大截面桁架柱構(gòu)件整體吊裝翻轉(zhuǎn)過程荷載分析*

曾新明，于九生，齊子泰

(中國電建集團(tuán)江西省水電工程局有限公司，江西 南昌 330096)

0 引 言

在電力系統(tǒng)建設(shè)過程中，為了減少高處作業(yè)，增加施工安全性，大截面桁架柱構(gòu)件由散件高空拼裝逐漸傾向于采用地面整體組裝后分段吊裝的施工方法。同樣為了降低組對作業(yè)高度、減少分段數(shù)量和縮短大型機(jī)械使用周期，模塊化組對常以臥放組對、翻轉(zhuǎn)后分段吊裝的方式進(jìn)行。一般情況下，構(gòu)件整體吊裝翻轉(zhuǎn)是兩臺(tái)吊車相互配合下將其由水平狀態(tài)翻轉(zhuǎn)為豎直狀態(tài)。

工程技術(shù)人員在編制吊裝方案時(shí)，常常對構(gòu)件整體吊裝翻轉(zhuǎn)過程不夠重視，在構(gòu)件整體翻轉(zhuǎn)豎立過程受力過程也了解不夠，往往忽視了翻轉(zhuǎn)過程中受力變化情況，特別是在重量達(dá)數(shù)十噸甚至上百噸的鋼構(gòu)件翻轉(zhuǎn)吊裝中，技術(shù)人員應(yīng)充分了解翻轉(zhuǎn)過程各部分受力情況。筆者重點(diǎn)通過對吊裝翻轉(zhuǎn)過程的分析，得到了吊裝過程荷載變化情況和吊裝過程應(yīng)注意的事項(xiàng)。

1 概 述

一般情況下，大截面桁架構(gòu)件整體吊裝翻轉(zhuǎn)是兩臺(tái)吊車相互配合下將其由水平狀態(tài)翻轉(zhuǎn)為豎直狀態(tài)，在翻轉(zhuǎn)過程中構(gòu)件全部離地空中翻轉(zhuǎn)，但在一些工地現(xiàn)場，常常出現(xiàn)輔助翻轉(zhuǎn)吊車偏小，在構(gòu)件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足要求的條件下需要構(gòu)件部分著地受力翻轉(zhuǎn)，下面將就大截面桁架柱構(gòu)件整體接地吊裝翻轉(zhuǎn)過程進(jìn)行荷載變化分析。

某火電廠輸煤系統(tǒng)棧橋鋼柱為格構(gòu)式圓鋼管柱，鋼柱底面尺寸為9 m×9 m，頂面尺寸為5 m×9 m，高度27 m，總重量約68 t。如圖1所示，鋼管柱桁架采用雙機(jī)抬吊翻身，鋼絲繩采用捆綁在桁架柱的節(jié)點(diǎn)上，主吊點(diǎn)受力F4，輔助吊點(diǎn)受力F3。

圖1 吊裝翻轉(zhuǎn)三維示意圖

2 雙機(jī)抬吊全部離地空中翻轉(zhuǎn)受力分析

雙機(jī)抬吊全部離地吊裝翻，主要為主吊點(diǎn)F4和輔助吊點(diǎn)F3承擔(dān)構(gòu)件重量。在翻轉(zhuǎn)過程中，重量在主吊點(diǎn)和輔助吊點(diǎn)重新分配變化的過程，圖2為全部離地吊裝翻轉(zhuǎn)過程立面示意圖。表1為全部離地翻轉(zhuǎn)過程中不同的角度在荷載數(shù)據(jù)。

圖2 全部離地吊裝翻轉(zhuǎn)過程立面示意圖

表1 離地吊裝翻轉(zhuǎn)過程數(shù)據(jù)

從圖3中發(fā)現(xiàn)，鋼管柱在雙機(jī)抬吊全部離地空中翻轉(zhuǎn)過程中，主吊點(diǎn)荷載是不斷增大的，但翻轉(zhuǎn)角度從0°～70°荷載基本不變，而后荷載變化成直線上升，加速變大。輔助吊點(diǎn)同樣前期變化不大，后期荷載加速變小。

圖3 離地吊裝翻轉(zhuǎn)過程荷載變化圖

主吊索鋼絲繩按完成翻轉(zhuǎn)后的狀態(tài)及鋼構(gòu)件總重量校核計(jì)算選用，輔助吊點(diǎn)鋼絲繩按開始起吊狀態(tài)受力校核計(jì)算選用。

