王少鋒

1 概述

中船澄西船舶修造有限公司碼頭總共有7臺(tái)20t雙梁龍門吊，軌距相同。7臺(tái)龍門吊軌道中間被碼頭涂裝房隔斷，涂裝房東面有3臺(tái)，西面有4臺(tái)。由于碼頭場(chǎng)地功能劃分不同，作業(yè)繁忙程度不一樣，因此可能根據(jù)生產(chǎn)需要吊移20t龍門吊至涂裝房另一側(cè)，以滿足起重作業(yè)。如果對(duì)龍門吊進(jìn)行拆解，逐個(gè)部件駁運(yùn)安裝，則工程量大、工期長(zhǎng)、工程費(fèi)用高；但如果能進(jìn)行整體吊裝移位，則可以克服以上缺點(diǎn)。設(shè)想利用中船澄西自有的1600t浮吊整體吊裝碼頭涂裝房東面的5#20t龍門吊，繞過涂裝房，落位到西面為例，從龍門吊主梁的彎曲強(qiáng)度及吊點(diǎn)距離、支腿內(nèi)偏、焊縫輕度等方面進(jìn)行了核算，探討設(shè)想方案的可行性。如果能借助1600t浮吊進(jìn)行整體吊裝移位，則可解決上述問題?，F(xiàn)就其實(shí)施的可行性方案闡述如下。

表1 1600t浮吊荷載表

2 龍門吊結(jié)構(gòu)及起吊方法簡(jiǎn)介

該龍門吊為雙主梁、單側(cè)懸臂、雙剛性支腿結(jié)構(gòu)。主梁上設(shè)有額定起重量20t和5t的起重小車，20t起重量小車可穿過北側(cè)支腿到達(dá)懸臂。主梁總長(zhǎng)34．63m，整機(jī)自重102．5t。該龍門吊跨度28．3m，北側(cè)懸臂4．86m，主梁凈高度約18m。雙主梁截面外側(cè)寬度為4．468m。

本次整體吊移設(shè)想方法是：利用公司現(xiàn)有的起重量分別為140t和150t的吊梁，從下面抬起20t龍門吊的雙主梁。2只吊梁皆為箱型梁結(jié)構(gòu)形式，長(zhǎng)度分別為9．6m和11m。1600t浮吊的單側(cè)400t前后雙主鉤，掛住鋼絲繩，分別與140t和150t吊梁抬吊、將5#龍門吊整體吊移至碼頭涂裝房西面位置。1600t浮吊共4只400t主鉤，前后鉤間距4米。浮吊船體長(zhǎng)度85米，寬40m（表1）。

采用浮吊上的單側(cè)前后主鉤進(jìn)行抬吊，兩吊點(diǎn)中心位置距離岸邊36m，起吊高度約25m。因此浮吊前主鉤只要滿足距離大于船艏34m，即可滿足起吊參數(shù)，即浮吊仰角小于57°，都可滿足龍門吊吊裝的幅度和吊高要求。

3 吊點(diǎn)位置的確定

兩吊點(diǎn)的位置十分重要，需要綜合考慮，合理設(shè)置。兩只吊點(diǎn)的位置如果靠近主梁中間，會(huì)使主梁、支腿和行走機(jī)構(gòu)等自重造成的彎矩加大，對(duì)其彎曲強(qiáng)度構(gòu)成威脅。所以吊點(diǎn)位置盡量靠近兩側(cè)支腿。由于一側(cè)支腿設(shè)有駕駛室，吊梁位置只能設(shè)置于司機(jī)室前面。兩吊點(diǎn)盡量以主梁中心對(duì)稱設(shè)置，盡量和雙鉤的中心重合，一是為了保持整體吊裝時(shí)的龍門吊的水平，二是使兩側(cè)支腿內(nèi)偏量接近相等，行走機(jī)構(gòu)落位時(shí)，車輪能更方便地落到軌道上。另外兩吊點(diǎn)要設(shè)置在主梁的加強(qiáng)筋板處，這樣可以增大吊點(diǎn)處的抗彎截面模量，增加吊裝保險(xiǎn)系數(shù)?；谝陨蠋c(diǎn)，吊點(diǎn)位置初步設(shè)置為：兩只吊點(diǎn)分別距龍門吊主梁中心5．145m 和 5．565m。見圖 1。

