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        大型設(shè)備吊裝的承載計算及平衡梁校核

        2016-10-19 12:45:40李明樟
        中國科技博覽 2016年19期

        [摘 要]大型設(shè)備的吊裝,具有高投入、高風險、專業(yè)性強等特點。因此,如何有效控制設(shè)備吊裝的質(zhì)量,規(guī)避大型設(shè)備吊裝風險,保證大型設(shè)備吊裝的順利進行是化工項目施工的重點。這就要求在設(shè)備吊裝之前,必須進行吊車的選型、吊裝承載計算、場地的處理等。本文以一工程為例,淺談一下大型設(shè)備吊裝的承載計算及平衡梁校核。

        [關(guān)鍵詞]大型設(shè)備 吊裝 計算 平衡梁

        中圖分類號:F285 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)19-0088-02

        1 前言

        近年來,化工設(shè)備的大型化發(fā)展、工廠化預制和模塊化安裝是化工設(shè)備安裝的主流,并且,隨著吊車技術(shù)的發(fā)展,大型設(shè)備的吊裝越來越多地采用大型吊車進行吊裝。大型設(shè)備的吊裝,具有高投入、高風險、專業(yè)性強等特點。因此,如何有效控制設(shè)備吊裝的質(zhì)量,規(guī)避大型設(shè)備吊裝風險,保證大型設(shè)備吊裝的順利進行是化工項目施工的重點。這就要求在設(shè)備吊裝之前,必須進行吊車的選型、吊裝承載計算、場地的處理等。本文以一工程為例,淺談一下大型設(shè)備吊裝的承載計算及平衡梁校核。

        2 工程概況

        本工程為常州新日化工有限公司25萬噸/年苯乙烯建設(shè)項目,大型設(shè)備主要分布在300#、400#、500#等裝置內(nèi)。本工程工號布置比較集中,吊車站位及設(shè)備卸車空間狹??;通道較窄,設(shè)備又大又重,要求吊車的回轉(zhuǎn)半徑較大,本工程地處江邊化工園區(qū),因此地質(zhì)為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土,地表土層含水量大,承載能力差,因此對于吊車的行走道路以及吊裝站位點需進行硬化處理。設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)見下表1。

        3 設(shè)備吊裝的承載計算

        3.1 臥式設(shè)備吊裝計算

        3.1.1此設(shè)備是臥式換熱器,設(shè)備凈重為157.95噸,設(shè)備長度12.63米,直徑4.2.米。安裝位置在構(gòu)3框架上,安裝標高為7.9米。由于吊車只能站在離設(shè)備28米處,即回轉(zhuǎn)半徑為28米,擬選用400噸履帶吊(LR1400-2)SDB工況。

        3.1.2在AUTO-CAD中按1:1的比例畫出設(shè)備E1301的吊裝立面圖(見圖1)。

        3.1.3設(shè)備吊裝承載計算

        選用LR1400型400噸履帶吊,400噸履帶吊性能參數(shù)選擇:選用SDB工況(重桿+超級提升),臂桿長選L=56m,最大回轉(zhuǎn)半徑R=28m,額定載荷為171噸。

        A. 吊車吊裝能力選用校核:

        過熱器(E1301)吊裝總荷重:

        P=PQ+PF+PG =157.95+2.7+6=166.65t

        式中:PQ — 設(shè)備吊裝自重 PQ =157.95t

        PF — 設(shè)備吊裝吊索的附加重量,取PF =2.7t

        PG — 吊車鉤頭自重,取PG=6t

        吊裝總荷重/起吊能力=P/Q=166.65/171=97.5%,能滿足吊裝要求。

        B. 鋼絲繩承受負荷計算:

        主吊鋼絲繩選用:φ65-6×37+1-1700

        l=58 m, 2組,每組兩彎四股使用,

        AB=(l/4-D)=10.3m,BC間距為3m, α=arccos(BC/AB)=73.1°

        鋼絲繩高度H4=AC=AB* sinα=10.3*sin73.1°=9.86 m

        單股鋼絲繩受力F=Q/2/sinα/4=166.65/8/sin73.1°=21.8t

        鋼絲繩破斷拉力為:P破=2665000N

        安全系數(shù)為:K=2665000/(21.8t×9800)=12.5>6滿足要求

        C. 起升高度校核

        臂桿傾角計算:

        β=arc cos(R-E-E1)/L

        = arc cos(28-1.5-0.7)/56

        =62.57°

        式中:R — 吊車回轉(zhuǎn)半徑:選R=28m

        E — 臂桿底鉸至回轉(zhuǎn)中心的距離,E=1.5m

        E1— 臂桿頂定滑輪偏離臂桿中心的距離,E1=0.7m

        L — 吊車臂桿長度,選L=56m

        吊車吊鉤最大提升高度H=L*sinβ+H5-H7=56* sin62.57°+2.59-3.5=48.79 m

        式中: H5 — 吊車臂桿支軸高度,H5=2.59m

        H7 — 吊鉤至頂滑輪的高度,H7=3.5m

        安裝所需提升高度: H0=H1+H2+H3+H4

        =7.9+0+0.5+9.86

        =18.26 m

        式中:H1 —設(shè)備安裝標高7.9m

        H2 —設(shè)備支座高度0m

        H3 —設(shè)備支腿高度0.5m

        H4—鋼絲繩高度9.86m

        H - H0=48.79-18.26=30.53 m >2m,起升高度滿足要求;

