摘 要：模塊化變電站預(yù)制艙內(nèi)部設(shè)備通常質(zhì)量較大且單側(cè)布置，吊裝技術(shù)是整個(gè)施工環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵，直接影響施工和設(shè)備的安全。鑒于此，首先對(duì)現(xiàn)有預(yù)制艙吊裝技術(shù)形式和研究?jī)?nèi)容進(jìn)行了綜述，隨后分析了當(dāng)前存在的問題，最后展望了未來的發(fā)展方向。由分析可知，常見的吊裝形式包括頂部起吊、底部起吊與千斤頂卸載，分別適用于標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)制艙、大多數(shù)預(yù)制艙和高度受限的特殊環(huán)境；目前在吊具、吊繩、底座和吊裝姿態(tài)控制方面已有一定的研究，但仍存在吊具和吊繩選型不當(dāng)、吊裝荷載考慮不充分等問題；未來應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注新型材料的應(yīng)用，并引入智能化技術(shù)，以進(jìn)一步優(yōu)化預(yù)制艙的吊裝技術(shù)。

關(guān)鍵詞：模塊化變電站；預(yù)制艙；吊裝技術(shù)；應(yīng)用現(xiàn)狀

中圖分類號(hào)：TM63" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " 文章編號(hào)：1671-0797（2025）06-0001-07

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2025.06.001

0" " 引言

模塊化變電站是通過將電氣設(shè)備和輔助設(shè)施在工廠內(nèi)完成安裝、調(diào)試并集成到可移動(dòng)、高密封、防潮防銹的預(yù)制式艙體內(nèi)，整體運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)安裝而成。這種建造方式大大縮短了建設(shè)周期，降低了建設(shè)成本，解決了占地面積大、安裝工藝標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一等問題，因而在國(guó)家電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)得到了快速的試點(diǎn)應(yīng)用推廣[1]。

模塊化變電站預(yù)制艙是一種箱式結(jié)構(gòu)，由底座或一體框架與外墻組成，因此預(yù)制艙的吊裝與集裝箱吊裝相似。然而，相較于普通集裝箱，預(yù)制艙通常只在單側(cè)布置電氣設(shè)備，導(dǎo)致艙體質(zhì)量分布不均勻，質(zhì)量偏心現(xiàn)象較集裝箱更常見，這使得吊裝過程中艙體難以保持平衡，容易出現(xiàn)傾斜，傾斜瞬間難以確保設(shè)備瞬時(shí)加速度滿足GB 50260—2013《電力設(shè)施抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]對(duì)于水平加速度放大系數(shù)的要求。此外，設(shè)備和艙的連接節(jié)點(diǎn)也需要確保不受損壞，一旦設(shè)備或連接處受損，則可能導(dǎo)致設(shè)備無法正常使用。

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，多艙結(jié)構(gòu)形式的預(yù)制式變電站也得到廣泛應(yīng)用。相比單艙結(jié)構(gòu)，操作人員需要更精準(zhǔn)地將上層艙體落到下層艙頂，吊裝難度更大。此外，由于預(yù)制艙內(nèi)的設(shè)備成本高昂，吊裝過程中對(duì)艙體姿態(tài)和吊裝速度的要求比集裝箱更高。因此，研究合適的吊裝形式、吊具和吊裝設(shè)備來保障吊裝的安全性變得尤為重要。

鑒于此，本文介紹了目前常見的吊裝技術(shù)形式，并進(jìn)行了對(duì)比，歸納總結(jié)了不同吊裝形式的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍；同時(shí)，綜述了吊具、吊繩以及吊裝姿態(tài)等的現(xiàn)有研究成果，指出了當(dāng)前吊裝中存在的主要問題，并提出了未來的研究方向。

