1、1800t185m龙门起重机直立门式桅杆吊装技术【摘 要】 本文介绍了大型龙门起重机采用多锚点双门架集群液压千斤顶整体提升技术,对于大型龙门起重机的安装具有一定的参考作用等。【关键词】 大型龙门起重机;提升门架;液压千斤顶;整体提升 【中图分类号】 TU758 【文献标识码】 A【文章编号】 1727-5123(2010)02-026-03 800t185m vertical mast gantry cranes lifting technology 【Abstract】 This paper introduces a large gantry crane gantry multi-ancho
2、r pair of hydraulic jacks the whole cluster to upgrade tech- nology, large gantry crane for the installation of the role of some reference. 【Key words】 Large-scale gantry crane;Raise door frame;Hydraulic jack;Overall upgrade 1 概述 随着我国现代化建设的深入发展,造船业和港口装卸向着高、大、尖、重的方向迅速发展。特大型龙门起重机是大型船舶建造不可缺少的装备,2需求量越来越
3、多,起重量、高度、跨度也越来越大,因而安装技术难度也越来越高。如何选择安全可靠、技术先进、经济合理的吊装方案,是这类起重机械设备吊装的关键。 2009 年 6 月,中机建设机械化施工公司在海洋石油工程(青岛)有限公司三期场地,采用双门式桅杆,成功地吊装一台 800t185m 龙门起重机。该龙门起重机业主为海洋石油工程(青岛)有限公司,由中船九院设计,为双主梁、超大吨位、超大跨度门式起重机。该机的额定起重能力为上小车 2400t,下小车为 400/50t 吊钩,上小车可穿越下小车。龙门吊大车轨距为 185m,总高度 105m,起升高度 76m,大梁梁高为 12m,整机总重为4750t。 2 吊装
4、方案的确定 以往大型龙门起重机吊装方式:从下至上先安装刚腿,而后利用刚腿作为吊装桅杆提升龙门吊主梁一端,另一端采用一付门架同步提升。柔性腿可采用整体滑移法吊装,也可采用移动式吊机对单根腿管分别吊装的分部吊装法进行吊装。 但这种吊装大型龙门起重机的方法相对来说存在一定的缺点,如采用刚腿作为桅杆吊装主梁时,需先将刚腿采用门架立起,由于刚腿较一般吊装门架重量较重且需在其顶部设置悬臂梁作为千斤顶支点,刚腿受力存在偏心,为压弯构件,所需的缆风绳受力较直立桅杆大大增加。另外在龙门起重机主梁提升将要到位时,为保证主梁顺利就位,需调整刚腿主缆风绳进行刚腿变幅,以满足对接口处不发生干涉和必要的间隙,且主梁到位后
5、3又需调整收紧刚腿主缆风绳,使主梁与刚腿对接间隙满足设计要求,在整个调整过程中必需保持动作同步,难度较大。由于很多吊装安全事故是由于对缆风绳调整不当造成,调整缆风绳在桅杆吊装技术中被视为禁区,危险性很大。还有,在变幅过程中,会引起主梁轴向移动而能够引起主梁另外一端门架缆风绳受力的变化等。必需密切关注缆风绳受力变化,谨慎操作! 在总结国内其它大型龙门吊安装的成功经验和教训,参考国内外同行的施工方法的优点,考虑施工时允许占用的场地、允许的施工周期、尤其是施工安全等因素,经过多次讨论和计算,本工程安装采用双门架多锚点集群液压千斤顶整体提升技术进行吊装。这种提升技术对以往吊装方法进行改造,除保留主梁柔
