細(xì)長桿件設(shè)備整體吊裝受力分析及加固措施摘要：細(xì)長桿件設(shè)備吊裝施工過程中，由于設(shè)備長與徑之比較大，壁板又較薄，設(shè)備整體吊裝剛度不足，不采取一定的措施，容易引起彎曲變形損壞設(shè)備。本文對細(xì)長桿件設(shè)備整體吊裝受力進(jìn)行分析，同時(shí)對吊裝過程中的具體預(yù)防措施、操作方法作了針對性的闡述。關(guān)鍵詞：細(xì)長桿件整體吊裝彎曲變形預(yù)防措施1、緒論隨著社會的發(fā)展，石油化工工程建設(shè)項(xiàng)目日益大型化和規(guī)?；?，高大設(shè)備的出現(xiàn)越來越多；更由于土地的控制使用，使得設(shè)備向高空縱深設(shè)計(jì)成了必然趨勢。因此，大型細(xì)長桿件設(shè)備不斷在施工中涌現(xiàn)，給施工現(xiàn)場吊裝增加了一定的難度。在這種情況下，細(xì)長桿設(shè)備現(xiàn)場能否順利吊裝就位，對于工程進(jìn)度、質(zhì)量等有著至關(guān)重要的意義。對于細(xì)長桿件設(shè)備采取立式空中組對還是臥式組對整體吊裝一次性就位，選擇不同施工方案有著不同的特點(diǎn)。采用臥式組對后整體吊裝的方案相對于立式空中組對，具有如下優(yōu)點(diǎn)：1、采用臥式組對整體吊裝，設(shè)備在地面組焊成一個(gè)整體，組對、焊接、無損檢測、熱處理等工作容易展開，施工高空作業(yè)少、施工安全系數(shù)大、施工質(zhì)量有保障。2、對于氣液混合設(shè)備或純氣相設(shè)備采用臥式組對整體吊裝，設(shè)備的水壓試驗(yàn)可在地面臥式狀態(tài)下進(jìn)行，設(shè)備基礎(chǔ)不需要承受分段空中組對后水壓試驗(yàn)額外加給基礎(chǔ)載荷，從而使設(shè)備基礎(chǔ)不需要設(shè)計(jì)得過大，同時(shí)，減少地基極限承載力。3、采用臥式組對整體吊裝，可以大幅度的縮短施工時(shí)間，從而確保了工程施工進(jìn)度。4、采用臥式組對整體吊裝，附塔管線及電氣儀表附塔金屬結(jié)構(gòu)可以同時(shí)施工，降低后續(xù)專業(yè)施工高空作業(yè)難度。工程項(xiàng)目中有些細(xì)長桿件設(shè)備設(shè)計(jì)所選用材料的材質(zhì)、規(guī)格符合工藝要求，卻滿足不了整體吊裝抗彎所需的強(qiáng)度。因此，在整體吊裝細(xì)長桿件設(shè)備過程中，抗彎加固措施又成了吊裝成功的關(guān)鍵因素，也是施工單位因吊裝而進(jìn)一步深化設(shè)計(jì)的要求。本文所述為整體吊裝的細(xì)長桿件設(shè)備，通過受力分析計(jì)算后，當(dāng)強(qiáng)度滿足不了吊裝所需強(qiáng)度時(shí)的具體施工方法。其施工程序?yàn)椋杭?xì)長桿件設(shè)備吊裝過程的受力分析，分析結(jié)果與其材質(zhì)性能做比較，加固措施選擇，加固措施與吊裝工序的實(shí)施。2、細(xì)長桿件設(shè)備吊裝過程受力分析在整個(gè)吊裝過程中，細(xì)長桿件設(shè)備自身的受力狀況不斷的發(fā)生變化。從最初時(shí)的水平臥式狀態(tài)至剛剛離開地面，設(shè)備的重量分別由主吊及溜尾吊承擔(dān)，主吊及溜尾吊所承擔(dān)的重量近似等于塔自身重量的1/2。在設(shè)備由臥式水平至垂直就位的過程中，主吊的受力逐漸增加，溜尾吊的受力逐漸減小。當(dāng)設(shè)備處于垂直狀態(tài)時(shí)，設(shè)備的重量完全由主吊承擔(dān)，溜尾吊受力為零。2.1細(xì)長桿件水平狀態(tài)下各支撐點(diǎn)的受力（見圖一）