        D. 凈空距離C的計算:

        本次吊裝過程離臂桿最近處的位置在7.9米高橫梁處;

        C=L*cosβ+E1*sinβ-H1*ctgβ-A-B/2/sinβ

        =56*cos62.57°+0.7*sin62.57°-7.9* ctg62.57°-20.72-1.25/sin62.57°

        =25.8+0.62-4.1-20.72-1.41

        =0.19 m

        式中:A — 設(shè)備安裝中心到框架邊緣的距離,A=20.72m (見附圖: E1301吊裝平面圖)

        B — 臂桿寬度,H=2.5m

        由以上抗桿計算、吊裝起升高度以及吊裝能力校核,說明所選的吊車性能能滿足吊裝需求。

        3.2 立式設(shè)備的吊裝計算

        3.2.1設(shè)備E1409是一臺立式換熱器,設(shè)備凈重181.69噸,設(shè)備高度15.35米,直徑4.5米。安裝位置在框架上,安裝標高度為20米。擬選用400噸履帶吊(LR1400-2)主吊, 250T汽車吊(LTM1250)溜尾,完成該設(shè)備的吊裝工作。

        3.2.2在AUTO-CAD中按1:1的比例畫出設(shè)備E1409的吊裝立面圖(見圖2)。

        3.2.3立式設(shè)備吊裝承載計算

        立式設(shè)備吊裝承載計算與臥式設(shè)備的計算類似,在此不再進行詳述。

        3.2.4,平衡梁的制作選用及強度校核:

        立式設(shè)備吊裝通常要使用平衡梁,平衡梁的制作需進行強度校核,確保平衡梁有足夠的強度滿足吊裝時的受力。

        平衡梁選擇

        由E1409設(shè)備吊裝計算可知,兩組鋼絲繩夾角為56°,平衡梁選用φ325×10的鋼管,材質(zhì)20#鋼,平衡梁長度需4.7米,其力學特性:截面積F=99cm2、回轉(zhuǎn)半徑r=11.1cm,兩端的鋼板厚度為δ=20mm,緊固螺栓選用M20×180的高強螺栓,平衡梁圖見(圖3)

        強度校核:

        a. 平衡梁受力計算

        P1=P2= (Q1+Q2)/2* tg28.05°=(181.69+0)/2*0.533=48.42t=48420kg

        式中:P1----------平衡梁所受正壓力

        平衡梁細長比: λ=μl/r=470/11.1=42

        上式中u-----長度系數(shù)、兩端鉸支 u=1

        l-----支撐梁長 l=470cm

        查表得穩(wěn)定系數(shù)

        Φ=0.92

        平衡梁應(yīng)力為[σ]= P1/(ΦF)= 48420/(0.92×99)=532kg/cm2

        鋼管的屈服極限為:σs=2451.5kg/cm2取安全系數(shù)n=1.8

        [δ] = δs /n =2451.5/1.8 = 1362kg/cm2>[σ] 平衡梁選用φ325×10的鋼管滿足要求

        b. 兩端夾板鋼板計算

        鋼板所受應(yīng)力

        δ=P1/A

        =48420/829cm2

        =58.41kg/cm2

        δ-----鋼板所受壓應(yīng)力kg/cm2

        P1----吊裝梁所受正壓力kg

        A------受壓面積cm2

        鋼板δ=20 Q235 的屈服極限為:σs=2250kg/cm2取安全系數(shù)n=1.8

        [δ] = δs /n =2250/1.8 = 1250kg/cm2>δ=58.41kg/cm2, 兩端夾板的鋼板滿足要求.

        4 地基承載計算與處理措施

        地基承載載荷=(350+135+260+157.95)* 9.8/(1.2*9.34*2)=0.395Mpa,由于該工程所在地區(qū)為長江三角洲河流洪沖積平原,地表土層為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土,降雨量大,地表土層含水量大,地基承載能力較差;設(shè)備吊裝時,大型吊車行走和吊裝站位的地面進行下列處理。吊車吊裝站位區(qū)域,將回填松土挖出至原土,壓實后填大塊石層,厚度800mm;分層壓實后,鋪墊厚度為200mm的水泥石灰渣土層,再壓實,然后在在吊車履帶站位的位置鋪墊30mm厚的鋼板,上面加200mm的路基箱板;必須確保地基承載能力達到0.395Mpa以上。

        5 結(jié)束語

        本文以一工程為例,詳述大型設(shè)備吊裝的承載計算及平衡梁校核,保證大型設(shè)備吊裝的順利進行,有效控制設(shè)備吊裝的質(zhì)量,規(guī)避大型設(shè)備吊裝風險。

        參考文獻

        [1] 《大型設(shè)備吊裝工藝標準》SHJ515

        [2] 《化工工程建設(shè)起重規(guī)范》HGJ201

        [3] 《起重設(shè)備安裝工程施工及驗收規(guī)范》GB50278

        [4] 《鋼絲繩》GB/T8918

        [5] 三一重工LR1400-2吊車性能表

        作者簡介:

        李明樟,男,1978年生,工程師,畢業(yè)于安徽理工大學機電工程專業(yè),就職于中國化學工程第三建設(shè)有限公司.

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