利用等效荷载原理解决超重设备吊装难题

【摘 要】我利用等效荷载原理进行超重设备吊装，取得了比较好的效果，现将超重设备吊装原理和措施作简要总结。

【关键词】等效荷载 超重设备 吊装

一、基本概况

在某余热发电工程需安装一台18MW的汽轮发电机组，该发电机定子的实际重量为32t，但汽轮发电机厂房内安装的起重行车的额定起重载荷是20t，汽轮发电机厂房已经施工完毕，无法利用大型吊车吊装发电机定子，若利用行车吊装则因吊装重量超出额定载荷60%而不允许。我们利用“等效荷载”原理，改变荷载的作用方式，在保证行车安全条件下，利用20t行车完成了32t定子的吊装。

二、力学原理

等效荷载，顾名思义，是指加载到构件上的荷载使构件产生的内力图形与计算简图相近，控制截面的内力值相等的荷载，也即指两种不同作用形式（或大小）的荷载对构件产生的内力效果是相同的。所以此时我们可在保证构件（设备）安全的条件下，对构件（设备）给予另一种荷载――作用形式和大小不同的荷载，以满足我们的吊装需要。对于行车，我们可对超重的荷载通过改变力的作用点位置使行车产生相同的变形效果，满足设计要求，完成我们的超重设备吊装。

（一）行车梁挠度计算

按设计，行车梁的静载超载试验荷载是1.25P，荷载作用于大梁跨中，该荷载使大梁产生的挠度为fmax；

fmax=1.25ps3/48EJ

此挠度值fmax是符合设计所允许的f≤s/700条件的，它不会引起行车大梁产生影响使用的塑性变形，能保证行车结构安全。但是此吊装方式是利用行车小车吊装，它是包括小车自重G和1.25P在内的总荷载作用下满足的条件，故吊重包括小车重量G。所以梁中最大挠度的计算公式为：

fmax=（1.25P+G）S3/48EJ；

式中

p―行车的额定荷载重量；

S―行车梁跨度；

G―小车重量；

（二）定子吊装方案解析

1.吊装设备参数：

（1）双梁行车起重机

起重机总长：20m；

轨面标高：15.5m；

跨距19.5m；

大车轨距19.5m；

小车轨距2.5m；

起重机重量28t，

小车重5.5t；

行车两大梁间净距2m；

最大提升高度，主钩15m，小钩17m。

（2）吊装荷载：发电机定子29.6t。

含定子端盖及索具：总重量32t，定子设备上两吊耳间距离2.75m。

2.定子吊装方案中采用的主要措施：

（1）将重5.5t的行车小车移到行车大梁的端部，使小车的重量不增大行车大梁跨中挠度。

（2）设计四个吊点，利用4台10T手拉导链分别对称悬挂于两根行车大梁跨中截面的两边，两对称吊点间距离为3.5m。

在借助于钢制平衡梁进行定子吊装时，平衡梁两端悬挂于起重机行车大梁上（对称布置），平衡梁中间悬挂两个导链，对称布置，两个导链分别悬挂定子设备上一个吊耳，此时是通过平衡梁来传递荷载，平衡梁的截面强度需要复核计算。在制定具体方案时，平衡梁也可以不采用悬挂方式（两端悬挂于起重机行车大梁上），而是采用搁置式，即在平衡梁每端的梁下横置一根短梁，短梁搁置支撑在行车的两根大梁上，两个吊装导链分别对称悬挂在平衡梁上，采用此种方式时大梁上要增加两根小跨度短梁的重量，且短梁也要进行强度计算。

3.试吊与检测

经过计算后确定的吊装方案，在实施吊装作业时，要进行试吊。首先用水准仪和钢平尺检测行车在无外加负荷情况下的原挠度f1，再利用吊装机构将定子提起，离地100mm，此时检测大梁在承受最大荷载情况下的挠度f2，从而确定吊装荷载使行车增加的实际挠度fmax= f2- f1，在fmax

由于大梁的结构尺寸、荷载的实际大小、测量仪器的误差、测量方法的差异、荷载实际作用位置的出入，行车实际测量最大挠度与上述的理念计算最大挠度fmax，不可能完全吻合。但通过上述的计算和实际测量，它完全可以保证设备的吊装安全。

4.受力核算

吊装方案是按设计限定的挠度控制值及设计试验荷载进行计算的，根据等效原则，设计给定的小车吊起最大荷载时的大梁变形值同我们方案确定的受力方式中大梁最大受力Pmax=2Px时的变形值相同。通过受力计算，计算出荷Px，即可确定行车大梁允许承受的最大荷载Pmax。

通过等效荷载原理建立的平衡方程式进行计算：

Px*a*s2*（3-4α2）/24EJ =（1.25P+G）*s3/48EJ

式中：

s=19.5m；

两吊点间的距离取3.5m

a=19.5-3.5=8m；

α=a/s=8/19.5=0.41；

3-4α2=3-4×0.412=2.3

P=20t；

G=5.5t；

Px=24*（1.25P+G）*s3/48*a*s2*（3-4α2）

Px=30.5×1950×24t÷（800×2.3×48）=16.16t

Pmax=2Px=2×16.16=32.32t，大于32吨。

按照吊装方案确定的受力方式，无需对行车大梁进行加固也可以吊装32t的发电机定子，故施工采用四台10吨手拉导链，顺利完成了定子吊装。实测的大梁跨中最大挠度值是2.2cm，满足fmax≤许用挠度[f= 1950/700=2.78cm] 。

三、结束语

通过以上论述、计算及吊装实践，证明吊装方案是可行的。我们在工程施工中可以利用等效荷载原理通过改变荷载作用点或力的作用方式，在保证结构和设备安全的条件下对超重设备进行吊装。