【国产塔式起重机的结构特点及新技术探究5200字（论文）】

国产塔式起重机的结构特点及新技术研究目录TOC\o"1-2"\h\u9311国产塔式起重机的结构特点及新技术研究 131412关键词：塔机；固定基础；塔身连接结构 1234811地下节形式 1260612井字架形式 2298503十字梁形式 3255444支座形式 470225压重式 574516布料系统 6137356.1布料系统构造 633246.2布料系统受力分析 7304687技术特点 7122928工艺原理 826038.1布料系统升降和伸缩工艺原理 8278858.2塔机附墙工艺原理 9120208.3混凝土布料系统和塔机的拆卸工艺原理 10123329安装施工工艺流程和操作要点 1110389.1安装施工工艺流程 11147149.2操作要点 117921结语 1221130参考文献 13摘要：介绍我国目前常用塔机基础与塔身连接结构的特点，对其优缺点进行分析，为用户选择塔机基础与塔身连接结构类型提供参考。介绍一种依附于大型塔机的创新混凝土布料系统施工技术，从布料系统构造、技术特点、工艺原理、操作要点等方面进行了阐述。经实践应用，证明该创新技术安全可靠，提高了施工效率，并具有较好的经济效益。关键词：塔机；固定基础；塔身连接结构为适应各种不同施工环境和运输条件，塔式起重机基础与塔身连接结构的种类越来越多，本文简要介绍目前常用的塔机基础与塔身连接结构类型，并分析其优缺点，以便用户在保证安全的前提下，选择经济可行的连接方案。目前塔机常用固定基础连接形式有地下节、井字架、十字梁、支座和压重式等，各个生产厂家都有其不同的基础类型。1地下节形式也称预埋节，是塔机最常用的基础形式，一般采用与塔身类似的整体式桁架结构。中大型塔机也有采用组合可拆式结构，现场拼装成型。地下节需预埋在混凝土承台里，上端露出足够与塔身连接的空间（如QTZ63塔机约0.15～0.35m），并通过销轴或螺栓与塔身连接，如图1所示。地下节埋入混凝土承台的深度必须考虑主弦杆的抗拔能力。为此主弦杆下端面一般焊接一定尺寸的方形或圆形钢板，并用筋板加强，有时还需在主弦杆上增加肋板。目前塔机的地下节一般高度为1.5～2m左右，根据用户需要和现场条件，也可以设计制作非标高度的地下节。地下节设计制作简单，材料规格型号与塔身最下部节相似，使用较可靠。但地下节需在整机安装前单独运输至工地预埋，对于整体式桁架结构，由于尺寸和重量限制，不能用小型货车运输；对于可拆式结构，预埋时需与一节塔身节拼装后整体施工重量较大，且地下节一般为一次性使用，故成本较高。图1地下节预埋图2井字架形式钢筋混凝土承台预埋一定数量的螺栓组，井字架结构安装在混凝土基础的承重钢板上，用预埋螺栓组通过压板把井字架结构与混凝土基础连接，如图2所示。井字架结构一般用型钢（H型钢、工字钢或槽钢）做成“井”字形框架，横梁与竖梁交叉处焊接支座，通过销轴或螺栓与塔身连接。井字架的预埋螺栓组虽为一次性使用，但不需采用高强度螺栓，要求较低；除预埋螺栓组外，其他均可重复使用，使用费用较低。设计时除计算预埋螺栓受力外，还需计算井字形框架受力，计算较为复杂；在加工中需保证上下平面度，制作要求较高；井字形结构为整体式，单体较重，运输装卸较为不便。图2某塔机井字架形式连接结构3十字梁形式钢筋混凝土承台预埋一定数量的螺栓组，十字梁的整梁与半梁先用螺栓组合成十字形框架，安装在混凝土基础的承重钢板上，用预埋螺栓组通过压板把十字形框架与混凝土基础连接。十字梁结构一般用型钢（工字钢或槽钢）做成十字形框架，整梁和半梁上焊有支座和撑杆座，支座通过销轴或螺栓与塔身下部连接，十字形框架四角用撑杆与最下部塔身节连接，如图3所示。图3某塔机十字梁形式连接结构十字梁设计较复杂，除计算预埋螺栓受力外，还需计算十字形框架和撑杆的受力；在加工中需保证各连接面的平面度，制作成本较高；零部件较多，安装较复杂。但是除预埋螺栓组外，其余零件均可重复使用，使用费用较低；由于十字梁可拆分为整梁和半梁，运输较方便。4支座形式该形式结构简单。4个支座上部与塔身节连接，底部焊接法兰板，用预埋螺栓组把支座与混凝土基础连在一起，再用角钢把4个支座连成一整体，保证支座结构的刚性，如图4所示。