3 雙機(jī)抬吊局部著地翻轉(zhuǎn)受力分析

此種情況適用于輔助吊機(jī)設(shè)備起吊重量不足，而且直接著地翻身構(gòu)件著地部位剛度又不足，容易造成構(gòu)件變形。

雙機(jī)抬吊局部著地吊裝翻，主要為主吊點(diǎn)F4、輔助吊點(diǎn)F3和地面支撐荷載F5承擔(dān)構(gòu)件重量。在翻轉(zhuǎn)過程中，重量在主吊點(diǎn)、輔助吊點(diǎn)和地面支撐荷載重新分配變化的過程，圖4為局部著地吊裝翻轉(zhuǎn)過程立面示意圖。表2為局部著地翻轉(zhuǎn)過程中不同的角度荷載數(shù)據(jù)。

圖4 局部著地吊裝翻轉(zhuǎn)過程立面示意圖

表2 局部著地吊裝翻轉(zhuǎn)過程數(shù)據(jù)

從圖5中不現(xiàn)，鋼管柱在雙機(jī)抬吊局部著地翻轉(zhuǎn)過程中，主吊點(diǎn)荷載是先減小后增大，翻身75°～90°時(shí)，荷載變化成直線上升，加速變大。

圖5 局部著地吊裝翻轉(zhuǎn)過程荷載變化圖

由于輔助吊點(diǎn)設(shè)備荷載根據(jù)最大起重量保持不變，構(gòu)件局部著地荷載先不斷增大后減小，但應(yīng)保證在構(gòu)件剛度范圍內(nèi)。

主吊索鋼絲繩按完成翻轉(zhuǎn)后的狀態(tài)及鋼構(gòu)件總重量校核計(jì)算選用，輔助吊點(diǎn)鋼絲繩按方案預(yù)先確定的受力大小校核計(jì)算選用。

4 總結(jié)分析

無論是空中翻轉(zhuǎn)還是局部著地翻轉(zhuǎn)，根據(jù)上述荷載變化情況，在雙機(jī)抬吊過程中，特別應(yīng)注意約在70°～90°翻轉(zhuǎn)過程，此過程荷載呈現(xiàn)加速變化大，翻轉(zhuǎn)過程應(yīng)更加小心，速度應(yīng)進(jìn)一步放緩，控制好應(yīng)荷載激烈變化而產(chǎn)生的晃動(dòng)，防止動(dòng)作過大而產(chǎn)生加速度使主吊荷載變大。

在輔助吊機(jī)設(shè)備起重量不足的情況下，可以利用構(gòu)件本身局部著地翻身，但要控制著地部位的受力大小，通過計(jì)算校核，確保在其剛度范圍內(nèi)。

如果桁架柱翻轉(zhuǎn)作業(yè)采用離地方式翻身時(shí)，為了確保安全，可以通過控制鋼柱底部離地高度最小來減小安全風(fēng)險(xiǎn)。在翻轉(zhuǎn)過程后期，起重指揮人員應(yīng)特別關(guān)注起重機(jī)械的負(fù)荷變化情況，及時(shí)做出正確的判斷和指揮。注意事項(xiàng)如下。

(1) 用兜繩捆綁構(gòu)件進(jìn)行豎立翻轉(zhuǎn)作業(yè)，捆綁點(diǎn)必須是圓滑的，還必須有防止捆綁滑動(dòng)的構(gòu)件或措施。

(2) 翻轉(zhuǎn)過程中，捆綁繩不斷變化受力方向，但捆綁繩不能被切割或嚴(yán)重磨損。

(3) 主吊點(diǎn)吊車必須有單獨(dú)起吊該重物的能力。

5 結(jié) 語

針對大截面桁架柱構(gòu)件吊裝翻轉(zhuǎn)過程荷載變化進(jìn)行總結(jié)分析，得到了吊裝過程荷載變化情況及總結(jié)了吊裝過程應(yīng)注意的事項(xiàng)。在編制大截面桁架柱構(gòu)件吊裝方案時(shí)，工程技術(shù)人員可以參考文中內(nèi)容，了解吊裝過程特別應(yīng)注意的事項(xiàng)，還可以參考文中有針對性的進(jìn)行吊裝過程受力分析，詳細(xì)計(jì)算各部位受力變化情況，從技術(shù)上確保吊裝過程的安全。