板式吊耳設(shè)計(jì)及應(yīng)用

1、板孔式吊耳設(shè)計(jì)及應(yīng)用李景樂(lè)（中國(guó)石油天然氣第一建設(shè)公司，河南洛陽(yáng)471023）摘要：本文結(jié)合應(yīng)用實(shí)例，對(duì)吊裝常用板孔式吊耳的設(shè)計(jì)與校核進(jìn)行了歸納和總結(jié)，彌補(bǔ)了相關(guān)規(guī)范涵蓋范圍的不足，為類(lèi)似板孔式吊耳的設(shè)計(jì)及應(yīng)用提供了良好的借鑒。關(guān)鍵詞：板孔式吊耳設(shè)計(jì)應(yīng)用刖有在吊裝工程中經(jīng)常使用板孔式吊耳，而相應(yīng)的規(guī)范或參考資料沒(méi)有大于20t的板孔式吊耳的相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)。通常板孔式吊耳的失效形式以吊耳板與設(shè)備本體的焊接強(qiáng)度不夠及板孔撕裂為多，易造成不安全因素。所以吊耳板孔的強(qiáng)度和焊縫強(qiáng)度是板孔式吊耳設(shè)計(jì)的最重要環(huán)節(jié)。本文僅介紹單板孔吊耳的設(shè)計(jì)計(jì)算，雙板孔吊耳的設(shè)計(jì)計(jì)算參照?qǐng)?zhí)行。1吊耳板孔的強(qiáng)度計(jì)算1.1拉曼公式圖

2、1板孔式吊耳圖2孔壁承壓應(yīng)力分布圖3板孔失效形式圖1為板孔式吊耳的基本形式，即單板孔吊耳。圖2為板孔式吊耳在受外力作用下孔壁承壓應(yīng)力分布情況。圖3為板孔式吊耳板孔強(qiáng)度不夠吊耳板被撕裂的主要失效形式示意圖。也就是說(shuō)板孔失效是吊軸與板孔接觸所形成的接觸壓應(yīng)力過(guò)大，不是造成接觸處壓潰,而是吊耳在外力的作用下對(duì)吊耳板進(jìn)行的剪切作用引起的。所以吊裝工程中常用拉曼公式來(lái)對(duì)吊耳板孔進(jìn)行抗剪強(qiáng)度校驗(yàn)。拉曼公式板孔校核表達(dá)式為：CJ式中:_22kPRrdR2(i)k動(dòng)載系數(shù)，k=1.1；仃一板孔壁承壓應(yīng)力，MPa;P一吊耳板所受外力，N;8板孔壁厚度，mm；d一板孔孔徑，mm;R一吊耳板外緣有效半徑，mm;r一

3、板孔半徑，mm;Ifv吊耳板材料抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，N/mm2;1.2吊耳參數(shù)確定適宜的值可最節(jié)省材料,從(1)式可以看出，當(dāng)P、d卸扣、6一定時(shí)，取_22_22八R一r人R一r顯然2r>1,令二一7=1.1,則RrR-rR,一=4.583。從理論而言,rR=4.583r較為科學(xué)，R值不宜太大。筆但使用單板孔吊耳，還應(yīng)考慮卸扣和繩扣連接時(shí)必須預(yù)留的間隙，顯然者認(rèn)為，R=(34)r較適宜。通常設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)首先按負(fù)荷選定使用的卸扣或受力軸的尺寸，則孔徑d=d卸扣+(1020)mm因此，吊耳設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在R與6上進(jìn)一步做文章。首先，確定板厚6,使根部焊縫的強(qiáng)度與設(shè)備本體局部穩(wěn)定性滿(mǎn)足要求。必要時(shí)，可延長(zhǎng)

4、焊縫長(zhǎng)度或增加筋板加以解決。圖4吊耳板孔的加強(qiáng)其次，按R=(34)r選定R值。再次，采取加補(bǔ)強(qiáng)板的措施增加板孔局部的強(qiáng)度。通常在吊耳孔處焊接單或雙面補(bǔ)強(qiáng)板。參見(jiàn)圖4。通過(guò)以上措施可以比較合理的利用材料。校核時(shí)需按照公式（R=R補(bǔ)強(qiáng)來(lái)替換，即補(bǔ)強(qiáng)圈的半徑。2吊耳板強(qiáng)度計(jì)算吊耳板材料選擇吊耳板選擇材料時(shí)，宜選擇與母材的材質(zhì)相同或相近為好。施工現(xiàn)場(chǎng)一般選擇Q23sQ345等普通材質(zhì)的材料，且可焊性較好。按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)應(yīng)的鋼材板厚取fv值,只要（1）式成立，吊耳板的強(qiáng)度可滿(mǎn)足要求。吊耳板焊接與焊縫強(qiáng)度校核吊耳板焊接應(yīng)有焊接工藝評(píng)定。焊縫應(yīng)為連續(xù)焊，不應(yīng)有夾渣、氣孔、裂紋等缺陷。主受力焊縫應(yīng)按JB4

