胡俊祥，韓中成，卞 宇，袁俊磊，呂志云

（青島海西重機有限責任公司，山東青島 266530）

0 引言

目前船舶的建造均采用分段建造工藝，船舶分段劃分盡量滿足殼、舾、涂一體化，同時滿足吊裝、翻身及船臺搭載。船舶建造方案策劃往往取決于吊裝翻身設計的制定。其他所有生產計劃都是圍繞船體分段吊裝搭載計劃展開的[1]，所以吊裝翻身方案的設計直接決定了船舶的建造周期，分段的吊裝翻身設計受限于船廠的吊裝能力、場地計劃和設計人員素質。想充分發(fā)揮出船廠的建造能力，需要有優(yōu)秀的吊裝設計人員，船舶的設計人員一般更新?lián)Q代快，而對吊裝設計人員素質要求高，即要會技術，又要有現場經驗，并且吊裝翻身設計要求一次成功，一旦出現問題，后果嚴重。目前各規(guī)范僅對吊裝、翻身的設計提了安全要求，而并未給出明確指導?；谝陨?，為了獲得高效靈活的設計吊裝翻身方案，從流程、步驟、結合工程實際案例進行解析方案的設計，最后量化吊裝翻身設計檢查項，避免吊裝翻身設計的缺陷。

1 設計流程

設計流程如圖1所示。

2 吊裝翻身方式

2.1 翻身方式

按分段結構分：分片翻身、半立體分段翻身、立體分段翻身。

圖1 設計流程圖

按翻身類型分：著地翻身、空中翻身。

分段一般采用空中翻身，如果空中翻身過程中鋼絲繩與分段結構干涉，則考慮著地翻身。著地翻身一般會產生沖擊，設計方案時需避免產生沖擊[2]。

2.2 吊裝方式

吊裝方式一般分3種：單鉤吊裝、雙鉤吊裝、三鉤吊裝。

單鉤吊裝多數適用于結構對稱構件，主要應用于車間小分段吊裝，及外場履帶吊吊裝合攏分段。

雙鉤吊裝一般適用于重量及面積較大分段、不對稱分段，主要應用于車間內采用2個行車抬吊的分段，也可在外場雙鉤吊裝合攏分段。

三鉤吊裝一般指龍門吊進行分段吊裝合攏。也可指外場其他吊車進行抬吊分段，要求勾頭數量≤3（解釋見第5節(jié)吊裝翻身穩(wěn)定性）。

3 吊耳布置

吊耳布置原則：對稱布置；強結構位置布置；翻身吊耳與吊裝吊耳盡量共用。

片體分段、半立體分段（上建分段）一般剛性差，所以此類型分段通常會對稱布置2排4個吊耳，共8個吊耳，4個吊耳的間距如圖2所示，盡量按此距離布置，并且吊耳盡量布置在強結構上，如果吊耳間距與強結構位置發(fā)生矛盾則優(yōu)先考慮強結構位置。

圖2 吊耳間距

生活樓分段通常側面會有開口，在開口區(qū)T型材面板上加槽鋼將T型材端頭連接到一起，避免吊裝過程中開口處變形，如圖3所示。同時完成剛性差的分段（一般指上建分段）強度計算如圖4。

