吊裝作業(yè)設(shè)計指南

1、李淑民李淑民20082008年年8 8月月陸地吊裝作業(yè)設(shè)計指南陸地吊裝作業(yè)設(shè)計指南第第2頁頁1、定義2、指南的使用范圍3、 整體結(jié)構(gòu)的吊裝分析3.1 3.1 荷載荷載3.2 3.2 工況工況3.3 3.3 強度校核強度校核3.4 3.4 最大變形和位置最大變形和位置4、 重量、重心4.1 4.1 不確定系數(shù)不確定系數(shù)4.2 4.2 比重值比重值 5 5、吊點設(shè)計、吊點設(shè)計5.1 Padeye5.1 Padeye設(shè)計設(shè)計 5.1.1 5.1.1 設(shè)計荷載和原則設(shè)計荷載和原則5.1.2 5.1.2 強度校核強度校核5.1.3 5.1.3 施工施工. .檢驗檢驗5.2 Trunnion5.2 Tru

2、nnion5.2.1 5.2.1 設(shè)計荷載設(shè)計荷載5.2.2 5.2.2 強度校核強度校核第第3頁頁5.3 Spreader bar5.3 Spreader bar5.3.1 5.3.1 設(shè)計荷載設(shè)計荷載5.3.2 5.3.2 強度校核強度校核6 6、索具選擇、索具選擇6.1 鋼絲繩6.2 卸扣7、吊機7.1 7.1 履帶吊履帶吊7.2 7.2 龍門吊龍門吊8、吊裝作業(yè)程序9、安全JSA分析10、典型的吊裝作業(yè)手冊文件目錄10.1 10.1 典型的中文吊裝作業(yè)文件目錄典型的中文吊裝作業(yè)文件目錄10.2 10.2 英文目錄例子英文目錄例子第第4頁頁1 1、定義、定義PadeyePadeye 一個

3、吊點包括必要的一個主板和加強眼版一個吊點包括必要的一個主板和加強眼版, ,就可以通過卸扣就可以通過卸扣 和連接和連接. .DAF DAF (Dymamic amplification factor) (Dymamic amplification factor)系數(shù)由于吊裝作業(yè)時加速系數(shù)由于吊裝作業(yè)時加速 度和沖擊力引起的。度和沖擊力引起的。SKL SKL (Skew load factor) (Skew load factor)系數(shù)是由于在吊點部位吊繩不匹配造系數(shù)是由于在吊點部位吊繩不匹配造 成的吊力不確定。成的吊力不確定。COG COG （Center of gravityCenter of

4、 gravity）重心位置。）重心位置。TrunnionTrunnion 一個吊點包括一個水平懸臂管型結(jié)構(gòu)一個吊點包括一個水平懸臂管型結(jié)構(gòu), ,在水平管上纏繞一根索在水平管上纏繞一根索 具。具。第第5頁頁2 2、指南的使用范圍、指南的使用范圍 適用于陸地吊裝作業(yè)時吊重超過適用于陸地吊裝作業(yè)時吊重超過100t100t的單鉤，吊裝作業(yè)和超過任的單鉤，吊裝作業(yè)和超過任何吊重的何吊重的2 2臺以上吊機聯(lián)合作業(yè)。臺以上吊機聯(lián)合作業(yè)。 適用于碼頭前沿任何吊重的吊裝上船作業(yè)。適用于碼頭前沿任何吊重的吊裝上船作業(yè)。 適用于大于適用于大于600t600t龍門吊作業(yè)龍門吊作業(yè) 不適用海上吊裝作業(yè)不適用海上吊裝作業(yè)

5、第第6頁頁3、整體結(jié)構(gòu)的吊裝分析3.1 荷載對于陸地吊裝的結(jié)構(gòu)物一般情況下，整體結(jié)構(gòu)沒有預制完成或部分完成。因此在建立結(jié)構(gòu)模型式懸臂梁桿件很多，要正確選擇桿件的有效長度系數(shù)值，如懸臂梁K=2.1,對于兩端固定結(jié)構(gòu)K=1.0，其它類型桿件依據(jù)API RP,2A 和AISC ASD 9th。風荷載在高度方向的分布是對數(shù)變化，分布變化計算按DNV CN30.5中公式進行，而風力計算可以按API RP 2A 風力公式計算陸地吊裝作業(yè)風速取值按6級（V=14m/s）,風力計算值和分布直接加在吊裝結(jié)構(gòu)桿件上。第第7頁頁吊重比重計算值取7.85 t/m3 設(shè)計自重首先等于計算的凈重量乘以1.1不確定系數(shù)。結(jié)