该结构受力明确、设计制作简单、安装方便，除预埋螺栓组外其余零件均可重复使用，一次性投入成本和使用成本相对较低，同时单个构件体积小、重量轻，运输非常方便。但该形式预埋螺栓组为高强度螺栓，对混凝土基础和预埋螺栓的质量要求高。由于在工地实际使用中高强度螺栓有时不能达到要求的预紧力矩，甚至把螺栓与钢筋点焊，故存在一定安全隐患。与地下节、井字架和十字梁形式相比，支座形式的连接结构，塔身的稳定性和刚性较差，一般适用于中小型塔机。图4某塔机支座形式连接结构5压重式也称底架式，该形式底架面积较大，设于底架四角的支座用预埋螺栓安装在4个独立混凝土承台上，塔身位于底架的中央，压重块在底架两侧横梁上对称布置，如图5所示。压重块一般由生产厂提供设计图纸，用户自行制作。该形式依靠压重满足塔机的抗倾覆稳定性，设计制作较复杂。图5某塔机压重式基础该形式无需制作大型混凝土承台，只需制作4个小型独立混凝土承台，混凝土基础制作费用低。但是压重式结构复杂，制作成本较高，安装也较复杂，一般用于大型塔机；中小型塔机在某些特殊场合，如不能制作大型混凝土承台或塔机需安装在一定距离的2个混凝土梁或承台之间，也会采用该结构形式。6布料系统6.1布料系统构造混凝土布料系统即混凝土布料竖管附着于塔机的塔身桁架上，布料水平管系统附着于塔机起重臂的桁架下弦杆上，采用伸缩式装置。随着冷却塔施工高度的增高，塔机的塔身及布料竖管也不断地上升，结合伸缩式装置的水平布料系统，从而满足冷却塔筒壁变径和变高度的施工要求，同时可随着起重臂的旋转而回转式布料，即配合液压式分节爬模和绑扎钢筋的工况。如图6所示。图6布料系统示意6.2布料系统受力分析根据《起重机设计规范》GB/T3811-2008中5.5.2.2条规定，在额定起升荷载（有小车时还应包括在臂端的小车自重荷载）作用下，塔身在其与臂架连接处产生的水平静位移∆L与塔身自由高度H的关系，，按本塔机最大自由高度40m计，∆L=536mm。按工程实际情况，泵送工程中受到的组合荷载：1（自重）+2（工作状态8级后吹风）+3（输送混凝土产生的水平推力）+4（回转力）。通过建模有限元分析，得每一次泵送冲击，驾驶室水平最大偏移173mm，远小于塔机自由高度时的允许水平静位移。因此，布料系统泵送对塔机的荷载远小于塔机正常吊运时的额定荷载，安全可行。7技术特点1）混凝土布料竖管和水平管系统分别附着于塔机的塔身及起重臂上输送混凝土，具有效率高、刚度大、可调性强等特点。可随筒壁施工时的变径和变高度而调整，并进行回转式连续浇捣混凝土。2）塔机兼混凝土泵送布料系统具有快速泵送混凝土特点。冷却塔筒壁单节混凝土量大，一般在130～900m3间，筒壁特殊工艺要求不留竖向施工缝，采用混凝土泵送布料系统，能浇筑混凝土40m3/h，相比传统的吊斗式布料施工工艺8～10m3/h浇筑速度，大大节省了浇筑时间。3）塔机与混凝土布料系统组合安装使用，具有成本低、效益高特点。两者组合安装使用比传统的分散式独立使用大大节约机械设备和劳动力的投入、方便施工又安全可行，即塔机吊运钢筋等物料与混凝土泵送布料分阶段实施，互不干扰，加快了施工工期，从而具有经济效益高的特点。4）塔机起重臂拆掉前端几节和水平布料系统拆卸均采用高空作业的特点，从而为塔机自降式通过冷却塔喉部下降至地面创造条件。8工艺原理8.1布料系统升降和伸缩工艺原理当冷却塔混凝土筒身侧壁施工至采用汽车泵无法输送的高度时，采用布料系统输送混凝土。布料竖管利用“U”环通过螺栓附着于塔机塔身桁架的腹杆上，竖管分节长度与塔身标准节长度相匹配。当塔机爬升或升高时，应松开爬升节的布料竖管的法兰接头，塔机爬升完毕再增设竖管并完成法兰接头固定。混凝土布料管水平段为折线形型钢桁架，内置钢质输送管，通过附着于起重臂下弦杆的电动葫芦和变幅小车牵引住该布料桁架及输料管。通过调整变幅小车的位置，使型钢桁架伸张或缩短，以使桁架外端的垂直胶皮管出料口对准冷却塔筒壁浇筑混凝土的位置，同时起重臂回转式移动满足混凝土布料要求。见图7所示。图7水平布料系统示意图混凝土布料竖管和水平管的接头位于塔机塔身和起重臂的交接部位，采用特制的抱箍式带有密封圈的外套接头管，以满足竖管固定而水平管可随同起重臂回转的需求，见图8所示。图8布料竖管和水平管的接头水平投影图8.2塔机附墙工艺原理塔机独立工作高度一般不超过45m，随着冷却塔施工高度的不断升高，塔机应与达到设计强度的冷却塔混凝土筒壁进行钢丝绳附着。