1" " 目前預(yù)制艙吊裝技術(shù)形式概述

根據(jù)JGJ 276—2012《建筑施工起重吊裝工程安全技術(shù)規(guī)范》[3]，在進(jìn)行起重吊裝作業(yè)前，必須編制專項(xiàng)施工方案，并確保構(gòu)件的吊點(diǎn)符合設(shè)計(jì)規(guī)定。因此，針對(duì)不同場(chǎng)景選擇合適的吊裝形式至關(guān)重要。目前，根據(jù)預(yù)制艙的結(jié)構(gòu)形式和場(chǎng)地條件，吊裝形式可分為頂部起吊、底部起吊和千斤頂卸載三種，其各自的特點(diǎn)如表1所示。

1.1" " 頂部起吊

頂部起吊廣泛應(yīng)用于標(biāo)準(zhǔn)化集裝箱形預(yù)制艙的吊裝，具有高效、節(jié)省空間等優(yōu)勢(shì)。頂部起吊可分為專用吊具起吊和簡(jiǎn)易吊具起吊兩種形式，如圖1所示。專用吊具起吊指的是配置專用的吊具來輔助吊裝，往往采用框架式結(jié)構(gòu)專用吊具，與預(yù)制艙頂部四角通過旋鎖機(jī)構(gòu)固定，通過吊繩連接起重設(shè)備完成起吊[4]。這種起吊形式標(biāo)準(zhǔn)化程度高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安全性好，能降低吊裝過程中的事故風(fēng)險(xiǎn)，適用于需要快速高效吊裝的標(biāo)準(zhǔn)化場(chǎng)所；但其設(shè)備成本較高，重量大，操作復(fù)雜，需具備專業(yè)的操作人員。而簡(jiǎn)易吊具起吊僅需使用吊繩及卸扣將預(yù)制艙頂部四角旋鎖固定，連接起重設(shè)備。該形式具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、靈活適用的優(yōu)點(diǎn)，適合輕小型或臨時(shí)性吊裝作業(yè)；然而，其穩(wěn)定性和安全性較專用吊具低，長(zhǎng)時(shí)間或重負(fù)荷使用時(shí)可能出現(xiàn)松動(dòng)或受力不均的情況。

1.2" " 底部起吊

與頂部吊裝相比，底部起吊能夠更均勻地分散和承受重載，適用于較重的預(yù)制艙或頂部無法承受吊裝力的情況。底部起吊通常采用一至兩根橫梁，橫梁兩端上下設(shè)有吊耳，下吊耳連接預(yù)制艙底部的吊點(diǎn)，上吊耳與起重設(shè)備的吊鉤連接。根據(jù)吊點(diǎn)的數(shù)量，底部起吊方式可分為四點(diǎn)起吊和八點(diǎn)起吊，如圖2所示。

四點(diǎn)起吊通常適用于長(zhǎng)度小于10 m、重量小于20 t的預(yù)制艙，適用范圍廣。但對(duì)于重型預(yù)制艙，四個(gè)吊點(diǎn)可能導(dǎo)致吊點(diǎn)局部應(yīng)力過大，容易損壞艙體底部結(jié)構(gòu)。因此，四點(diǎn)起吊更適用于輕小型預(yù)制艙的裝卸場(chǎng)合，如國(guó)網(wǎng)Ⅰ型、Ⅱ型預(yù)制艙。八點(diǎn)起吊適用于長(zhǎng)度超過10 m、重量超過20 t的重型預(yù)制艙，相比四點(diǎn)起吊，八點(diǎn)起吊能提供更均勻的受力分布，穩(wěn)定性更好，能有效避免底部結(jié)構(gòu)變形。不過，這種形式需要更多的配件，并且對(duì)操作精度要求更高。這種形式常用于大型變電站中的SVG、SFC等裝卸場(chǎng)合[4]。