6、腿侧门架外,另外在刚腿侧增加一付门架,完全改变以往先立刚腿后提升主梁的做法,而是利用连接铰链在主梁上升的同时将刚腿拖带到位。提升动力系统仍采用先进的集群液压千斤顶同步提升系统。 3 吊装方法简介 双门架多锚点集群液压千斤顶整体提升方案如下:在距主梁两端头附近分别竖立两付满足承载能力的龙门提升塔架。主梁现场总拼接,拼接完成后,将上、下小车和维修吊吊装在主梁上。然后,采用先进的液压同步提升技术提升主梁,刚性腿上分段通过铰链随同大梁提升到标高,刚腿下横梁以及行走机构穿轴销后,用支撑和临时轨道配重固定在轨道上,等大梁起吊到标高后,滑移至刚腿上分段下端,与刚腿上分段对位焊接连接,完4成刚性腿上下两分段的
7、整体连接。柔性腿结构吊装:在主梁提升到一定高度,将 A 字头移入主梁下部安装位置进行连接,随主梁吊装到一定高度,首先将一根柔性腿管上口与 A 字头铰链连接,下口与下横梁铰链连接,接着另外一支柔腿管下部和船形滑移装置连接好,上口与 A 字头铰链连接,大梁到位时,先调整两根柔性腿管与 A 字头的接口(上接口),之后调整大梁的高度、水平调整行走机构的位置,使柔性腿管下口对正连接法兰,调整好整个柔性腿后进行法兰口螺栓连接。通过该工艺完成整台龙门吊结构的安装。相比过去国内传统的方法利用刚性腿做一支点的方法吊装,具有场地占用小、施工周期短和安全性高等优点。吊装立面略图见图 1、图 2所示: 4 吊装工艺
8、4.1 吊装工艺计算。 4.1.1 主梁重心计算: 4.1.1.1 龙门起重机主梁几何尺寸与重量: 各分段重量:1#分段:105.5t;2#分段:256t;3#分段:240t; 4#分段:544t;5#分段:600t;6#分段:618.4t;7#分段:155.2t;8#分段:139.5t。 4.1.1.2 主梁及附件重心计算:由于主梁呈左右对称,只需计算纵向重心位置即可,另外,如图所示 27#分段均以 7#中心线为对称轴线在纵向也呈对称状态,故以大车刚腿侧轨道中心线为力矩中心,主梁重心计算结果如下:X 梁=91.128m(计算过程略);主梁提升时须将上下小车、小车行5走的 4 条 QU120
9、重轨、维修吊、栏杆附件等主要设备和构件提前吊装固定,重轨及车挡总重为 96t,栏杆等附件 14.73t,主梁内部电气设施等重量为 127.15t,重心位于跨中,维修吊(总重=44.72t)安装于设计位置,此时的主梁重心位置计算得: X1=89.818m (G0=2658.6t)(计算过程略) 4.1.2 刚腿提升重量:刚腿各分段及吊装总重量:1#分段:220.6t;2#分段:35.9t;3#分段:49.4t;4#分段:45.8t;5#分段:44.2t;6#分段:47.2t;7#分段:68.4t;刚腿附件及电气设施等 59.1t。 由于刚腿下分段(1#分段)不属于门架提升载荷(与行走机构连接后在
10、地面轨道上与 2#分段待对接),故刚腿提升总重量 G 刚腿 2-7=350t。 4.1.3 柔腿提升重量:根据总体吊装方案,柔性腿撑杆采用 A 字头拖带方式进行吊装,参与提升的各部分重量及总重量 A 字头:28.2t,撑杆:72t,柔腿附件及电气等设施:30.2t,G 柔腿=202.4t。 4.1.4 两副吊装门架现场布置(主梁吊点位置确定)及上下小车定位计算:根据现场实际情况,考虑施工方便和兼顾第二台 800t 龙门吊安装通用性,初步确定门架基础和锚点布局如图 5 所示:(图中 A、A 、B、B为门架基础,其余为锚点,有些锚点呈不对称布置主要是因为与现场的一些设施发生干涉,已作了局部调整)。
11、 按照设计规定,门机成型后,刚腿上部在空载时应向跨度外侧偏移150mm,为安装对位方便,在主梁总拼装时预先向刚腿侧偏置相应尺寸。主梁提升到位时(提升重量最大)受力简图如图 6 所示: 6如上图所示,R1 表示刚腿侧 A-A塔架支反力,R2 表示柔腿侧 B-B塔架支反力,两塔架吊点处支反力之和为提升时总重量:G 总=G0+G 钢轨+G栏杆+G 维修吊+G 主梁电气等+G 刚腿 2-7+G 柔腿+G 上下小车 =2658.6+96+14.73+44.72+127.15+350+202.4+406.4 =3900t 为了使两副门架均衡受力且受力最小,只有使两塔架的支反力:R1=R2=G 总/2=39