6、構(gòu)模擬時一般將索具模擬為剛性無限大的桿件，與吊點采用鉸連接。在結(jié)構(gòu)下部低端節(jié)點處側(cè)向增加一個彈簧約束，當彈簧接近0時表明吊點位置上正在重心下方。吊裝時與吊點直接連接的桿件內(nèi)力應乘以1.5動力系數(shù)，其它桿件的動力系數(shù)值為1.15,吊裝分析時必須得讓吊點在結(jié)構(gòu)物上方,吊繩與水平面的夾角一般不小于60度。第第8頁頁3.2 工況3.2.1 對于單臺吊機或單鉤4繩的情況下,要考慮鋼絲繩長度誤差造成的3點受力或4點不均勻受力工況,這種工況的結(jié)構(gòu)敏感度分析包括下列:3點吊力+設(shè)計自重+風荷載COGCOGCOGCOG第第9頁頁4點不均勻吊力+設(shè)計自重+風荷載4點不均吊力=靜吊力*SKL SKL=1.0或1.2

7、5 如上圖1.01.01.251.251.251.01.01.251.01.01.251.251.251.251.01.0第第10頁頁4點靜吊力+設(shè)計自重+風荷載(基本工況) 第第11頁頁吊力+設(shè)計自重+風荷載+支撐力（基本工況）角度從0至90度,間隔5度,作為一個工況,當=0度時吊力最大值,拖拉力=0度，當COG與支持力在一條線上，作為臨界角時拖拉力開始受力。當=90度時吊力=0，拖拉力最大值支撐力最大值。吊力支撐力吊力拖力COG支撐力支撐力拖力吊力COGW吊力拖力支撐力90。3.2.2 Roll-up結(jié)構(gòu)分析工況第第12頁頁 吊力變化+設(shè)計自重+風荷載+支撐力, 角度從0至90度，間隔5度

8、作為一個工況, 吊力變化值從每臺吊機能力的60%至100%，與角度值變化組合。 吊力+設(shè)計自重+風荷載+支撐力變化 假設(shè)=90位置時某一支撐點不受力 設(shè)計自重+風荷載+支撐沉降 假設(shè)在90度位置時某一點支持沉降最大值50mm第第13頁頁3.3 強度校核3.3.1管型結(jié)構(gòu)u 管型結(jié)構(gòu)強度依據(jù)，API RP 2A-WSD 最新版，許用應力值增加1/3在這里不適用，對于吊裝的主桿件及附件桿的應力值UC值應小于1u 對于管節(jié)點沖剪應力校核依據(jù)API RP 2A-WSD最新版，許用應力值增加1/3不適用，主結(jié)構(gòu)及附屬結(jié)構(gòu)所有桿件沖剪應力UC值應小于1u 吊點和支持位置的局部強度校檢依據(jù)Roarks Fo

9、rmlas stress and strain 圓環(huán)公式評的分析,分析管段的有效長度Le=1.1 （D=外徑,t=壁厚Dt第第14頁頁3.3.2 H型鋼結(jié)構(gòu) 桿件強度校檢依據(jù) AISC ASD 9 th，許用應力值增加1/3不適用，所有結(jié)構(gòu)桿件應力UC值應小于1 節(jié)點強度依據(jù) AISC ASD 9 th，許多應力值增加1/3不適用,所用節(jié)點需要取出內(nèi)力計算,應力UC值應小于1,否則要增加勁版.3.4 變形和位移 桿件中心位置的最大位置移依據(jù) AISC ASD 9 th值應小于1/360L(L=桿件總長) 節(jié)點最大位移分析結(jié)構(gòu)建模的正確性第第15頁頁4、 重量、重心 COG計算校座標原點一般取結(jié)