總的來說，在選擇頂部吊裝或底部吊裝時(shí)，需考慮以下幾個(gè)方面：首先，預(yù)制艙是否配備標(biāo)準(zhǔn)頂部吊耳及其頂部結(jié)構(gòu)是否適合吊裝，若答案為否則底部吊裝更為合適；其次，頂部吊裝占用的吊裝空間更小，更適合高度受限的場(chǎng)景；最后，保障電氣設(shè)備與艙體連接設(shè)備一般都是在工廠內(nèi)部就安裝在艙體中，因此在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，為了施工方便，考慮到艙內(nèi)已安裝的設(shè)備，通常采用底部起吊，而頂部起吊主要用于空箱轉(zhuǎn)運(yùn)[5]。總之，兩種起吊形式各有適用場(chǎng)景，具體選擇取決于作業(yè)環(huán)境、吊裝設(shè)備條件及預(yù)制艙結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

1.3" " 千斤頂卸載

千斤頂卸載是一種專為高度受限的特殊工程設(shè)計(jì)的預(yù)制艙安裝方式，如圖3所示。在山洞或地下工程等特殊環(huán)境中，由于吊車無法使用，千斤頂卸載成為解決高度限制問題的有效方法[6]。該方式具有高度的操作靈活性和可控性，能夠精確控制每一步操作，確保卸載過程的安全性。然而，千斤頂卸載操作復(fù)雜，效率較低，需要熟練的操作人員和專用設(shè)備。

2" " 目前預(yù)制艙吊裝研究?jī)?nèi)容

2.1" " 吊具設(shè)計(jì)

吊具是吊裝過程中的關(guān)鍵組件，其結(jié)構(gòu)形式的強(qiáng)度對(duì)整個(gè)操作的安全性和效率至關(guān)重要。GB/T 16762—2020《一般用途鋼絲繩吊索特性和技術(shù)條件》[7]中規(guī)定了吊具的額定工作載荷，即吊具在一般使用條件下，由特定吊掛方式允許承受的最大載荷。選用合適的吊具不僅能有效分散負(fù)載，避免過載和不均勻受力，還能確保吊裝作業(yè)的安全，并在各種工況下提供可靠的支撐。

燕飛飛等人[8]對(duì)槽鋼背靠背形式的單橫梁吊具的設(shè)計(jì)與穩(wěn)定性展開了研究，如圖4所示。結(jié)果表明，當(dāng)?shù)趵K夾角為120°時(shí)，吊具的軸向壓力顯著增加，可能引發(fā)失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)。為提高抗失穩(wěn)能力，截面改用了方管鋼形式，顯著提升了穩(wěn)定性和強(qiáng)度。因此，合理選擇吊具截面形式對(duì)確保穩(wěn)定性十分關(guān)鍵。此外，選取吊具截面時(shí)還應(yīng)考慮減輕自重來提升經(jīng)濟(jì)性。黃平[9]通過對(duì)箱型、型鋼、工字型三種橫截面進(jìn)行計(jì)算分析，最終選擇了工字型結(jié)構(gòu)，減輕了吊具自重，以此充分利用吊車起重量。

另外，旋鎖裝置是艙體與吊具之間的關(guān)鍵連接元件，如圖5所示[10]。尹冰[10]通過吊具試驗(yàn)臺(tái)開展疲勞試驗(yàn)，獲得了旋鎖的平均壽命范圍；在此基礎(chǔ)上建立了有限元模型并根據(jù)S-N疲勞曲線估算出旋鎖的理論壽命，進(jìn)一步優(yōu)化了旋鎖結(jié)構(gòu)，不僅提升了旋鎖裝置的耐用性，降低了維護(hù)和更換頻率，還有效避免了松動(dòng)問題，增強(qiáng)了吊裝過程穩(wěn)定性。

2.2" " 吊繩選擇

吊繩作為重要的受力元件，其選型直接關(guān)系到吊裝作業(yè)的經(jīng)濟(jì)性和安全性。選擇直徑過大的吊繩會(huì)造成不必要的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)，而直徑過小則可能加劇磨損，縮短壽命，甚至導(dǎo)致斷裂，引發(fā)嚴(yán)重事故。GB/T 16762—2020《一般用途鋼絲繩吊索特性和技術(shù)條件》[7]中給出了由對(duì)稱分布的與垂直方向具有相同角度的單肢吊索組成的多肢組裝吊索的工作載荷計(jì)算公式：

