摘要：隨著儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)容積的增加，以及自動(dòng)焊方法在儲(chǔ)罐施工中的廣泛應(yīng)用，正裝法施工在大型儲(chǔ)罐施工中占據(jù)著主導(dǎo)地位。設(shè)計(jì)容積為50000立方米的柴油儲(chǔ)罐，屬于大型成品油儲(chǔ)罐，其主體結(jié)構(gòu)包括罐底、罐壁、浮船和罐頂，其中罐頂由子午線網(wǎng)殼和鋪設(shè)在網(wǎng)殼上的蒙皮板構(gòu)成，罐體采用正裝法施工。本文主要介紹正裝法施工的大型成品油儲(chǔ)罐罐頂子午線網(wǎng)殼組裝和整體提升的施工工藝。

關(guān)鍵詞：大型成品油儲(chǔ)罐子午線網(wǎng)殼；組裝；整體提升工藝

1 柴油儲(chǔ)罐子午線網(wǎng)殼簡(jiǎn)介

儲(chǔ)罐的罐頂骨架為子午線結(jié)構(gòu)的網(wǎng)殼，重128.6噸，跨度60米，曲率半徑51.18米，拱高9.741米，在距離罐底板22米高處通過坐落在頂層罐壁板上的錐板，與罐壁連接為整體結(jié)構(gòu)。構(gòu)成網(wǎng)殼的基本部件是網(wǎng)桿，由角鋼制作而成，規(guī)格為L(zhǎng)180×110×8，材質(zhì)Q235B，單根長(zhǎng)（弧長(zhǎng)）度9米。

2 網(wǎng)殼安裝采用的施工方法

在儲(chǔ)罐浮船安裝工程結(jié)束后，利用浮船作為施工平臺(tái)，在浮船上將網(wǎng)桿按照?qǐng)D紙組裝成網(wǎng)殼，網(wǎng)殼端部網(wǎng)桿焊接在罐壁板上，網(wǎng)殼組裝成整體后，在浮船上將托梁在網(wǎng)殼下焊接成環(huán)形整體，然后利用均勻布置在儲(chǔ)罐頂部的電動(dòng)葫蘆，將托梁提起，將網(wǎng)殼與托梁焊接成整體，將與罐壁板連接的網(wǎng)桿切割斷開連接，距離罐壁100mm左右，最后通過電動(dòng)葫蘆提升托梁，將托梁連同組裝好的網(wǎng)殼整體提升就位。為了方便鋪設(shè)在網(wǎng)殼上的蒙皮板的施工，可以在網(wǎng)殼提升前，把通過網(wǎng)殼頂端的蒙皮板鋪設(shè)為十字交叉帶，并牢固固定在網(wǎng)殼上與網(wǎng)殼一同提升。

3 網(wǎng)殼整體提升工藝流程圖（見圖1）

圖1：網(wǎng)殼安裝整體提升施工工序圖

4 網(wǎng)殼整體提升施工示意圖（見圖2）

圖2：網(wǎng)殼整體提升施工示意圖

5 施工準(zhǔn)備

5.1技術(shù)資料準(zhǔn)備：

根據(jù)圖紙、規(guī)范及有關(guān)資料編制施工方案、進(jìn)行施工作業(yè)前交底。

5.2 設(shè)備、工機(jī)具準(zhǔn)備：35噸吊車2臺(tái)、逆變焊機(jī)16臺(tái)、火焰切割機(jī)6套、電動(dòng)葫蘆44套、同步控制器1套。

5.3工裝準(zhǔn)備：吊桿、托梁、腳手架、保護(hù)浮船板用的支架、網(wǎng)桿組對(duì)用臨時(shí)支撐等。

5.4 施工場(chǎng)地準(zhǔn)備：罐壁、浮船施工驗(yàn)收完畢，在頂端罐壁外表面搭設(shè)掛壁式施工腳手架，利用罐體盤梯作為上下腳手架的通道。

6工裝制備

6.1吊桿尺寸及原材料見圖2 內(nèi)的件1，做法見圖中說明。

6.2托梁尺寸及原材料見圖2 內(nèi)的件4，做法見圖中說明

6.3保護(hù)浮船板用的支架，頂板和底板采用厚度為8mm的鋼板，形狀為圓形，半徑200mm；頂板和底板之間設(shè)置四根支腿，材料為加厚型焊接鋼管，規(guī)格φ42.25×4，高度根據(jù)浮船板與罐底板之間的距離現(xiàn)場(chǎng)確定。（見圖3）