表2 重心計(jì)算表

對(duì)龍門吊的整機(jī)重心進(jìn)行調(diào)整，主要通過主、副小車在龍門吊大梁上的位置來實(shí)現(xiàn)。以龍門吊主梁中心位置為基準(zhǔn)，進(jìn)行重心計(jì)算，主小車移動(dòng)到主梁中心南面1．5m處，副小車移動(dòng)到距離主梁中心北面3．5m。此時(shí)，龍門吊的理論重心位于主梁中心北面0．048m處，基本重合。即可認(rèn)為理論重心也是浮吊雙鉤的中心位置（表2）。

4 主梁彎曲強(qiáng)度的核算

4.1 主梁彎矩計(jì)算

根據(jù)主梁受力特點(diǎn)，該梁受力可簡(jiǎn)化為圖2所示簡(jiǎn)支梁：而主梁彎矩亦可用其自重的均布載荷及Q1，Q2集中載荷分別對(duì)其作用所得彎矩疊加而成。此處核算本著“最不利”情況的原則，盡量將各部件進(jìn)行簡(jiǎn)化：如將兩小車和司機(jī)室的重量分別計(jì)入兩支腿，將欄桿等部件的重量計(jì)入主梁，這樣簡(jiǎn)化后方便進(jìn)行核算。

圖2 龍門吊主梁起吊受力圖

通過分別對(duì)c,d,e點(diǎn)的主梁和支腿自重彎矩進(jìn)行疊加，最終計(jì)算得出c點(diǎn)的彎矩最大：

4.2 主梁截面系數(shù)計(jì)算

龍門吊主梁截面如圖3所示，其形心軸為y-z軸,對(duì)形心軸y軸（圖3）：

則雙主梁形心矩

圖3 龍門吊單主梁截面圖

由于起吊過程中主梁受力均垂直于y軸，因此只考慮形心y軸，z軸彎曲受力可忽略。

已知主梁結(jié)構(gòu)材質(zhì)為Q235B型鋼板，其屈服極限為235MPa，因此安全系數(shù)2．04，滿足抗變形安全系數(shù)1．2～2范圍。且主梁彎矩是以“最不利”情況計(jì)算；主梁內(nèi)部還有“框”型加強(qiáng)筋，實(shí)際抗彎截面系數(shù)比計(jì)算結(jié)果更大，因此主梁強(qiáng)度滿足吊裝的要求。

5 主梁下擾和支腿偏移量計(jì)算

主梁從中間兩點(diǎn)起吊，主梁兩端受其重力和受支腿、行走機(jī)構(gòu)等部件的重力，會(huì)受壓下擾，導(dǎo)致支腿內(nèi)偏。計(jì)算支腿的偏移量，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)支腿的內(nèi)偏，為吊裝落位做好準(zhǔn)備。

采用簡(jiǎn)化算法，南側(cè)吊點(diǎn)以南部件重心距吊點(diǎn)距離L=731cm，其重力F=30t計(jì)算。

彈性模量：E=2×105MPa=2．04×106kg/cm2。

南側(cè)主梁下擾：

同比例換算，南側(cè)支腿車輪處最大偏移d1=15mm（內(nèi)偏）。

同樣對(duì)北側(cè)支腿計(jì)算，北測(cè)主梁下擾W2=10mm，

北側(cè)支腿車輪處最大偏移d2=19．5mm（內(nèi)偏）。

龍門吊使用的軌道為P43型號(hào)，行走車輪在軌道上的偏移一般不超過20mm?？梢灶A(yù)見龍門吊吊起再落到軌道上有較大難度。可制作斜形定位板，燒焊在軌道旁進(jìn)行定位，便于龍門吊車輪落到軌道上。

6 結(jié)語(yǔ)

從計(jì)算結(jié)果來看，主梁所受應(yīng)力均在許用應(yīng)力范圍之內(nèi)，支腿內(nèi)偏也處于可控狀態(tài)。由此可知所選吊點(diǎn)及起吊方法是可行的，按這樣整體吊裝移位可提高效率，大幅減少費(fèi)用。另外，主梁和支腿的連接焊縫是吊裝中的關(guān)鍵部位。焊縫寬度和長(zhǎng)度都是以理論值選取，理論計(jì)算焊縫強(qiáng)度符合強(qiáng)度要求。但由于本司的20t龍門吊使用時(shí)間都較長(zhǎng)，存在一定的不可確定因素，因此可以對(duì)該連接焊縫進(jìn)行適當(dāng)加強(qiáng)，確保吊裝的安全性。