WLL=" " "（1）

式中：WLL表示吊索額定工作荷載（t）；F0表示鋼絲繩最小破斷拉力（kN）；Ke表示接頭形式效能近似系數(shù)，壓制接頭取0.9，插編接頭取0.75；K表示肢的數(shù)量與垂直方向角度的相關(guān)系數(shù)（即額定工作載荷計(jì)算系數(shù)），如表2所示；Km是噸與千牛的換算系數(shù)，取值為9.806 65；Ku表示安全系數(shù)，一般取5。

然而，規(guī)范公式中采用的計(jì)算系數(shù)較為保守，導(dǎo)致吊繩受力計(jì)算數(shù)值偏低，這雖然提高了安全性，但公式計(jì)算提供的吊裝形式單一，無法完全覆蓋實(shí)際工程中的多樣化工況，從而影響了計(jì)算的準(zhǔn)確性和經(jīng)濟(jì)性。因此，研究更為準(zhǔn)確、靈活的計(jì)算方法具有重要意義，可為工程設(shè)計(jì)提供可靠的理論支持。

袁元等人[4]基于力的合成與分解的理論，建立了吊繩的數(shù)學(xué)受力模型，充分考慮了吊點(diǎn)角度、質(zhì)量偏心等因素，給出了常見吊裝形式中吊繩的受力計(jì)算公式，并創(chuàng)造性地提出了橢圓與圓相切的作圖法以簡(jiǎn)化計(jì)算過程，如圖6所示，有效提升了吊繩選型的準(zhǔn)確性和安全性。李記忠[11]的研究進(jìn)一步通過理論公式計(jì)算了吊繩受力，并驗(yàn)證了在考慮偏心作用下理論公式的可行性。相比于常規(guī)計(jì)算方法，這種方法在保證精度的前提下能夠更快計(jì)算出吊繩受力。

此外，吊繩與平衡梁之間的摩擦力是一個(gè)不可忽略的因素。鄺小娟等人[12]的研究表明，若不考慮摩擦力，計(jì)算得到的吊繩受力不滿足安全要求。因此，在理論計(jì)算中應(yīng)正確考慮摩擦力，使結(jié)果更加精準(zhǔn)。同時(shí)，摩擦力也會(huì)加劇吊繩磨損，長(zhǎng)期忽略可能造成安全隱患，例如吊繩在薄弱處斷裂。

在吊裝系統(tǒng)中，吊繩與吊耳的節(jié)點(diǎn)連接十分重要，吊耳承受了主要荷載。由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳統(tǒng)理論計(jì)算往往難以準(zhǔn)確評(píng)估吊耳處的應(yīng)力是否滿足安全要求。為解決這一問題，可利用有限元軟件進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變分析，揭示吊耳處的應(yīng)力分布，找到應(yīng)力集中區(qū)域。但準(zhǔn)確模擬連接區(qū)域的受力是關(guān)鍵難題，這不僅涉及復(fù)雜的接觸力學(xué)問題，還受到如材料的非線性行為、摩擦力等多種因素的影響。景磊[13]改進(jìn)了吊繩吊耳處連接方式的模擬方法，建立了新的有限元模型，并通過實(shí)例計(jì)算驗(yàn)證了該方法的高效性、合理性。這為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了可靠的數(shù)據(jù)支持，有助于評(píng)估和改進(jìn)吊耳設(shè)計(jì)。

