gòu)的變形，吊點(diǎn)上對(duì)稱布置的兩側(cè)鋼絲繩應(yīng)均勻受力，實(shí)際吊裝時(shí)會(huì)因?yàn)槠鹬乇鄣跹b產(chǎn)生變形后，導(dǎo)致2根鋼絲繩受力不均勻。

3.3.1 起重臂吊點(diǎn)位置變化

起重臂設(shè)置兩吊點(diǎn)之間的距離為38 000mm，吊起起重臂吊繩受力后距離為37 987mm，間距縮短，減少13mm，見圖7。由驗(yàn)算結(jié)果可知，雙吊點(diǎn)吊裝過程中臂架變形量較小，對(duì)臂架本身的受力影響很小。

圖7 定向變形

3.3.2 吊裝鋼絲繩受力變化

吊裝理想狀態(tài)是吊點(diǎn)均分兩側(cè)鋼絲繩到起重臂上弦位置，力是豎直向下的。起重臂吊裝后，因?yàn)槠鹬乇墼诘跹b過程中有微小變形后，引起吊點(diǎn)移動(dòng)影響到鋼絲繩的斜度，說明長度方向改變后兩側(cè)鋼絲繩受力不均勻分布，分析后得出吊點(diǎn)抬吊的外側(cè)鋼絲繩受力較小，鋼絲繩1 為45 137N，鋼絲繩4 受力為43 900N，靠近臂架中間鋼絲繩受力較大，鋼絲繩2 受力為204 600N，鋼絲繩3 受力為183 340N（圖8）。

圖8 吊繩軸向力

通過上述驗(yàn)證，臂架彎曲變形和長度方向的改變使得鋼絲繩受力不均勻，采取措施是吊裝前檢查，和吊裝剛受力時(shí)調(diào)整鋼絲繩斜度使其每個(gè)吊點(diǎn)的受力平均分配到每根鋼絲繩上。

4 雙機(jī)抬吊拆除過程

4.1 拆除起重臂拉桿

100t 汽車起重機(jī)起吊點(diǎn)2 見圖9，將起重臂前端慢慢抬起大約5m 的高度拆除起重臂拉桿，起重臂拉桿拆除完成之后將其固定在起重臂上，100t 汽車起重機(jī)應(yīng)吊著起重臂不得緩吊，此時(shí)100t 汽車起重機(jī)臂長35.1m，吊裝幅度7m，額定起重量50t，負(fù)荷量19.4t，負(fù)載率39%＜80%，滿足吊裝要求。

圖9 拆除起重臂拉桿

4.2 拆除60m起重臂

100t 汽車起重機(jī)吊點(diǎn)位置不變，130t 汽車起重機(jī)就位（圖10）。選好吊點(diǎn)1，100t、130t 汽車起重機(jī)同時(shí)慢慢起吊，使起重臂保持水平狀態(tài)，拆除與塔頭總成的連接銷軸及開口銷，檢查其穩(wěn)定性及橫向水平性，緩慢降落至起重臂放置區(qū)域，并解體后運(yùn)出現(xiàn)場，以便后續(xù)塔機(jī)部件的擺放。吊裝時(shí)2 臺(tái)汽車起重機(jī)均采用2 點(diǎn)吊裝方法，選用4 根6×37S+FC-1770-?34mm 鋼絲繩，4個(gè)20t 卸扣。

圖10 雙機(jī)抬吊立面圖

此時(shí)，130t 汽車起重機(jī)臂長35.1m，吊裝幅度7m，額定起重量50t，負(fù)荷量20.954t，負(fù)載率41.1%＜80%，滿足吊裝要求。

起重臂放置至平臺(tái)過程中（圖11），130t 汽車起重機(jī)起重幅度由7m 變?yōu)?m，臂長35.1m，吊裝幅度9m，額定起重量46t，負(fù)荷量20.954t，負(fù)載率46%＜80%，滿足吊裝要求；100t 汽車起重機(jī)臂長34.8m，吊裝幅度8m，額定起重量27.2t，負(fù)荷量17.193t，負(fù)載率63.2%＜80%，滿足吊裝要求。

圖11 雙機(jī)抬吊平面圖

本次拆除過程中，100t 汽車起重機(jī)吊裝幅度8m、130t 汽車起重機(jī)吊裝幅度9m 時(shí)額定起重量之和為73.2t，吊物重量為38.148t，73.2t×75%=57.9t ＞38.148t，滿足吊重要求。

5 結(jié)語

通過長細(xì)桁架起重臂雙機(jī)抬吊的順利拆除，雙機(jī)抬吊吊裝法是大型塔機(jī)吊裝的切實(shí)可行之法。在考慮安全的前提下，吊裝方法的選擇和吊裝的計(jì)算與實(shí)際吊裝過程驗(yàn)證相結(jié)合，從技術(shù)上全面考慮結(jié)構(gòu)的重心，外形尺寸，變形產(chǎn)生的撓度范圍，吊裝時(shí)雙機(jī)配合及場地的使用條件等，結(jié)合實(shí)際情況因地制宜地制定方案，提前考慮吊裝中可能出現(xiàn)的問題，以絕對(duì)安全為目的完成拆除工作。