10、構(gòu)平面的中心點 建立結(jié)構(gòu)整體3D模型，通過模型數(shù)據(jù)計算總體重量和重心位置，但在實際工作中3D模型近似結(jié)構(gòu)，需要精確估值，每種桿件的誤差值并給出修正，如x-steel 3D模型中園方結(jié)構(gòu)實際上是用折線代替圓弧,而H型鋼沒有考慮翼緣與眼板之間的圓弧部分質(zhì)量. 計算重量時鋼的比重取值7.85t/m3第第16頁頁 在實際計算重量時無法精確計算貼角焊和材料軋制誤差等,一般情 況下為了估計這些因為引進不確定系數(shù),根據(jù)DNV規(guī)范陸地吊裝作 業(yè)時不確定系數(shù)取值1.1,對于最終準備出海的淺水導管架或組塊 不確定系數(shù)取值1.05,而對于大于100m水深的導管架主結(jié)構(gòu)不確定 系數(shù)取值1.025.附件1.05 設(shè)計重

11、量=稱重重量1.03(不確定系數(shù)) 不確定系數(shù)取值依據(jù)業(yè)主的規(guī)格書,當規(guī)格沒有規(guī)定時可以參照 上述取值.設(shè)計重量=設(shè)計重量不確定系數(shù)第第17頁頁5、 吊點設(shè)計5.1 Padeye5.1.1 設(shè)計荷載和原則 吊點設(shè)計荷載取結(jié)構(gòu)分析中的最大吊力乘以1.5動載系數(shù) 吊繩和吊點平面的夾角一般要大于60度 一個大小為吊點設(shè)計荷載5%的橫向力,作用于吊點孔中心且垂直于主吊點板 卸扣柱子直=100mm,孔直徑為+4mm,而100mm孔直徑為+3mm 吊點總厚度要大于卸扣開口寬度的75%第第18頁頁5.1.2 強度校檢(吊點本體) 吊點孔的擠壓應力 吊點孔的剪切應力 吊點孔的極限拉伸應力 吊點孔的拉伸應力 眼

12、板與板方向的焊縫 最弱斷面復合應力 與主結(jié)構(gòu)連接斷面的復合應力 增加1/3許用應力值在此不適用第第19頁頁5.1.3 施工. 檢驗 開孔要求機械加工 焊接要求100%NDT檢驗 吊力與板主軋制方向要求一致5.2 Trunnion5.2 Trunnion5.2.1 設(shè)計荷載 設(shè)計荷載等于最大吊力乘以1.5的動載系數(shù) 一個大小為設(shè)計荷載的5%橫向力，作用于懸臂管中心線垂直于索具與懸臂管組成的平面第第20頁頁5.2.2 強度校核 懸臂管彎曲 懸臂管剪應力 懸臂管扭矩取10%吊荷，扭剪應力校核 懸臂管局部強度 懸臂管Hoop Stress 懸臂管與主管段沖剪應力第第21頁頁5.3 Spreader B

13、ar5.3.1 設(shè)計荷載 設(shè)計荷載等于最大吊力乘以1.5動載系數(shù) 一個大小為5%設(shè)計荷載的水平力作用于吊耳中心且垂直于主吊點板，假設(shè)上下兩個水平力形成扭矩作用于Spreader Bar 上部吊繩與Spreader Bar夾角一般大于60 Spreader Bar桿件設(shè)計荷載等于計算水平力乘以1.5動載系數(shù)，且自重取值同水平力第第22頁頁5.3.1 強度校核 吊耳本體同5.1Padeye設(shè)計 撐桿桿件受壓強度 撐桿桿件剪切強度 撐桿桿件扭矩剪切 撐桿桿件彎曲和受壓組合 吊耳與撐桿焊縫強度 吊耳與撐桿處局部強度（如果需要）第第23頁頁索具選擇6.1 鋼絲繩選擇吊繩力取值依據(jù)設(shè)計重量和重心計算出的值

