ACP1000核電機組鋼襯里模塊吊裝技術研究

任阿琦 劉明輝 程振國

(中國中原對外工程有限公司，北京 100191)

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ACP1000核電機組鋼襯里模塊吊裝技術研究

任阿琦 劉明輝 程振國

(中國中原對外工程有限公司，北京 100191)

探討了ACP1000核電機組鋼襯里模塊的主要技術參數，從起重機選擇、模塊吊裝索具、地基承載力與風載荷計算等方面,分析了該核電機組鋼襯里模塊的吊裝技術，為類似工程提供參考。

核電站，鋼襯里模塊，吊裝技術，起重機

在ACP1000核電站中，核反應堆廠房安全殼為預應力混凝土筒體結構，其內壁設密封鋼襯里。鋼襯里主要由底板、加腋區、筒體、穹頂等四大部分組成的一個密封體，主要由Q235鋼板焊接而成。模塊化施工是將鋼襯里壁板在拼裝場地預制為若干筒體模塊，利用大型起重機將模塊整體吊裝就位。鋼襯里模塊在吊裝施工中，整體吊裝重量大，多組吊索具協同受力，迎風面大，地基承載力要求高，因此，本文通過研究起重機選擇，吊索具受力分析，地基承載力和風載荷等關鍵技術參數，希望為國內外核電項目鋼襯里模塊化施工技術提供借鑒。

1 鋼襯里模塊主要技術參數

ACP1000核電機組中，安全殼鋼襯里筒體的第一層至第四層采取模塊化施工，即每一層為一個模塊，共設四個模塊M1～M4。模塊M1的下口安裝在加腋區環板的加強節點上，M2的下口與M1的上口對接，M3的下口與M2的上口對接，M4的下口與M3的上口對接。每個模塊包括壁板、貫穿件和內側走道板。壁板由鋼板、環向和縱向加勁角鋼和連接件組成內徑R=23.4 m的筒體。各個模塊的具體參數見表1。

表1 各模塊參數表

每個模塊均由12塊車間預制合格的壁板拼裝而成，壁板拼裝完成后，在拼焊好的筒體上安裝錨固件和貫穿件套筒，為減少因大直徑貫穿件套筒自重引起的鋼襯里板變形，吊裝前在模塊上僅考慮安裝直徑不大于550 mm以及距離下口環向焊縫不小于1 000 mm范圍、距離上口環向焊縫不小于500 mm范圍的貫穿件套筒，剩余的貫穿件套筒在模塊吊裝完成后安裝。

2 吊裝技術分析

2.1 起重機選擇

鋼襯里模塊的最大吊裝重量為82 t，吊裝專用吊索具的重量為65 t，吊裝總載荷為上述重量之和，為147 t，工作半經為125 m，吊裝高度為70 m。

根據上述吊裝參數和核電現場現有的大型起重機的情況，擬選用的利勃海爾LR13000起重機，該起重機的具體參數如表2所示。

表2 起重機參數表

經計算，該起重機的吊裝重量、起升高度、載荷率等均符合吊裝要求。

2.2 模塊吊裝索具

1)主要參數。模塊采用專用吊具網架進行吊裝，網架上弦吊點數量為8個，沿圓周45°均勻分布。網架下弦吊點數量為48個，沿圓周7.5°均勻分布，下弦吊點的設計載荷為3.5 t，吊裝壓制鋼絲繩索具與吊點平面所形成的角度β=54.5°。

2)吊裝主鋼絲繩的計算及選取。吊裝主鋼絲繩受力計算。

Q1=G×K1×K2=118.1×1.1×1.1=143。

其中，Q1為模塊及吊索具重量；K1為動載系數，K1=1.1；K2為吊點不均衡載荷系數，K2=1.1。

S=Q1÷n÷sinβ=143÷8÷sin54.5°=21.96。

計算可得，主鋼絲繩受力21.96 t。鋼絲繩的最小破斷拉力總和計算如下：

其中，P為鋼絲繩的最小破斷拉力總和；K為鋼絲繩安全系數，選取K=8；ψ為鋼絲繩折減系數，選擇ψ=0.82。經計算，可選用6×37(a)+IWR-1770，d=66 mm的鋼絲繩作主鋼絲繩，其最小破斷拉力為2 740 kN。

2.3 地基承載力計算

根據履帶式起重機自帶軟件計算可得，鋼襯里模塊吊裝時，最大地基承載力要求60 t/m2，為降低起重機接地比壓，專門制作了6 m×3 m×0.35 m的路基箱供起重機使用。鋼襯里模塊吊裝時，路基箱橫向鋪設，接地比壓根據其面積和履帶接地面積作比較近似計算。則：

路基箱接地面積：S1=6×3×14=252 m2。

履帶接地面積：S2=21×2.4×2=100.8 m2。

兩者之比：252/100.8=2.5。

路基箱的不均勻擴散系數取1.5，故為鋼襯里模塊的地基承載力要求為60×1.5/2.5=36 t/m2。

2.4 風載荷計算

模塊偏擺產生附加風載荷，使起重機負荷率增加。《起重機設計手冊》中給出的起重機起吊物品所受的風載荷安全系數最小值為1.5%，為確保K2K3施工現場起重機的安全使用，將模塊吊裝風載荷控制在實際起吊重量的1%以內進行吊裝計算。模塊實際吊裝重量取值147 t。筒體模塊的迎風面積最大有效迎風面積為267.5 m2。

根據GB/T 3811—2008起重機設計規范中對起重機吊運物體作用的風載計算公式：

PWQX=1.2×AP×P。

其中，AP為有效迎風面積;P為工作狀態計算風壓,N/m2，P=0.625VS2(VS為風速)。

按照額定起重量的1%計算：

PWQX=147 t×1 000 kg×1%×9.8 N/kg=14 406 N。

將數據代入式中計算得：VS=8.47 m/s,鋼襯里模塊吊裝風速控制在8.47 m/s之內，吊裝過程的風載荷滿足規范要求。

3 結語

鋼襯里模塊吊裝作為ACP1000核電站建設過程中的重要施工活動，因其重量重、高空就位、迎風面大等特點，帶來一系列的風險和困難。本文通過起重機選擇，吊索具受力分析，地基承載力和風載荷等，提出鋼襯里模塊吊裝技術的關鍵參數，為后續核電項目鋼襯里模塊吊裝提供有益的借鑒。

[1] 劉 曉.核島鋼襯里筒體模塊化吊裝結構設計及可靠性分析[D].大連：大連交通大學,2012.

[2] 汪金海.AP1000核電機組鋼制安全殼頂封頭吊裝技術[J].科技風，2013(8)：32.

Research on steel lining module hoisting technology of ACP1000 nuclear power unit

Ren Aqi Liu Minghui Cheng Zhenguo

(ChinaZhongyuanExternalEngineeringLimitedCompany,Beijing100191,China)

This paper discussed the main technical parameters of ACP1000 nuclear power unit steel lining module, from the crane selection, module hoisting rigging, foundation bearing capacity and wind load calculation and other aspects, analyzed the hoisting technology of the nuclear power unit steel lining module, provided reference for similar engineering.

nuclear power plant, steel lining module, hoisting technology, crane

1009-6825(2017)10-0100-02

2017-01-21

任阿琦(1982- )，男，工程師； 劉明輝(1985- )，男，工程師

TU745.7

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