12、00t/2=1950t=19500kN 时才能满足要求。 4.2 提升门架配置。由吊装工艺计算可知,所设计和选用的提升门架必需具备提升能力不小于 1950t 的承载能力,考虑到两副门架为抬吊工况,按实际提升载荷为其安全提升能力的 80%计算,所需门架的提升能力应在1950t/0.8=2437.5t 以上,本方案采用提升能力为 2500t 级的 4.2m 提升门架,塔身断面为边长 4.2m 的正方形,标准节长度为 6m;门架基础节采用法兰盘与地面基础埋件连接,连接螺栓采用 5212。门架总标高 110m、有效工作高度 105.5m,每付门架设计承载能力安全吊装 2500t。两副门架总提升能力为
13、5000t。 提升门架设计参照塔式起重机的塔身安装原理,采用液压自升结构,该设备由塔身(标准节)、底节、顶节、顶升套架、油顶、泵站、计算机控制系统、过渡节、塔身平台、提升大梁、油顶支承梁、红外线测距仪、导线架、塔身爬梯和塔顶吊机等组成。 本工程门架布置:刚腿侧塔架的中心距刚腿轨道中心线 12.4m,柔腿侧塔架的中心距柔腿轨道中心线 11.6m,两副塔架间距为 161m,每付塔架的7中心间距为 18m。本工程龙门吊大车轨道面至主梁上平面的高度为 88m,加扶手栏杆总标高约为 90m。塔架底面到提升梁的上平面总高度为 95.3米(4.2m 提升塔架底节高 4.5m,标准节高 6m(14 节),提升
14、小梁高度为 3.8m,提升大梁的高度为 3m),有效高度为 92.3m90m。完全满足本台龙门起重机的吊装工作。 4.3 缆风系统配置。缆风系统设计原则:由于提升塔架及其基础均按高耸结构进行设计,纤绳仅用于承受风力和夺吊等引起的侧向力,计算塔架及缆风绳构成的结构体系在吊装时,能够承受 6 级风力(13.8m/s)作用下保持结构稳定,同时在 6 级风以下进行吊装时,能够承受由于构件夺吊引起的侧向分力。在风力达到 6 级及以上时停止提升作业,作用于主梁及刚柔腿等结构件的风力由专用主梁抗风索承担,按照安装地点 10 年一遇的强风进行抗风索设计。(锚点布置见图 5) 缆风绳布置说明:6 级风以下风速时
15、龙门吊大梁不设专门的抗风缆风绳,由吊装门架结构体系抗风。超过 6 级风时在龙门吊大梁上设专门的抗风缆风绳 Sa。 计算中与风荷载相关的参数均严格按照建筑结构荷载规范GB50009-2001,采用的荷载组合及各荷载的组合系数和分项系数均严格按照钢结构设计规范GB50017-2003。 4.4 液压同步提升系统。液压同步提升技术是一项新颖的超大型结构提升安装施工技术。它采用柔性钢绞线承重,提升油缸集群,计算机控制,液压同步提升新原理,结合现代施工工艺,将成千上万吨的结构在地面拼装后,整体提升到预定安装位置,实现超大吨位的大型结构整体同步提升8安装的施工工艺。 液压提升系统的核心技术是采用计算机控制
16、,全自动完成同步升降、负载均衡、姿态校正、应力控制、操作闭锁、过程显示和故障报警等多种功能。液压提升系统由提升油缸、承重钢绞线、液压泵站、传感测量系统和计算机控制系统组成,是集机、电、液、传感器、计算机和控制论于一体的现代化先进设备。 鉴于液压千斤顶同步提升技术应用已有十多年的历史,这项技术也慢慢为大家所了解,在此不再赘述。 根据以上工艺计算可知,本次提升的最大重量为 3900t,因此本工程选用 16 台 350t 液压提升油缸,16 台提升油缸的提升总能力为350t16=5600t,因此安全系数为 5600/3900=1.43,提升油缸的提升能力利用系数为 69.6%,保证了提升油缸的安全。