5、730-2005進(jìn)行滲透檢測(cè)，I級(jí)合格。焊縫強(qiáng)度按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017-2003選定焊縫的f/值,并進(jìn)行校核。焊縫強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，應(yīng)具體分析。屬于角焊縫焊接，焊縫強(qiáng)度按鋼a.當(dāng)?shù)醵芾熳饔茫缚p不開(kāi)坡口或小坡口時(shí),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中式7.1.3-1校核，即：helwffW(2)式中:垂直于焊縫方向的應(yīng)力,MPa;N一焊縫受力，N=kP=1.4P,其中k=1.4為可變載荷分項(xiàng)系數(shù)，N;he一角焊縫的計(jì)算厚度,he=0.7hf,hf為焊角尺寸，mm；lw一角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度，取角焊縫實(shí)際長(zhǎng)度減去2hf,mm；°f一角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)增大系數(shù)，取Pf=1.0;Wff一角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，N/

6、mm2;b.當(dāng)?shù)醵芾熳饔茫醵宀捎秒p面50±5?？跐M(mǎn)焊時(shí)，可按對(duì)接焊縫校核，即:kP0.7(1_-2、)、f：(3)式中:k動(dòng)載系數(shù)，k=1.1；L焊縫長(zhǎng)度，mm;8一吊耳板焊接處母材板厚,其他符號(hào)意義同上。c.當(dāng)焊縫在三向應(yīng)力狀態(tài)下受力時(shí)，按材料力學(xué)第四強(qiáng)度理論校核，即:af:何e+3<ffw(4)式中：aN一焊縫所受軸向應(yīng)力，MPa;0M焊縫所受彎曲應(yīng)力，MPa;T一焊縫所受剪切應(yīng)力，MPa;應(yīng)當(dāng)指出，雖然焊縫的強(qiáng)度計(jì)算滿(mǎn)足要求，但由于吊耳板與設(shè)備焊接處產(chǎn)生的焊接應(yīng)力及連接面較小產(chǎn)生的應(yīng)力集中，使用吊耳時(shí)也不可能在設(shè)計(jì)的理想狀態(tài)下受力等原因，可能造成設(shè)備局部變形或?qū)⒛?/p>

7、材撕裂等不良后果。因此，應(yīng)有以下有效安全措施：一是對(duì)焊縫進(jìn)行焊后熱處理，以消除焊接應(yīng)力，特別是當(dāng)?shù)醵宓暮穸冗_(dá)到規(guī)范要求焊后熱處理的厚度時(shí)，必須進(jìn)行進(jìn)行焊后熱處理；二是在吊耳板與設(shè)備之間焊接連接筋板，增大了焊縫受力面積，同時(shí)也加強(qiáng)了局部穩(wěn)定性。焊縫強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，應(yīng)在不考慮連接筋板的作用下強(qiáng)度和局部穩(wěn)定性同時(shí)滿(mǎn)足要求。3板式吊耳設(shè)計(jì)校核示例某設(shè)備吊裝抬尾需設(shè)計(jì)一載荷P=50t的板式吊耳，材質(zhì)Q235A選才i55t卸扣，卸扣軸直徑70mm取板孔r=45mmR=200mmR補(bǔ)=175mm,d0=30mm,d=62=i6mm,焊縫長(zhǎng)度L=400mm。Q235A強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fv=120MPa,ffw=160

8、MPa(GB50017-2003)。參照?qǐng)D4。拉曼公式校核吊耳板孔強(qiáng)度22=110.3MPa<|fv1.150980017545226290175-45板孔強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。抬尾吊耳在受力最大時(shí)為拉伸狀態(tài),按吊耳受拉伸校核焊縫強(qiáng)度。由式（2）按角焊縫校核1.4509800f=0.715(400-215)2=88.3MPaf：由式（3）按對(duì)接焊縫校核1.1509800f二0.730(400-230)w=75.5MPa:二ff,結(jié)果與（2）相差不大。焊縫強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。4結(jié)語(yǔ)我公司在惠州煉油項(xiàng)目1200萬(wàn)噸/年煉油工程大彳設(shè)備吊裝B標(biāo)段施工中，通過(guò)對(duì)單板孔吊耳設(shè)計(jì)計(jì)算的規(guī)范化，用EXCEL建立了本文所述的力學(xué)模型，快速輸出數(shù)據(jù)，用CAD軟件將其按1:1比例繪出滿(mǎn)足吊裝負(fù)載能力的吊耳施工圖，在較短時(shí)間內(nèi)順利完成56臺(tái)設(shè)備的