假定細(xì)長桿件重量為均布，按均布載荷計(jì)算則:k=G；im點(diǎn)處主吊受力為：各外部力對n點(diǎn)求彎矩，有:，1，，，F(xiàn)l-k（l+1m點(diǎn)處主吊受力為：各外部力對n點(diǎn)求彎矩，有:，1，，，F(xiàn)l-k（l+1）2=02212通過計(jì)得到：F工（l+1）212112/2n點(diǎn)處溜尾吊受力為：各外載荷對m點(diǎn)求彎矩，有-kl2-1kl2-Fl=012222通過計(jì)得到：F=—（l2-l2）22l12/2（1）（2）."檢、（1）IMzm宜！-圖一1受力分J圖一受力分析圖(3)此段內(nèi)的最大彎矩為:M1m=2副；（4）最大彎矩的位置在距離桿件頂端m處的主吊點(diǎn)截面處。Q主吊點(diǎn)內(nèi)側(cè)至桿件底溜尾吊點(diǎn)間的軸向彎矩及該段內(nèi)的最大彎在m、n兩個(gè)支撐點(diǎn)間的內(nèi)側(cè)段上，其彎矩表達(dá)式為:(5)將公式（2）代入，得到:M==(/2-l2-ly)22/2122（6）dM^=—(12-12)-ky，令竺2=0dy2121，dy2（7）則：y=212將公式（7）代入公式（6），得到內(nèi)側(cè)段上的最大軸向彎矩為:M=￡(12-12)22Max812212（8）最大彎矩的位置在距離桿件底端上皇處的截面處。2122.3細(xì)長桿件的抗彎截面模量及彎曲應(yīng)力由材料力學(xué)知，空心圓柱體截面的抗彎模量為:n一W=—d25空心圓柱4因此，外側(cè)部分最大彎矩M1Ma所在截面的抗彎模量為:W=W、、圓柱=:d2&(9)同理，內(nèi)側(cè)部分最大彎矩M2MaJ所在截面的抗彎模量為:W=W=-d25(10)2空心圓柱4外側(cè)部分最大軸向彎矩截面上的最大彎曲應(yīng)力為:b=J1W12kl2b=2kl2b=2r1兀d2§(11)內(nèi)側(cè)部分最大軸向彎矩截面上的最大彎曲應(yīng)力為:\Mb=2max2W2將公式（8）、（10）代入，得到:(12)_k（l2-12）2(12)2=2冗d?2計(jì)算公式中符號說明:G一細(xì)桿設(shè)備重量（包括設(shè)備本體、內(nèi)件、附塔管線、操作平臺、人孔等），N；L一細(xì)桿設(shè)備高度，mm；K一細(xì)桿設(shè)備均布載荷，N/m；L—主吊點(diǎn)至細(xì)桿設(shè)備頂部距離，mm；l2—主吊點(diǎn)至細(xì)桿設(shè)備底部距離，mm；F—主吊點(diǎn)作用力，N；1F一溜尾吊吊點(diǎn)作用力，N；2X一主吊吊點(diǎn)至細(xì)桿設(shè)備頂端之間任意截面距塔頂?shù)木嚯x，mm；Y一主吊吊點(diǎn)至細(xì)桿設(shè)備底端之間任意截面距塔頂?shù)木嚯x，mm；M1一主吊吊點(diǎn)至細(xì)桿設(shè)備頂端之間任意位置軸向彎矩，N?mm；M2一主吊吊點(diǎn)至細(xì)桿設(shè)備底端之間任意位置軸向彎矩，N?mm；M1Max一主吊吊點(diǎn)至細(xì)桿設(shè)備頂端之間最大軸向彎矩，N?mm；M2Max一主吊點(diǎn)耳至細(xì)桿設(shè)備底端之間最大軸向彎矩，N?mm；W一細(xì)桿設(shè)備在任意位置處的抗彎截面模量，cm3；W1—細(xì)桿設(shè)備在主吊吊點(diǎn)處的抗彎截面模量，cm3；W2一細(xì)桿設(shè)備主在吊吊點(diǎn)至溜尾吊吊點(diǎn)之間最大軸向彎矩處抗彎截面模量，cm3；d—細(xì)桿設(shè)備內(nèi)徑，mm；s一細(xì)桿設(shè)備壁厚，mm；a］一主吊吊點(diǎn)處截面處最大軸向彎曲應(yīng)力，MPa；a2一細(xì)桿設(shè)備主吊吊點(diǎn)至溜尾吊點(diǎn)之間最大軸向彎矩處的最大軸向彎曲應(yīng)力，MPa。注：一般情況下，細(xì)桿設(shè)備主吊耳的焊接位置靠近設(shè)備頂部，主吊耳與細(xì)桿設(shè)備頂端距離較短，其彎曲變化程度很小，上述受力分析中僅作模型分析，實(shí)際施工過程中可以不作具體計(jì)算。3、分析結(jié)果與塔材質(zhì)性能的比較通過上述計(jì)算，可知：Q細(xì)桿設(shè)備最大彎矩位置：(即危險(xiǎn)截面位置)212Q細(xì)桿設(shè)備最大軸向彎矩為：M=￡(l2-l2)22Max8l2212