预先按设计规定的标高及位置在冷却塔内壁预埋销轴式联接座，通过每道附着的8根钢丝绳将塔机附着于冷却塔的筒壁，见图9所示。钢丝绳按“方向1与6、方向2与5、方向3与8、方向4与7”成对式组合，以方便附着时施加预紧力和拆除时收回钢丝绳。a）水平截面示意b）竖向剖面示意图9塔机附墙平面和剖面示意图8.3混凝土布料系统和塔机的拆卸工艺原理待冷却塔施工结顶并验收合格后方可拆除混凝土布料系统和塔机。先在起重臂上将混凝土布料系统拆除，然后利用变幅小车在起重臂下方安装一个工作支架空中进行拆除起重臂架前端2节（5m长）；为保持塔机的平衡，在空中将部分平衡重拆除后，即可重新穿绕起升钢丝绳，并继续在空中拆除其余的起重臂架和平衡重，直至起重臂长度小于冷却塔喉部的最小直径为止，即可按正常方式自行下降塔机至冷却塔底板上。最后将塔机拆卸成部件运出。9安装施工工艺流程和操作要点9.1安装施工工艺流程安装塔机→装配混凝土布料竖管和水平管→混凝土布料桁架系统起吊→布料管法兰对接→牵引调试布料系统→出料胶管到位→回转泵送混凝土布料→混凝土布料结束→松开桁架固定端、法兰卡箍→桁架布料系统回缩→固定于塔机外套架→起升机构吊运物资→施工上一节筒壁钢筋、模板→继续泵送浇筑混凝土。9.2操作要点1）塔机的安装应符合的规定，然后利用塔机塔身的爬梯安装混凝土布料系统的竖管，在与施工电梯导轨架对称侧用“U”型连接环通过螺栓将竖管固定于塔机塔身的腹杆上，分节安装上升，节与节之间用法兰连接。竖管安装至接近起重臂时，采用特制的可回转式接头管与附于起重臂上的水平布料管连接。2）事先在地面上将角钢布料桁架组装成两段折线形，每段长约9～10m，折点处为铰接，布料桁架内置钢质输料管，并用“U”型连接环固定。利用塔机起升机构将折线形布料桁架提升到塔机的外套架临时搁置点，变换布料桁架吊点后，利用电动葫芦和起升机构共同将布料桁架牵引至起重臂前端待安装位置，利用左侧电动葫芦牵引将布料桁架上端与起重臂下弦用安全卡板固定，并用短胶皮管接通，胶皮管与输料钢管接头处用箍扣锁紧。3）通过起升机构、回转机构，达到改变布料系统（折线形布料桁架）的长度及圆周方向，使布料系统的胶皮出料管对准冷却塔筒壁浇筑混凝土的位置，布料系统折线角度应大于90°，保证出料顺畅。当混凝土最大粗骨料粒径为25mm时，塑料胶皮管或钢管的最小内径宜大于125mm。塔机一般每次顶升3个标准节，即顶升高度9m，同时能满足冷却塔筒壁9节的施工。4）开动混凝土泵车，将混凝土拌合料通过布料系统分层输送至冷却塔筒壁的模板内，同时将塔机起重臂同步回转，采用插入式振捣器分层振捣密实。入泵的混凝土坍落度应根据泵送高度而变动，一般在160～180mm之间。5）冷却塔筒壁每一节的混凝土应在合理的时间内连续浇筑完成，不应留设垂直施工缝，拆模（或爬模）后及时在混凝土筒壁内外表面喷涂混凝土养护液，确保冷却塔的混凝土具有较高密实性、抗渗性及抗冻性，应符合文献[2]的规定。6）事先在冷却塔筒身内壁按设计位置预埋联接板，每层每处附墙联接板竖向间距1.0m，联接板的锚固力设计值不小于80kN。采用35Wx7-22-1960镀锌钢丝绳的一端通过绳套固定在塔机附着框联接座的销轴1，另一端绕过冷却塔塔身内壁的各锚固点滑轮，最后固定于塔机附着框联接座的销轴2。同时在最后一段钢丝绳端穿上起重千斤和调节螺杆，并在起重千斤上套上50kN的倒链葫芦，见图5所示。全部钢丝绳安装后，利用倒链葫芦进行钢丝绳的收紧工作，每组钢丝绳的收紧力控制在（0.25～0.33）×80kN。同时在塔机底用经纬仪观测塔机塔身的垂直度，控制垂直度允许偏差为37mm以内。图10附墙装置锚固示意图结语采用了依附于大型塔机的混凝土布料系统施工技术，较好的解决了特殊结构的混凝土输送难题，与传统施工工艺比较大大缩短了施工进度，多机械的组合式应用节约了工程机械投入。通过本工程的实施，为今后超高超大型冷却塔的混凝土提升布料提供了一种行之有效的新技术，同时也适用于其它类似的异形建（构）筑物的施工。参考文献[1]刘昕鑫,刘斌,赵亚,等.论非集成式新型门塔机防撞系统的技术特点及潜在优势[J].四川水力发电,2019,38(5):3.[2]许灏.塔式起重机结构制造的关键工艺[J].今日自动