利用1600t浮吊進行ME2034龍門吊整體移位的可行性分析

王少鋒

1 概述

中船澄西船舶修造有限公司碼頭總共有7臺20t雙梁龍門吊，軌距相同。7臺龍門吊軌道中間被碼頭涂裝房隔斷，涂裝房東面有3臺，西面有4臺。由于碼頭場地功能劃分不同，作業(yè)繁忙程度不一樣，因此可能根據(jù)生產(chǎn)需要吊移20t龍門吊至涂裝房另一側(cè)，以滿足起重作業(yè)。如果對龍門吊進行拆解，逐個部件駁運安裝，則工程量大、工期長、工程費用高；但如果能進行整體吊裝移位，則可以克服以上缺點。設想利用中船澄西自有的1600t浮吊整體吊裝碼頭涂裝房東面的5#20t龍門吊，繞過涂裝房，落位到西面為例，從龍門吊主梁的彎曲強度及吊點距離、支腿內(nèi)偏、焊縫輕度等方面進行了核算，探討設想方案的可行性。如果能借助1600t浮吊進行整體吊裝移位，則可解決上述問題。現(xiàn)就其實施的可行性方案闡述如下。

表1 1600t浮吊荷載表

2 龍門吊結(jié)構及起吊方法簡介

該龍門吊為雙主梁、單側(cè)懸臂、雙剛性支腿結(jié)構。主梁上設有額定起重量20t和5t的起重小車，20t起重量小車可穿過北側(cè)支腿到達懸臂。主梁總長34．63m，整機自重102．5t。該龍門吊跨度28．3m，北側(cè)懸臂4．86m，主梁凈高度約18m。雙主梁截面外側(cè)寬度為4．468m。

本次整體吊移設想方法是：利用公司現(xiàn)有的起重量分別為140t和150t的吊梁，從下面抬起20t龍門吊的雙主梁。2只吊梁皆為箱型梁結(jié)構形式，長度分別為9．6m和11m。1600t浮吊的單側(cè)400t前后雙主鉤，掛住鋼絲繩，分別與140t和150t吊梁抬吊、將5#龍門吊整體吊移至碼頭涂裝房西面位置。1600t浮吊共4只400t主鉤，前后鉤間距4米。浮吊船體長度85米，寬40m（表1）。

采用浮吊上的單側(cè)前后主鉤進行抬吊，兩吊點中心位置距離岸邊36m，起吊高度約25m。因此浮吊前主鉤只要滿足距離大于船艏34m，即可滿足起吊參數(shù)，即浮吊仰角小于57°，都可滿足龍門吊吊裝的幅度和吊高要求。

3 吊點位置的確定

兩吊點的位置十分重要，需要綜合考慮，合理設置。兩只吊點的位置如果靠近主梁中間，會使主梁、支腿和行走機構等自重造成的彎矩加大，對其彎曲強度構成威脅。所以吊點位置盡量靠近兩側(cè)支腿。由于一側(cè)支腿設有駕駛室，吊梁位置只能設置于司機室前面。兩吊點盡量以主梁中心對稱設置，盡量和雙鉤的中心重合，一是為了保持整體吊裝時的龍門吊的水平，二是使兩側(cè)支腿內(nèi)偏量接近相等，行走機構落位時，車輪能更方便地落到軌道上。另外兩吊點要設置在主梁的加強筋板處，這樣可以增大吊點處的抗彎截面模量，增加吊裝保險系數(shù)。基于以上幾點，吊點位置初步設置為：兩只吊點分別距龍門吊主梁中心5．145m 和 5．565m。見圖 1。

表2 重心計算表

對龍門吊的整機重心進行調(diào)整，主要通過主、副小車在龍門吊大梁上的位置來實現(xiàn)。以龍門吊主梁中心位置為基準，進行重心計算，主小車移動到主梁中心南面1．5m處，副小車移動到距離主梁中心北面3．5m。此時，龍門吊的理論重心位于主梁中心北面0．048m處，基本重合。即可認為理論重心也是浮吊雙鉤的中心位置（表2）。

4 主梁彎曲強度的核算

4.1 主梁彎矩計算

根據(jù)主梁受力特點，該梁受力可簡化為圖2所示簡支梁：而主梁彎矩亦可用其自重的均布載荷及Q1，Q2集中載荷分別對其作用所得彎矩疊加而成。此處核算本著“最不利”情況的原則，盡量將各部件進行簡化：如將兩小車和司機室的重量分別計入兩支腿，將欄桿等部件的重量計入主梁，這樣簡化后方便進行核算。

圖2 龍門吊主梁起吊受力圖

通過分別對c,d,e點的主梁和支腿自重彎矩進行疊加，最終計算得出c點的彎矩最大：

4.2 主梁截面系數(shù)計算

龍門吊主梁截面如圖3所示，其形心軸為y-z軸,對形心軸y軸（圖3）：

則雙主梁形心矩

圖3 龍門吊單主梁截面圖

由于起吊過程中主梁受力均垂直于y軸，因此只考慮形心y軸，z軸彎曲受力可忽略。

已知主梁結(jié)構材質(zhì)為Q235B型鋼板，其屈服極限為235MPa，因此安全系數(shù)2．04，滿足抗變形安全系數(shù)1．2～2范圍。且主梁彎矩是以“最不利”情況計算；主梁內(nèi)部還有“框”型加強筋，實際抗彎截面系數(shù)比計算結(jié)果更大，因此主梁強度滿足吊裝的要求。

5 主梁下擾和支腿偏移量計算

主梁從中間兩點起吊，主梁兩端受其重力和受支腿、行走機構等部件的重力，會受壓下擾，導致支腿內(nèi)偏。計算支腿的偏移量，準確預測支腿的內(nèi)偏，為吊裝落位做好準備。

采用簡化算法，南側(cè)吊點以南部件重心距吊點距離L=731cm，其重力F=30t計算。

彈性模量：E=2×105MPa=2．04×106kg/cm2。

南側(cè)主梁下擾：

同比例換算，南側(cè)支腿車輪處最大偏移d1=15mm（內(nèi)偏）。

同樣對北側(cè)支腿計算，北測主梁下擾W2=10mm，

北側(cè)支腿車輪處最大偏移d2=19．5mm（內(nèi)偏）。

龍門吊使用的軌道為P43型號，行走車輪在軌道上的偏移一般不超過20mm。可以預見龍門吊吊起再落到軌道上有較大難度。可制作斜形定位板，燒焊在軌道旁進行定位，便于龍門吊車輪落到軌道上。

6 結(jié)語

從計算結(jié)果來看，主梁所受應力均在許用應力范圍之內(nèi)，支腿內(nèi)偏也處于可控狀態(tài)。由此可知所選吊點及起吊方法是可行的，按這樣整體吊裝移位可提高效率，大幅減少費用。另外，主梁和支腿的連接焊縫是吊裝中的關鍵部位。焊縫寬度和長度都是以理論值選取，理論計算焊縫強度符合強度要求。但由于本司的20t龍門吊使用時間都較長，存在一定的不可確定因素，因此可以對該連接焊縫進行適當加強，確保吊裝的安全性。