吊装作业设计指南.ppt

,李淑民 2008年8月,陆地吊装作业设计指南,1、定义 2、指南的使用范围 3、 整体结构的吊装分析 3.1 荷载 3.2 工况 3.3 强度校核 3.4 最大变形和位置 4、 重量、重心 4.1 不确定系数 4.2 比重值,目 录,5、吊点设计 5.1 Padeye设计 5.1.1 设计荷载和原则 5.1.2 强度校核 5.1.3 施工.检验 5.2 Trunnion 5.2.1 设计荷载 5.2.2 强度校核,5.3 Spreader bar 5.3.1 设计荷载 5.3.2 强度校核 6、索具选择 6.1 钢丝绳 6.2 卸扣,目 录,7、吊机 7.1 履带吊 7.2 龙门吊 8、吊装作业程序 9、安全JSA分析 10、典型的吊装作业手册文件目录 10.1 典型的中文吊装作业文件目录 10.2 英文目录例子,1、定义 Padeye 一个吊点包括必要的一个主板和加强眼版,就可以通过卸扣 和连接. DAF (Dymamic amplification factor)系数由于吊装作业时加速 度和冲击力引起的。 SKL (Skew load factor)系数是由于在吊点部位吊绳不匹配造 成的吊力不确定。 COG （Center of gravity）重心位置。 Trunnion 一个吊点包括一个水平悬臂管型结构,在水平管上缠绕一根索 具。,一、定 义,2、指南的使用范围 适用于陆地吊装作业时吊重超过100t的单钩，吊装作业和超过任何吊重的2台以上吊机联合作业。 适用于码头前沿任何吊重的吊装上船作业。 适用于大于600t龙门吊作业 不适用海上吊装作业,二、指南的使用范围,3、整体结构的吊装分析 3.1 荷载 对于陆地吊装的结构物一般情况下，整体结构没有预制完成或部分完成。因此在建立结构模型式悬臂梁杆件很多，要正确选择杆件的有效长度系数值，如悬臂梁K=2.1,对于两端固定结构K=1.0，其它类型杆件依据API RP,2A 和AISC ASD 9th。 风荷载在高度方向的分布是对数变化，分布变化计算按DNV CN30.5中公式进行，而风力计算可以按API RP 2A 风力公式计算陆地吊装作业风速取值按6级（V=14m/s）,风力计算值和分布直接加在吊装结构杆件上。,三、整体结构的吊装分析,吊重比重计算值取7.85 t/m3 设计自重首先等于计算的净重量乘以1.1不确定系数。 结构模拟时一般将索具模拟为刚性无限大的杆件，与吊点采用铰连接。在结构下部低端节点处侧向增加一个弹簧约束，当弹簧接近0时表明吊点位置上正在重心下方。 吊装时与吊点直接连接的杆件内力应乘以1.5动力系数，其它杆件的动力系数值为1.15,吊装分析时必须得让吊点在结构物上方,吊绳与水平面的夹角一般不小于60度。,三、整体结构的吊装分析,3.2 工况 3.2.1 对于单台吊机或单钩4绳的情况下,要考虑钢丝绳长度误差造成的3点受力或4点不均匀受力工况,这种工况的结构敏感度分析包括下列:,3点吊力+设计自重+风荷载,三、整体结构的吊装分析,4点不均匀吊力+设计自重+风荷载,4点不均吊力=静吊力*SKL SKL=1.0或1.25 如上图,三、整体结构的吊装分析,4点静吊力+设计自重+风荷载(基本工况),三、整体结构的吊装分析,吊力+设计自重+风荷载+支撑力（基本工况）,角度从0至90度,间隔5度,作为一个工况,当=0度时吊力最大值,拖拉力=0度，当COG与支持力在一条线上，作为临界角时拖拉力开始受力。当=90度时吊力=0，拖拉力最大值支撑力最大值。,三、整体结构的吊装分析,3.2.2 Roll-up结构分析工况,吊力变化+设计自重+风荷载+支撑力, 角度从0至90度，间隔5度作为一个工况, 吊力变化值从每台吊机能力的60%至100%，与角度值变化组合。 