圖3：保護(hù)浮船板用的支架制作與安示意圖

6.4 網(wǎng)桿組對(duì)用的臨時(shí)支撐，用規(guī)格為φ114×4的鍍鋅鋼管制作，頂端預(yù)設(shè)凹槽，將網(wǎng)桿角鋼的翼板放入槽內(nèi)，起到支撐和限制網(wǎng)桿晃動(dòng)的作用。臨時(shí)支撐的長(zhǎng)度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要確定，當(dāng)一根鋼管長(zhǎng)度不夠時(shí)，采用對(duì)接焊口進(jìn)行焊接。為了增強(qiáng)臨時(shí)支撐的穩(wěn)定性，在臨時(shí)支撐上加設(shè)3根斜撐，斜撐采用規(guī)格為φ42.25×3.25的焊接鋼管（見圖4）

圖4：臨時(shí)支撐形式及安裝示意圖

7 網(wǎng)殼組裝及整體提升

7.1安裝臨時(shí)支撐

在施工完畢的浮船上安裝網(wǎng)桿組裝用的臨時(shí)支撐，由于網(wǎng)桿縱橫交錯(cuò)形成若干網(wǎng)格，在每2個(gè)網(wǎng)格距離內(nèi)設(shè)置一根臨時(shí)支撐。臨時(shí)支撐底部與浮船板接觸部位用墊板隔開，并且在臨時(shí)支撐與浮船底板接觸部位的浮船底板下表面安放臨時(shí)支架，該支架與浮船底板緊緊接觸，作為臨時(shí)支撐的受力面，從而避免浮船底板因受力發(fā)生變形或裂開。

7.2網(wǎng)殼構(gòu)件組焊及罐頂蒙皮板鋪設(shè)十字通道

根據(jù)網(wǎng)殼排版圖，先從中心向兩側(cè)安裝下網(wǎng)桿，用吊車將預(yù)制好的網(wǎng)桿組合件就位，調(diào)整好位置后，將網(wǎng)桿的一端與罐壁板焊接，其伸向罐中心方向的網(wǎng)桿，放在臨時(shí)支撐的預(yù)留槽內(nèi)。下網(wǎng)桿全部組對(duì)好后再組對(duì)上網(wǎng)桿。上網(wǎng)桿組對(duì)順序也可以采用從中間往兩邊的順序。上下網(wǎng)桿呈子午線交叉方式排列，按角度均勻分布在球冠上；待網(wǎng)殼焊接成型后，在網(wǎng)殼上按照人字形排版鋪設(shè)十字形蒙皮板，將蒙皮板之間搭接焊縫焊接牢固；

7.3安裝罐頂錐板

首先在儲(chǔ)罐頂層罐壁板外側(cè)搭設(shè)一層掛壁式腳手架，利用罐體盤梯作為上下腳手架通道。該層腳手架用于儲(chǔ)罐錐板安裝、焊接和網(wǎng)殼整體提升時(shí)電動(dòng)葫蘆的檢查平臺(tái)；然后安裝錐板托板（托板詳圖見圖2網(wǎng)殼吊裝示意圖），托板焊接在罐壁上，間距2米；最后將預(yù)制好的單片錐板吊到罐頂進(jìn)行組裝焊接。

7.4 安裝網(wǎng)殼提升托梁

在浮船邊緣船艙上距離罐壁300mm處設(shè)置一圈托梁，托梁用2根槽鋼對(duì)扣焊接，用作網(wǎng)殼組裝時(shí)邊緣部位的支座以及網(wǎng)殼整體提升時(shí)的托盤。

7.5安裝吊桿

吊桿先在地面上預(yù)制，將2根槽鋼對(duì)扣在一起組成，對(duì)接焊縫全部焊透，其最頂部焊接自制起重用板式吊耳，吊耳板與吊桿之間焊縫滿焊，吊桿通過角鋼連接在頂層罐壁板上，作為受力支撐點(diǎn)。電動(dòng)葫蘆通過卡環(huán)與吊桿頂部吊耳連接。