Q截面抗彎模量為：W=W、圓柱=：d2&Q軸向彎曲應(yīng)力值為：七=也1=也片）2222用。2與材料自身許用應(yīng)力"］進(jìn)行比較（［b］=￥,氣為細(xì)桿設(shè)備使用材料的屈服強(qiáng)度，安全系數(shù)取2.0），確定設(shè)備是否滿足強(qiáng)度要求。4、加固措施的選擇通過上述計(jì)算，當(dāng)強(qiáng)度滿足強(qiáng)度要求時(shí)，可以進(jìn)行正常的吊裝施工作業(yè)；當(dāng)強(qiáng)度不能夠滿足時(shí)，需考慮加固措施對設(shè)備的強(qiáng)度進(jìn)行補(bǔ)充，以確保吊裝作業(yè)的順利實(shí)施。加固的方式多種多樣，視具體情況可以采取內(nèi)加固式、外加固式、矩形加固式、環(huán)形加固式等，不同方式各有特點(diǎn)，根據(jù)情況進(jìn)行選擇。本文僅介紹應(yīng)由H型鋼做矩形框外加固的一種形式。在施工中，采取在細(xì)桿設(shè)備四周增加H型鋼框預(yù)防彎曲變形，下面以H型鋼加固形式為例進(jìn)行闡述。通過查閱工程材料相關(guān)資料可知，H型鋼的抗彎截面模量計(jì)算公式為：WH型鋼WH型鋼D（H3-h3）

6H（13）將公式（10）、（13）進(jìn)行累加，得到:（14）兀D（H3-h3）（14）W3=W心圓柱+Wh型鋼=4問+26H

其彎曲應(yīng)力值：a3=KJ（15）3將公式（8）、（14）代入公式（15）,得到：k（l2k（l22-l「）2「兀d2S+2D（H3-加）/6H]圖二加固框架簡圖圖二加固框架簡圖用a3與材料自身許用應(yīng)力［a］進(jìn)行比較（同樣［。嶼，安全系數(shù)取2.0），可以確定設(shè)備是否滿足強(qiáng)度要求。抗彎變形加固框架簡述：抗變形框架如圖二所示。H型鋼加固框架分別置于細(xì)桿設(shè)備本體的上下及左右兩側(cè)。在吊裝施工過程中，上下側(cè)的H型鋼起到抗彎的作用，防止設(shè)備在吊裝過程中出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象。在吊裝過程中，由于重力的因素，設(shè)備自身會出現(xiàn)橢圓度變形向兩側(cè)擠壓，此時(shí)，左右側(cè)的H型鋼會給塔體一個(gè)反向的約束力，防止設(shè)備橢圓變形的發(fā)生。5、加固措施及吊裝工序的實(shí)施加固措施安裝過程中，在H型鋼與設(shè)備本體之間放置木方，利用三者之間的摩擦力進(jìn)行H型鋼框架的固定；同時(shí)，也可以利用設(shè)備自身的補(bǔ)強(qiáng)板進(jìn)行補(bǔ)充。正式吊裝前，施工技術(shù)人員及相關(guān)人員應(yīng)核實(shí)設(shè)備重量及管口方位。吊車就位后，應(yīng)進(jìn)行試吊，掛好鋼絲繩，主吊鉤緩慢升起，待離地面約0.2m時(shí)，仔細(xì)檢查吊車及索具情況，確認(rèn)安全后，方可繼續(xù)起吊。主吊緩慢起鉤，尾溜吊車緩慢送進(jìn)，速度應(yīng)與主吊起吊速度同步。待設(shè)備完全直立后，主吊車緩慢旋轉(zhuǎn)將設(shè)備置于基礎(chǔ)上，按要求墊上墊鐵，把緊地腳螺栓。同時(shí)，用經(jīng)緯儀在0°和90°方向進(jìn)行設(shè)備找正，確保設(shè)備垂直度達(dá)到要求。經(jīng)測量設(shè)備垂直度符合要求，即可松鉤，吊裝作業(yè)完成。6、結(jié)論以上是細(xì)長桿件類設(shè)備整體吊裝受力分析、分析結(jié)果與塔材質(zhì)性能的比較、加固措施的選擇、加固措施及吊裝工序?qū)嵤┑暮喴U述。采用加固措施整體吊裝細(xì)長桿件設(shè)備：第一，可以大大的縮短施工時(shí)間，立式空中組對工人工作效率低，相反，臥