吊力+设计自重+风荷载+支撑力变化 假设=90位置时某一支撑点不受力 设计自重+风荷载+支撑沉降 假设在90度位置时某一点支持沉降最大值50mm,三、整体结构的吊装分析,3.3 强度校核 3.3.1管型结构 管型结构强度依据，API RP 2A-WSD 最新版，许用应力值增加1/3在这里不适用，对于吊装的主杆件及附件杆的应力值UC值应小于1 对于管节点冲剪应力校核依据API RP 2A-WSD最新版，许用应力值增加1/3不适用，主结构及附属结构所有杆件冲剪应力UC值应小于1 吊点和支持位置的局部强度校检依据Roarks Formlas stress and strain 圆环公式评的分析,分析管段的有效长度Le=1.1 （D=外径,t=壁厚,三、整体结构的吊装分析,3.3.2 H型钢结构 杆件强度校检依据 AISC ASD 9 th，许用应力值增加1/3不适用，所有结构杆件应力UC值应小于1 节点强度依据 AISC ASD 9 th，许多应力值增加1/3不适用,所用节点需要取出内力计算,应力UC值应小于1,否则要增加劲版. 3.4 变形和位移 杆件中心位置的最大位置移依据 AISC ASD 9 th值应小于1/360L(L=杆件总长) 节点最大位移分析结构建模的正确性,三、整体结构的吊装分析,4、 重量、重心 COG计算校座标原点一般取结构平面的中心点 建立结构整体3D模型，通过模型数据计算总体重量和重心位置，但在实际工作中3D模型近似结构，需要精确估值，每种杆件的误差值并给出修正，如x-steel 3D模型中园方结构实际上是用折线代替圆弧,而H型钢没有考虑翼缘与眼板之间的圆弧部分质量. 计算重量时钢的比重取值7.85t/m3,四、重量、重心,在实际计算重量时无法精确计算贴角焊和材料轧制误差等,一般情 况下为了估计这些因为引进不确定系数,根据DNV规范陆地吊装作 业时不确定系数取值1.1,对于最终准备出海的浅水导管架或组块 不确定系数取值1.05,而对于大于100m水深的导管架主结构不确定 系数取值1.025.附件1.05 设计重量=称重重量1.03(不确定系数) 不确定系数取值依据业主的规格书,当规格没有规定时可以参照 上述取值.,设计重量=设计重量不确定系数,四、重量、重心,5、 吊点设计 5.1 Padeye 5.1.1 设计荷载和原则 吊点设计荷载取结构分析中的最大吊力乘以1.5动载系数 吊绳和吊点平面的夹角一般要大于60度 一个大小为吊点设计荷载5%的横向力,作用于吊点孔中心且垂直于主吊点板 卸扣柱子直=100mm,孔直径为+4mm,而100mm孔直径为+3mm 吊点总厚度要大于卸扣开口宽度的75%,五、吊点设计,5.1.2 强度校检(吊点本体) 吊点孔的挤压应力 吊点孔的剪切应力 吊点孔的极限拉伸应力 吊点孔的拉伸应力 眼板与板方向的焊缝 最弱断面复合应力 与主结构连接断面的复合应力 增加1/3许用应力值在此不适用,五、吊点设计,5.1.3 施工. 检验 开孔要求机械加工 焊接要求100%NDT检验 吊力与板主轧制方向要求一致 5.2 Trunnion 5.2.1 设计荷载 设计荷载等于最大吊力乘以1.5的动载系数 一个大小为设计荷载的5%横向力，作用于悬臂管中心线垂直于索具与悬臂管组成的平面,五、吊点设计,5.2.2 强度校核 悬臂管弯曲 悬臂管剪应力 悬臂管扭矩取10%吊荷，扭剪应力校核 悬臂管局部强度 悬臂管Hoop Stress 悬臂管与主管段冲剪应力,五、吊点设计,5.3 Spreader Bar 5.3.1 设计荷载 设计荷载等于最大吊力乘以1.5动载系数 一个大小为5%设计荷载的水平力作用于吊耳中心且垂直于主吊点板，假设上下两个水平力形成扭矩作用于Spreader Bar 上部吊绳与Spreader Bar夹角一般大于60 Spreader Bar杆件设计荷载等于计算水平力乘以1.5动载系数，且自重取值同水平力,五、吊点设计,5.3.1 强度校核 吊耳本体同5.1Padeye设计 撑杆杆件受压强度 撑杆杆件剪切强度 撑杆杆件扭矩剪切 撑杆杆件弯曲和受压组合 吊耳与撑杆焊缝强度 吊耳与撑杆处局部强度（如果需要）,五、吊点设计,6、索具选择 6.1 钢丝绳选择 吊绳力取值依据设计重量和重心计算出的值 吊绳荷载= 垂直吊点荷载+（吊绳自重*DAF）/SIN(吊绳类角) 或吊绳荷载=吊绳力+吊绳自重*DAF 吊绳荷载/钢丝绳最小破断力 4 或 如果对于直接压头的索具取 吊绳荷载吊绳工作荷载 对于U型吊装索具，一根绳扣通过卸扣，钩头，管子等等。