2.3" " 底座分析

預(yù)制艙主要由底座、側(cè)板和頂蓋等部分構(gòu)成[14]，其中底座作為主要承載部分，直接關(guān)系到整體結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。因此，對(duì)艙體底座的力學(xué)性能、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及受力情況進(jìn)行深入研究十分必要。根據(jù)材料分類，預(yù)制艙可主要分為標(biāo)準(zhǔn)集裝箱艙型、鋼結(jié)構(gòu)艙型和玻纖復(fù)合材料艙型，其中鋼結(jié)構(gòu)艙型因高性價(jià)比和40年以上的使用壽命而得到廣泛應(yīng)用[15]。根據(jù)GB 55006—2021《鋼結(jié)構(gòu)通用規(guī)范》[16]的規(guī)定，應(yīng)確保吊裝過程中產(chǎn)生的沖擊等荷載作用不會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生永久變形。郭紅斌等人[17]提出在設(shè)計(jì)階段需要同時(shí)考慮重力、慣性力與點(diǎn)動(dòng)沖擊力的共同作用，以計(jì)算出預(yù)制艙底座鋼框架的最大撓度和最大應(yīng)力，從而評(píng)估底座是否會(huì)發(fā)生永久變形，避免潛在的結(jié)構(gòu)損傷。

王勇奎等人[18]利用ANSYS軟件研究了不同吊點(diǎn)位置對(duì)預(yù)制艙底座的變形影響，研究表明，當(dāng)?shù)觞c(diǎn)位置靠近底座兩端時(shí)，底座中間的變形量較大，端部變形量較?。缓侠磉x擇吊點(diǎn)位置能夠最小化整體變形，有效提升底座的抗彎剛度。郭勝軍等人[19]基于有限元分析，提出了調(diào)整槽鋼型號(hào)及間距來增強(qiáng)底座剛度的優(yōu)化方案，優(yōu)化設(shè)計(jì)后，底座的變形減小19.8%，同時(shí)底座剛度提高，成本降低。這種細(xì)致的分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)，不僅保證了吊裝過程的安全性，還降低了預(yù)制艙吊裝的經(jīng)濟(jì)成本，為類似工程項(xiàng)目提供了有價(jià)值的參考。

2.4" " 吊裝姿態(tài)研究

預(yù)制艙內(nèi)設(shè)備通常采用單列或雙列布置，艙體的質(zhì)心與重心往往不重合[20]。因此，在吊裝過程中，采用常規(guī)的吊裝形式會(huì)導(dǎo)致艙體傾斜，從而引發(fā)設(shè)備位置偏移、機(jī)械損傷（如碰撞或擠壓），并削弱艙體與底座的連接性能。傾斜還會(huì)使連接點(diǎn)承受過大的剪切力和拉應(yīng)力，造成連接件的變形、松動(dòng)甚至斷裂。翟旺等人[21]研究了吊裝過程中因質(zhì)心變化導(dǎo)致的問題，發(fā)現(xiàn)即便是質(zhì)心的微小偏移也會(huì)導(dǎo)致較大的傾斜角度，并為此提出了增大吊具有效高度、減小吊裝物質(zhì)心高度、在箱體前端或后端增加配重、設(shè)置可調(diào)節(jié)的吊環(huán)位置以及采用雙鉤起吊等改善措施，以減小傾斜角度。這些措施提供了有效的解決方案，確保了吊裝過程中艙體姿態(tài)的平衡和設(shè)備的安全。

3" " 預(yù)制艙吊裝存在的問題

3.1" " 吊繩與吊具選型不當(dāng)

吊具與吊繩作為吊裝中重要的受力元件，其選型是否正確直接關(guān)系到吊裝的安全性和效率。然而在實(shí)際操作中，許多吊具設(shè)計(jì)未充分考慮復(fù)雜的實(shí)際受力情況，所選用的材料和結(jié)構(gòu)形式無法滿足強(qiáng)度及穩(wěn)定性的要求，導(dǎo)致使用過程中出現(xiàn)失穩(wěn)、變形甚至斷裂[8]，如圖7所示。例如，采用普通槽鋼作為吊具材料時(shí)，在高負(fù)載情況下可能發(fā)生不可逆的塑性變形甚至斷裂，難以滿足吊裝作業(yè)要求。