圖4 分段強度計算

4 鋼絲繩聯(lián)繩形式

4.1 一節(jié)鋼絲繩聯(lián)繩形式

單鉤吊裝，CAD 1∶1繪圖，配制鋼絲繩時，需保證吊鉤在分段重心正上方。鋼絲繩選取的數量應該選用3根或者4根，如圖6和圖7所示。

雙鉤抬吊，CAD 1∶1繪圖，配制鋼絲繩，保證正面繪圖重心在兩吊鉤之間位置，兩吊鉤盡量與重心對稱布置（均勻分擔分段重量），側面繪圖重心位于鉤頭正下方。

三鉤抬吊，CAD 1∶1繪圖，配制鋼絲繩，保證重心在三吊鉤所形成的三角形里，否則分段會側翻。

注意，如果吊鉤不設計在重心的正上方，則吊起后分段靠自身恢復力矩以吊鉤為圓心將重心旋轉調整到吊鉤下方（此時分段會傾斜）。

圖5 2根繩

圖6 3根繩

圖7 4根繩

圖5中2根繩的分段轉運過程中受到外來沖擊后，鋼絲繩發(fā)生前后方向錯動，進而發(fā)生翻轉，所以圖3根繩連接方式一般不采用。圖6和圖7單鉤吊分段時都具有穩(wěn)定性，前后左右均不會翻轉，但是圖6的吊裝方案最優(yōu)，因為鋼絲繩實際長度與理論長度會有出入，同時吊鉤實際位置也不會正好在吊鉤正下方，所以分段靠恢復力矩自動調到穩(wěn)定狀態(tài)，分段略微傾斜一點，其中做雙使用的鋼絲繩會局部錯動調整，從而使4個吊點均勻受力。圖7聯(lián)繩方式在實際應用中，實際重心也不會正好在吊鉤下方，會導致4根繩中只有2根對角鋼絲繩受90%的力，而另外2根只起到調節(jié)平衡的作用或受少部分力。所以吊重物時選擇4根繩吊重物時，鋼絲繩的選擇按T·S/2來選鋼絲繩，而圖6聯(lián)繩方式可以按T·S/4選鋼絲繩（T為分段重量，S為吊裝安全系數）。

雙鉤抬吊分段鋼絲繩連接形式，也需保證分段不能發(fā)生傾斜，并保證分段吊裝轉運的平穩(wěn)性。

其中圖8單鉤設計為2根繩，分段可能會左右翻到，另外的吊鉤聯(lián)繩方式同樣存在左右翻倒，所以綜合一起，分段有左右翻到危險；圖9單鉤設計也是2根繩，會前后翻倒，但是另外的吊鉤避免了分段前后翻倒，所以圖8聯(lián)繩穩(wěn)定，同時需合理配置鋼絲繩長度，保證分段前后方向看時，兩吊鉤在重心正上方。如果鋼絲繩長度有偏差，可以采用增加卸扣調整鋼絲繩長度。從實際考慮兩行車抬吊分段時，采用圖9方案為最優(yōu)。圖9方案可以避免單鉤鋼絲繩前后方向調整鋼絲繩長度，而只需調整左右方向的鋼絲繩長度即可，降低配鋼絲繩難度，并且單鉤下每個吊點受力均勻。如果每個吊點均采用單根鋼絲繩，分段鋼絲繩數量變?yōu)?根，8根鋼絲繩需要同時滿足理論長度方能調平鋼絲繩，所以鋼絲繩選擇的越多則要求吊耳的對稱性越高，一般分段只能滿足單側對稱，很難滿足中心對稱，并且受力嚴重不均（圖7）。

兩吊鉤吊運分段，其他工程實例如圖10所示，鋼絲繩配平繪圖方式如圖11所示。

圖10 吊裝示意

圖11 配鋼絲繩圖

三鉤抬吊，一般所述為龍門吊，也可其他3臺單鉤使用的吊機，此處所說的三鉤并非是3個吊機，而是吊裝方案里僅涉及3個吊鉤吊裝，如圖12所示。三鉤吊重量的分解，根據力偶平衡，分段重量一級分解為A、D，其中D再進行2級分解成B、C，從而精確計算出A、B、C三點受力。

4.2 二節(jié)鋼絲繩聯(lián)繩形式

大型構件吊裝時，海工平臺類分段艙壁一般厚度為8 mm～10 mm，所以一般設計為40 t吊耳，根據分段重量多設計吊耳來分擔重量，個別厚板分段可以設計大噸位吊耳，以下吊裝聯(lián)繩方式以某船廠海工平臺吊裝合攏來解釋二節(jié)鋼絲繩聯(lián)繩方式。常用的串聯(lián)鋼絲繩1→2→4為例講解鋼絲繩的調配。

圖12 三鉤吊裝

分段二節(jié)聯(lián)繩方式，一般適用于雙鉤吊和三鉤吊，據分段特點，合理布置吊耳，同時又需要滿足配鋼絲繩容易，如圖13所示。

圖13 平面鋼絲繩配平

L1、L2、L3、L4分別代表不同鋼絲繩（數量以船廠為準），鋼絲繩的長度可以直接在圖上測量出來，調整鋼絲繩交點位置（L1為L2的角平分線，L3為L4角平分線），讓L2和L4鋼絲繩長度及規(guī)格優(yōu)先符合公司內吊索具數量，然后適當調整頂部L1和L3交點，讓其長度及規(guī)格符合公司內吊索具規(guī)格數量，如有長度出入，可以適當穿連短鋼絲繩或者卸扣來調整L1和L3長度。L1、L2、L3、L4所形成的面即L高度參與另一面S高度調平。另一面調平需要注意L與S的夾角小于60°，調平后的吊裝方案如圖14所示。