在最终 的每根头吊绳荷载比为45：55,六、索具选择,吊绳荷载=吊绳力*0.55,吊绳力即为吊点静力值（含不确定值1.1），但不含动荷载系数 钢丝绳长度取根据计算重心位置计算的实际长度值 6.2 卸扣 卸扣吊力（不含动力系数）取大于或等于工作荷载,六、索具选择,索具选择指南： 1、钢丝绳未使用过的和使用过的不能用于一组。 2、严禁不同品种的吊索混用。 3、撑杆、索具或卸扣使用2年时要做吊载试验，第三方重新发证；另外吊载试验值一般等于1.25倍的工作荷载。 4、每组中尽量选择索具长度成对，便于以后成对使用。,六、索具选择,7、 吊机 7.1 履带吊 钩头荷载= 吊重+索具自重*DAF 吊机的参数、吊高、回转半径、主扒杆宽度。钩头工作荷载、超起配 重量、扒杆长度、履带面积。 校检吊机的下列内容 a 最小值（操作手册） b 0.6m c 1m 多台 钩头荷载 / 最大起吊能力 80% 单台 钩头荷载 / 最大起吊能力 90%,七、吊 机,履带压强小于或等于地面允许承载力,七、吊 机,7.2 大于或等于600t龙门吊 最大吊钩头荷载 / 最大吊起能力 =80% 吊装物与腿及其它障碍物最小门距3m 吊装物严禁横跨其他结构物,七、吊 机,8、吊装作业程序 写一个工作程序包括下列： 吊机型号 吊机外型图和开始、就位图 场地位置和场地要求 气象条件 作业时起升速度、以及移动速度 模拟的移动路线图 起重监督和相关人员 使用的吊重监测装置及精度,八、吊装作业程序,9、安全/JSA 分析 吊装作业区域内严格禁止进入（如下图作业区域定义）,作业区域（a）,作业区域（b）,九、安全JSA分析,吊装作业时吊装物的行动路线不允许横跨其它结构物，即吊装物严格禁止站人或其它结构物，当无法避免时除外。 作业前要进行 JSA分析，JSA表格中要明确作业风险，措施和负责人。 多台吊机作业要有敏感度分析结果和吊装作业的荷载监测措施。,九、安全JSA分析,10.1 典型的吊装作业手册文件目录 项目作业介绍 作业程序（步骤图） 吊点设计，（对于Roll-up作业时临界点、步骤图和拖拉绳布置图） 吊点位置局部强度计算 撑杆设计 索具选择 吊机选择 整体结构分析报告，包括边界条件工况、输入、输出、模型、强度校 检、位移或变形值.,十、典型的吊装作业手册文件目录,吊机地基校检 重量、重心报告 安全措施和作业区域图 附件：地基承载力报告 索具证书 吊机位置图 吊点、撑杆施工图 索具图 吊点部位局部加强图 Roll-up时垫墩部位加强图 吊机路线布置图等,十、典型的吊装作业手册文件目录,10.2 英文目录例子 For Example : Roll-up procedure for HZ26-1 Center Box Contents: 1、Summary 2、Roll-up procedure 2.1 Roll-up Preparation 2.2 Roll-up Procedure,十、典型的吊装作业手册文件目录,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,十、典型的吊装作业手册文件目录,4、Roll-up Aids design(support design) 5、Rigging Arrangement (Crane/Sling/Checkle selection) 6、Appendix 6.1 Structure model 6.2 Drawings,十、典型的吊装作业手册文件目录,Peferenc