吊繩既是吊裝系統(tǒng)中的重要組成部分，也是更換頻率最高的易損件[22]。但實(shí)際工程中吊繩選型不當(dāng)?shù)那闆r較為普遍，主要表現(xiàn)為以下幾方面：首先，吊繩強(qiáng)度不足，當(dāng)預(yù)制艙重量較大時(shí)，容易發(fā)生斷裂事故；其次，吊繩長(zhǎng)度不合適，可能會(huì)影響吊裝的平衡性，增加預(yù)制艙傾斜風(fēng)險(xiǎn)；最后，吊繩老化嚴(yán)重，部分工程為節(jié)省成本而重復(fù)使用老舊吊繩，導(dǎo)致斷裂風(fēng)險(xiǎn)大幅增加。

3.2" " 吊裝方案設(shè)計(jì)不合理

吊裝方案的合理性直接影響預(yù)制艙的穩(wěn)定性，而吊點(diǎn)的設(shè)置和加固則是方案中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。若吊點(diǎn)位置選擇不當(dāng)或加固措施不足，吊裝過程中可能導(dǎo)致預(yù)制艙傾斜，甚至引發(fā)預(yù)制艙變形或吊點(diǎn)脫落的危險(xiǎn)情況。尤其是在多層預(yù)制艙吊裝時(shí)，吊點(diǎn)的布置更加復(fù)雜。吊點(diǎn)數(shù)量設(shè)置不合理會(huì)導(dǎo)致單個(gè)吊點(diǎn)承受的重力荷載過大，引起應(yīng)力變形過大，削弱吊點(diǎn)處連接性能。若吊繩設(shè)置不合理，起吊時(shí)吊繩的長(zhǎng)度不一致，也會(huì)造成應(yīng)力集中現(xiàn)象。隨著市場(chǎng)需求的增加，預(yù)制艙的尺寸不斷加大。當(dāng)?shù)跹b設(shè)備的高度受到限制時(shí)，若吊點(diǎn)仍設(shè)置在艙體的兩端，則吊繩夾角的增加將顯著提高吊具的軸向壓力，加劇吊具的應(yīng)力集中，最終可能導(dǎo)致吊具彎曲、變形等問題[4]。然而，若簡(jiǎn)單地將吊點(diǎn)向艙體中部移動(dòng)，則艙體邊緣與吊點(diǎn)之間的距離可能過大，造成吊點(diǎn)處負(fù)彎矩過大[23]。

3.3" " 吊裝荷載分析不充分

當(dāng)預(yù)制艙內(nèi)部布局不均勻、質(zhì)心偏移時(shí)，吊裝過程中容易出現(xiàn)傾斜和搖擺。李彥國(guó)[24]提出，在吊裝時(shí)首先應(yīng)考慮起吊狀態(tài)下模塊自重與吊鉤起吊之間的靜力平衡；其次，結(jié)合場(chǎng)地條件和起吊方式計(jì)算動(dòng)力放大系數(shù)；最后，根據(jù)吊具和構(gòu)件的具體位置考慮重要系數(shù)，從而逐一計(jì)算各構(gòu)件的荷載。然而，該方法采用的是靜態(tài)荷載分析法，未充分考慮預(yù)制艙在吊裝過程中可能承受的多種復(fù)雜荷載，如自重、風(fēng)荷載等組合的影響。此外，操作過程中必然存在啟動(dòng)、加減速等情況，由此產(chǎn)生的慣性力可能會(huì)導(dǎo)致艙體發(fā)生搖擺[25]，這種動(dòng)態(tài)過程中的擺動(dòng)動(dòng)力效應(yīng)應(yīng)納入荷載分析。