吊排吊裝聯(lián)繩方式屬于二節(jié)聯(lián)繩方式中的特例，如圖15和圖16所示。

圖 15中配繩順序：1）吊梁擺水平；2）確定L3、L4長度；3）確定繪制L2、L5長度及位置，位置需滿足L2為L3角平分線，L5為L4角平分線，并且L2，L5延長線相互交點在“重心在此配繩面投影”的上方，如圖17所示；4）吊鉤布置在“重心在此配繩面投影”的上方，繪制L1、L6長度，配鋼絲繩時可以適當加1個卸扣調整長度。

圖14 二節(jié)聯(lián)繩雙鉤吊裝圖

圖15 吊排吊裝圖

圖16 吊排吊裝聯(lián)繩方式

圖17 延長線相交點位置

5 吊裝翻身穩(wěn)定性

吊裝方案穩(wěn)定性，已在第4章節(jié)鋼絲繩聯(lián)繩形式中已提到，即吊裝時分段平衡不會出現傾斜翻轉。抬吊設計方案時，吊鉤數量小于等于 3，嚴禁出現大于3個吊鉤抬吊分段，如果必須吊鉤數量大于3進行抬吊分段時，則設計方案時，需考慮僅2吊鉤為主吊吊鉤，其余為輔助調平使用（原因參照圖 7進行理解），如果多吊鉤聯(lián)吊分段，共用一個集成控制，可以實現吊鉤同步，則吊鉤數量可以大于3。

翻身方案穩(wěn)定性，即翻身過程中分段處于可控狀態(tài)，不會出現沖擊?？罩蟹砣鐖D18所示（聯(lián)繩方式見圖 5）?？罩蟹矸桨冈O計需要注意，下放的B繩如果從分段邊緣兜過來，需保證兜的位置沒有圓弧凸臺，否則會在翻身過程中，B鋼絲繩出現滑脫，分段迅速下墜進而產生沖擊，如圖19所示。

圖18 空中翻身過程圖

圖19 嚴禁兜圓弧翻身

著地翻身過程見圖20，起初分段重心在吊點及地面支撐點之間（①到③過程），此過程中分段平穩(wěn)翻身，當分段重心越過著地點時，分段憑借自身重量會加速翻身過程（③到④過程），此過程中會產生沖擊，所以著地翻身的方案設計要消除沖擊。例如生活樓分段一般尺寸為18 m×20 m×3 m，重心、吊點、著地點三者連線近似直線，并且分段較輕，所以在③到④過程時，吊機繼續(xù)提升，而“分段著地側”會在陸地上滑動，進而擺動到④平衡狀態(tài)，從而實現消除沖擊翻身。選配鋼絲繩時應按翻身過程中最大受力選配鋼絲繩。

圖20 空中翻身過程圖

例如船體分段，重心、吊點、著地點三者為折線，并且分段較重，需要有效消除沖擊進行翻身，如圖21所示。

如果翻身時僅 A提升則其中①→②→③為平穩(wěn)翻身過程，③→④為沖擊過程，則方案不合格。而圖中增加了 B吊裝翻身點，所以在①→②→③→④過程中，重心總在吊點與著地點之間，所以翻身過程穩(wěn)定，從而消除著地翻身產生的沖擊[3]。

6 吊耳強度計算

根據鋼絲繩聯(lián)繩形式，計算出各吊點所受的力（吊耳受力采用三角形法則進行力的分解），選擇受力最大的吊耳進行計算，如果涉及翻身，則需根據翻身狀態(tài)識別出最危險工況進行局部建模計算，如圖22所示。注意：吊耳受側向力時，均需要計算，避免應力集中撕裂吊耳[4]。

7 綜合吊裝應用案例

生活樓整體分段吊裝，方案如圖23所示，配繩方式為圖14～圖16的綜合。

8 量化吊裝審核項

吊裝審核項目檢查表如表1所示。

圖21 著地翻身過程圖

圖22 吊耳局部計算云圖

表1 吊裝審核檢查表

續(xù)表1

圖23 生活樓整體吊裝

9 結論

本文就吊裝翻身設計方法進行研究，明確了設計流程，規(guī)定了吊裝翻身方式、吊耳布置、鋼絲繩聯(lián)繩形式、吊裝翻身穩(wěn)定性、吊耳強度計算的設計方法，同時量化吊裝審核項，從而做到吊裝翻身設計有規(guī)則可依。此設計方法有大量工程案例做支撐高效、安全。