14、 吊繩荷載= 垂直吊點荷載+（吊繩自重*DAF）/SIN(吊繩類角) 或吊繩荷載=吊繩力+吊繩自重*DAF吊繩荷載/鋼絲繩最小破斷力 4 或 如果對于直接壓頭的索具取 吊繩荷載吊繩工作荷載對于U型吊裝索具，一根繩扣通過卸扣，鉤頭，管子等等。在最終 的每根頭吊繩荷載比為45：55第第24頁頁吊繩荷載=吊繩力*0.55 吊繩力即為吊點靜力值（含不確定值1.1），但不含動荷載系數(shù) 鋼絲繩長度取根據(jù)計算重心位置計算的實際長度值6.2 卸扣卸扣吊力（不含動力系數(shù)）取大于或等于工作荷載45%55%第第25頁頁索具選擇指南：索具選擇指南：1、鋼絲繩未使用過的和使用過的不能用于一組。2、嚴禁不同品種的吊索混用

15、。3、撐桿、索具或卸扣使用2年時要做吊載試驗，第三方重新發(fā)證；另外吊載試驗值一般等于1.25倍的工作荷載。4、每組中盡量選擇索具長度成對，便于以后成對使用。第第26頁頁7、 吊機7.1 履帶吊 鉤頭荷載= 吊重+索具自重*DAF 吊機的參數(shù)、吊高、回轉(zhuǎn)半徑、主扒桿寬度。鉤頭工作荷載、超起配 重量、扒桿長度、履帶面積。 校檢吊機的下列內(nèi)容 a 最小值（操作手冊） b 0.6m c 1m 多臺 鉤頭荷載 / 最大起吊能力 80% 單臺 鉤頭荷載 / 最大起吊能力 90%第第27頁頁履帶壓強小于或等于地面允許承載力a第第28頁頁7.2 大于或等于600t龍門吊 最大吊鉤頭荷載 / 最大吊起能力 =8

16、0% 吊裝物與腿及其它障礙物最小門距3m 吊裝物嚴禁橫跨其他結(jié)構(gòu)物3m3m第第29頁頁8、吊裝作業(yè)程序?qū)懸粋€工作程序包括下列： 吊機型號 吊機外型圖和開始、就位圖 場地位置和場地要求 氣象條件 作業(yè)時起升速度、以及移動速度 模擬的移動路線圖 起重監(jiān)督和相關(guān)人員 使用的吊重監(jiān)測裝置及精度第第30頁頁9 9、安全、安全/JSA /JSA 分析分析吊裝作業(yè)區(qū)域內(nèi)嚴格禁止進入（如下圖作業(yè)區(qū)域定義）3m3m第第31頁頁 吊裝作業(yè)時吊裝物的行動路線不允許橫跨其它結(jié)構(gòu)物，即吊裝物嚴格禁止站人或其它結(jié)構(gòu)物，當無法避免時除外。 作業(yè)前要進行 JSAJSA分析，JSAJSA表格中要明確作業(yè)風險，措施和負責人。 多

17、臺吊機作業(yè)要有敏感度分析結(jié)果和吊裝作業(yè)的荷載監(jiān)測措施。第第32頁頁10.110.1 典型的吊裝作業(yè)手冊文件目錄典型的吊裝作業(yè)手冊文件目錄 項目作業(yè)介紹 作業(yè)程序（步驟圖） 吊點設(shè)計，（對于Roll-up作業(yè)時臨界點、步驟圖和拖拉繩布置圖） 吊點位置局部強度計算 撐桿設(shè)計 索具選擇 吊機選擇 整體結(jié)構(gòu)分析報告，包括邊界條件工況、輸入、輸出、模型、強度校 檢、位移或變形值.第第33頁頁 吊機地基校檢 重量、重心報告 安全措施和作業(yè)區(qū)域圖 附件：地基承載力報告 索具證書 吊機位置圖 吊點、撐桿施工圖 索具圖 吊點部位局部加強圖 Roll-up時墊墩部位加強圖 吊機路線布置圖等第第34頁頁10.2 1

18、0.2 英文目錄例子英文目錄例子For Example : Roll-up procedure for HZ26-1 Center Box Contents:1、Summary2、Roll-up procedure 2.1 Roll-up Preparation 2.2 Roll-up Procedure第第35頁頁3、Roll-up Analysis 3.1 Assumption 3.2 Center of gravity for Row # 3.3 Critical Angle 3.4 Lifting Point Load 3.5 Stress Check on Node Points 3.6 Stress Check on member第第36頁頁4、Roll-up Aids design(support design)5、Rigging Arrangement(Crane/Sling/Checkle selection)6、Appendix6.1 Structure mo