4" " 未來研究展望

4.1" " 新型材料的應(yīng)用

現(xiàn)有的吊裝設(shè)備雖然能滿足基本要求，但在面對(duì)復(fù)雜的吊裝環(huán)境和特殊要求時(shí)，表現(xiàn)出一定的局限性。因此，新材料和新結(jié)構(gòu)應(yīng)用將成為未來的重要研究方向。例如，開發(fā)輕量化、高強(qiáng)度的吊裝工具，并通過有限元分析和試驗(yàn)測(cè)試，對(duì)吊具進(jìn)行系統(tǒng)的力學(xué)性能分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)，以提高其強(qiáng)度和抗失穩(wěn)能力。同時(shí)，研發(fā)強(qiáng)度高、耐久性優(yōu)良的吊繩材料，能延長(zhǎng)其在不同使用條件下的壽命，降低吊繩斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。輕質(zhì)高強(qiáng)材料的應(yīng)用不僅能顯著降低艙體的自重，還可以降低起重設(shè)備的負(fù)載要求。此外，由于預(yù)制艙尺寸存在差異，需要頻繁更換吊具，為提高吊具的適用性和經(jīng)濟(jì)性，未來有必要設(shè)計(jì)出能夠兼容多規(guī)格預(yù)制艙的吊具，以減少吊具拆裝次數(shù)，確保吊裝過程中的穩(wěn)定性和安全性。

4.2" " 智能化吊裝技術(shù)的發(fā)展

隨著科技的迅速發(fā)展，智能化吊裝技術(shù)已在部分裝配式施工吊裝中得到初步研究與應(yīng)用。別紅亮[26]探索了智能吊裝作業(yè)中全過程環(huán)境感知方法，建立了起吊前待吊裝構(gòu)件智能識(shí)別方法，并開發(fā)了智能化吊裝作業(yè)環(huán)境感知系統(tǒng)，智能定位流程圖如圖8所示。在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試環(huán)境下，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了快速且高精度的識(shí)別，滿足了實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性要求，但在更復(fù)雜的施工場(chǎng)景中則效果較不理想，因此智能化吊裝技術(shù)需要進(jìn)一步研究。未來，智能化吊裝技術(shù)有望在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮更重要作用，例如，通過傳感器和監(jiān)控系統(tǒng)的集成，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)吊裝過程中的荷載和變形情況，并結(jié)合實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)反饋和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，實(shí)現(xiàn)智能控制與風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警。此類技術(shù)可嚴(yán)格控制吊繩的夾角，確保各受力部件受力均勻。在復(fù)雜且動(dòng)態(tài)的施工環(huán)境中，智能化技術(shù)將提升自動(dòng)化水平與決策支持能力，大幅提高吊裝作業(yè)的安全性和效率。

4.3" " 動(dòng)態(tài)荷載結(jié)合仿真分析的優(yōu)化設(shè)計(jì)

相比于傳統(tǒng)的靜態(tài)分析，動(dòng)態(tài)荷載分析能夠更真實(shí)地反映吊裝過程中瞬態(tài)荷載的變化和結(jié)構(gòu)的響應(yīng)情況。結(jié)合有限元仿真分析軟件對(duì)吊裝方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，在吊裝前模擬不同吊裝點(diǎn)位置和吊裝方法的效果，可以優(yōu)化預(yù)制艙的吊點(diǎn)布置，從而選擇最佳吊裝方案。此外，未來針對(duì)預(yù)制艙的減搖、防搖吊具裝置，也可以借助有限元仿真技術(shù)開展進(jìn)一步研究與改進(jìn)，提升其性能與實(shí)用性。

4.4" " 吊裝作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化研究

制定和完善預(yù)制艙吊裝的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范也是未來發(fā)展的重要任務(wù)。通過制定統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和操作規(guī)范，可以規(guī)范吊裝作業(yè)，提高吊裝質(zhì)量和安全性。

一是吊裝方案規(guī)范化，包括吊裝前準(zhǔn)備、吊裝作業(yè)實(shí)施以及檢查與總結(jié)。在吊裝前應(yīng)制定全面的吊裝方案，檢查設(shè)備并對(duì)參與人員進(jìn)行安全培訓(xùn)。吊裝過程中，需要嚴(yán)格遵循操作規(guī)程，由專業(yè)人員統(tǒng)一指揮。吊裝完成后，及時(shí)檢查設(shè)備并對(duì)整個(gè)過程進(jìn)行總結(jié)反饋。通過規(guī)范化的操作流程，可以有效減少安全隱患，提高作業(yè)效率。