7.6安裝并調(diào)試電動(dòng)葫蘆

將44個(gè)額定起重量為10噸的電動(dòng)葫蘆，分別掛在吊桿頂端的板式吊耳上。所有電動(dòng)葫蘆均通過同步控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)升降動(dòng)作的同步控制，并且每個(gè)電動(dòng)葫蘆均可單獨(dú)動(dòng)作。將電動(dòng)葫蘆吊鉤掛在托梁上，操作同步控制系統(tǒng)和單獨(dú)控制開關(guān)，調(diào)試好電動(dòng)葫蘆。

7.7網(wǎng)殼整體提升就位

上述1至7項(xiàng)工作完成后，開啟電動(dòng)葫蘆同步控制系統(tǒng)，緩緩提升網(wǎng)殼就位。

8網(wǎng)殼整體提升的操作要領(lǐng)

8.1電動(dòng)葫蘆必須是同一個(gè)廠家同一個(gè)型號(hào)；電動(dòng)葫蘆的工作要保持同步，發(fā)現(xiàn)有個(gè)別電動(dòng)葫蘆偏離同步要求時(shí)，停止提升，對(duì)其進(jìn)行單獨(dú)微調(diào)，以保持和其他電動(dòng)葫蘆的同步性。然后繼續(xù)網(wǎng)殼整體提升工作。

8.2電動(dòng)葫蘆的吊鉤投影要與對(duì)應(yīng)在托梁上的吊耳位置重合

8.3第一次開始吊裝時(shí)，要進(jìn)行試吊，試吊的提升行程約100mm，停下來檢查托梁水平度變化和托梁與罐壁板之間距離變化，無異常情況發(fā)生再繼續(xù)吊裝工作。

8.4當(dāng)網(wǎng)殼提升到上網(wǎng)桿端部剛好接觸錐板時(shí)，應(yīng)停止整體提升，先將接觸到錐板的網(wǎng)桿與錐板焊接。對(duì)于尚未到位的網(wǎng)桿可謹(jǐn)慎地小幅度提升兩側(cè)吊點(diǎn)使之到位，并進(jìn)行焊接。

8.5在完成上網(wǎng)桿與錐板組焊之后，再進(jìn)行下網(wǎng)桿與錐板和罐壁板的組焊。全部網(wǎng)桿與錐板和壁板焊接完畢后才能拆除托梁、電動(dòng)葫蘆等工裝。

8.6與網(wǎng)殼一起提升的蒙皮板，必須焊接成整體，并與網(wǎng)桿牢固焊接，防止受風(fēng)壓脫落，發(fā)生危險(xiǎn)。

8.7網(wǎng)殼整體提升要在晴好的氣象條件下進(jìn)行，風(fēng)力以無風(fēng)或微風(fēng)為宜，當(dāng)風(fēng)力超過4級(jí)時(shí)，不得進(jìn)行網(wǎng)殼提升作業(yè)，并做好前期已完工序的防護(hù)工作。

9網(wǎng)殼整體提升系統(tǒng)受力薄弱點(diǎn)的安全性分析

整個(gè)提升系統(tǒng)受力分析重點(diǎn)是：電動(dòng)葫蘆的提升能力、吊桿頂部的吊耳和托梁上吊耳的受力能力。經(jīng)過如下分析，可以得出系統(tǒng)的安全性是有科學(xué)依據(jù)作為保障的：

9.1電動(dòng)葫蘆提升能力的受力分析

電動(dòng)葫蘆額定載荷10噸，個(gè)數(shù)44和，理論提升重量T0=440噸

網(wǎng)殼整體重量T1=128.6噸

預(yù)鋪設(shè)蒙皮板重量T2=15噸

托梁及其吊耳重量T3=12噸

實(shí)際提升總重量T= T1+ T2+ T3=155.6噸。

T0>T，所以電動(dòng)葫蘆設(shè)置符合要求

9.2吊桿頂部吊耳受力分析：

現(xiàn)場(chǎng)采用厚度為30mm，材質(zhì)為Q345R的鋼板制作吊耳，規(guī)格尺寸如下示意圖：

計(jì)算過程如下：

吊耳的綜合影響系數(shù)取1.65

吊耳板材質(zhì)Q345R

許用拉應(yīng)力[σ]=185MPa（100℃以下時(shí)，見GB150.2-2011第43頁）

許用剪應(yīng)力[τ]取0.6σ=0.6×185=111MPa（參照規(guī)范HGT21574-2008）

豎向總載荷：128.6+15（十字蒙皮板）+12（托梁）+0.2（電動(dòng)葫蘆重量）=155.8噸，累計(jì)155.8×1000×10（重力加速度）=1558000N；平均分配到44個(gè)吊耳上，每個(gè)吊耳負(fù)載1558000÷44=35409N；