二是吊具設(shè)計(jì)流程規(guī)范化。首先，進(jìn)行需求分析，明確吊具的使用環(huán)境、承載能力和功能要求。然后，制定設(shè)計(jì)方案，選擇適當(dāng)?shù)牟牧希_保吊具具備足夠的強(qiáng)度和耐久性。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，需要充分考慮安全系數(shù)和應(yīng)力分布。制造加工時(shí)，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，并在加工完成后進(jìn)行檢測(cè)和性能驗(yàn)收。最后，驗(yàn)收交付環(huán)節(jié)應(yīng)確保吊具符合設(shè)計(jì)要求，能夠安全可靠地投入使用。規(guī)范化的設(shè)計(jì)流程不僅可以提升吊具的質(zhì)量，滿足各種復(fù)雜吊裝作業(yè)的需求，還能降低事故風(fēng)險(xiǎn)，延長(zhǎng)設(shè)備壽命。

標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化流程的建立不僅有助于促進(jìn)技術(shù)交流和推廣，還能推動(dòng)預(yù)制艙吊裝技術(shù)的發(fā)展，為行業(yè)提供明確的技術(shù)指導(dǎo)，確保吊裝過程的安全性和可靠性。同時(shí)，這些規(guī)范也將促進(jìn)吊裝技術(shù)的創(chuàng)新與進(jìn)步，使行業(yè)發(fā)展更加規(guī)范化和高效化。

5" " 結(jié)論

本文針對(duì)預(yù)制艙吊裝，總結(jié)了目前常見的吊裝形式、吊裝的研究?jī)?nèi)容以及存在的問題，并基于此對(duì)未來研究進(jìn)行了展望，得到如下結(jié)論：

1）吊裝形式主要分為頂部起吊、底部起吊和千斤頂卸載，每種形式都有其優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)預(yù)制艙的形狀、重量和安裝環(huán)境進(jìn)行選擇。簡(jiǎn)單概況即頂部起吊適用于標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)制艙，底部起吊適用于大部分預(yù)制艙，而千斤頂卸載則適用于高度受限的特殊環(huán)境。

2）預(yù)制艙是模塊化變電站的重要組成部分，在吊裝過程中需要保證預(yù)制艙的穩(wěn)定性。吊具、吊繩和底座作為吊裝過程中的關(guān)鍵組件，其設(shè)計(jì)和選型對(duì)吊裝的安全性和效率至關(guān)重要，目前已有不少對(duì)吊具強(qiáng)度、吊繩受力及選型設(shè)計(jì)、底座結(jié)構(gòu)、吊裝姿態(tài)等的研究分析。

3）盡管預(yù)制艙吊裝技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用，但仍存在一些問題，主要包括吊具吊繩選型不當(dāng)、吊裝方案不合理以及吊裝荷載分析不充分等。這些問題可能導(dǎo)致吊裝過程中出現(xiàn)傾斜、搖擺以及吊具失穩(wěn)等安全隱患，需要引起重視。

4）未來的研究方向包括新型材料的應(yīng)用、智能化吊裝技術(shù)的應(yīng)用、動(dòng)態(tài)荷載結(jié)合仿真分析的優(yōu)化設(shè)計(jì)等。這些研究將提升吊裝的效率和安全性，并推動(dòng)吊裝技術(shù)的發(fā)展。此外，標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化吊裝也是未來的重要任務(wù)。

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收稿日期：2024-12-06

作者簡(jiǎn)介：陸康（1987—），男，安徽合肥人，高級(jí)工程師，從事變電設(shè)備安裝工作。

通信作者：?jiǎn)桃悖?001—），男，浙江寧波人，碩士研究生，研究方向：變電設(shè)備力學(xué)性能。