考慮綜合影響系數(shù)每個(gè)吊耳受力35409×1.65=58425N

與吊耳水平方向垂直的受力截面積：S1=（30/1000）×{（200-44）/1000}=0.00468（㎡）

與吊耳水平方向垂直的拉應(yīng)力為：58425÷0.00468=12483974（Pa）≈12.48（MPa）<<[σ]（185MPa），滿足要求。

吊耳豎向方向（即吊索方向）的受力截面積S2=（200-44）÷2÷1000×（30）÷1000=0.00234（㎡）

吊耳板截面剪應(yīng)力為：58425÷0.00234≈24.9（MPa）<<[τ]（111MPa），滿足要求。

吊耳焊縫截面S3={（200÷1000）×（8÷1000）÷2}×2=0.0016（㎡）（注：焊角高度8mm）

吊耳焊縫剪應(yīng)力：58425÷0.0016=36515625（Pa）=36.5（MPa）<[τ]（111MPa），

滿足要求。

吊耳焊縫拉應(yīng)力：58425÷0.0016=36515625（Pa）=36.5（MPa）<[σ]=185MPa，滿足要求。9.3 托梁上吊耳受力

吊耳板材質(zhì)Q345R，厚度30mm

計(jì)算過程如下：

吊耳的綜合影響系數(shù)取1.65

吊耳板材質(zhì)Q345R

許用拉應(yīng)力[σ]=185MPa（100℃以下時(shí)，見GB150.2-2011第43頁）

許用剪應(yīng)力[τ]取0.6σ=0.6×185=111MPa（參照規(guī)范HGT21574-2008）

豎向總載荷：128.6+15（十字蒙皮板）+12（托梁）=155.6噸，累計(jì)155.6×1000×10（重力加速度）=1556000N；平均分配到44個(gè)吊耳上，每個(gè)吊耳負(fù)載1556000÷44=35363N；

考慮綜合影響系數(shù)每個(gè)吊耳受力35363×1.65=58349N

與吊耳水平方向垂直的受力截面積（截面A-A）：S1=（30/1000）×{（150-44）/1000}=0.00318（㎡），與吊耳水平方向垂直的拉應(yīng)力為：58349÷0.00318=18348742（Pa）≈18.35（MPa）<<[σ]（185MPa），滿足要求。

吊耳豎向方向（即吊索方向）的受力截面積（截面B-B）S2=（70+74-44）÷2÷1000×（30）÷1000=0.0015（㎡）

吊耳板截面剪應(yīng)力為：58349÷0.0015=38.90（MPa）<[τ]（111MPa），滿足要求。

吊耳焊縫截面S3={（150÷1000）×（7.5÷1000）÷2}×2=0.001125（㎡）（注：焊角高度7.5mm）

吊耳焊縫剪應(yīng)力：58349÷0.001125=5185777（Pa）=51.86（MPa）<[τ]（111MPa），

滿足要求。

吊耳焊縫拉應(yīng)力：583495÷0.001125=51.86（MPa）<[σ]=185MPa，滿足要求。

9.4 其他部位受力分析

除了上述1至3項(xiàng)受力分析外，還利用類似的方法對(duì)系統(tǒng)的托梁、頂層罐壁板進(jìn)行了受力分析。分析的結(jié)果表明，托梁自身及其對(duì)接焊縫的強(qiáng)度滿足使用要求，頂層罐壁板強(qiáng)在網(wǎng)殼整體提升過程中不會(huì)產(chǎn)生塑性變形。

10 結(jié)束語

本工程中大跨度、大噸位、提升高度超過20米的網(wǎng)殼整體安裝的成功，為日后類似工程的施工積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，具有一定的參考價(jià)值。當(dāng)然，本文介紹的施工工藝尚有優(yōu)化的空間，作者愿與各位同事就此方面問題溝通、探討，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工工藝的不斷優(yōu)化。