吊裝作業(yè)設(shè)計指南

1、李淑民李淑民20082008年年8 8月月陸地吊裝作業(yè)設(shè)計指南陸地吊裝作業(yè)設(shè)計指南第第2頁頁1、定義2、指南的使用范圍3、 整體結(jié)構(gòu)的吊裝分析3.1 3.1 荷載荷載3.2 3.2 工況工況3.3 3.3 強(qiáng)度校核強(qiáng)度校核3.4 3.4 最大變形和位置最大變形和位置4、 重量、重心4.1 4.1 不確定系數(shù)不確定系數(shù)4.2 4.2 比重值比重值 5 5、吊點設(shè)計、吊點設(shè)計5.1 5.1 PadeyePadeye設(shè)計設(shè)計 5.1.1 5.1.1 設(shè)計荷載和原則設(shè)計荷載和原則5.1.2 5.1.2 強(qiáng)度校核強(qiáng)度校核5.1.3 5.1.3 施工施工. .檢驗檢驗5.2 5.2 TrunnionTru

2、nnion5.2.1 5.2.1 設(shè)計荷載設(shè)計荷載5.2.2 5.2.2 強(qiáng)度校核強(qiáng)度校核第第3頁頁5.3 Spreader bar5.3 Spreader bar5.3.1 5.3.1 設(shè)計荷載設(shè)計荷載5.3.2 5.3.2 強(qiáng)度校核強(qiáng)度校核6 6、索具選擇、索具選擇6.1 鋼絲繩6.2 卸扣7、吊機(jī)7.1 7.1 履帶吊履帶吊7.2 7.2 龍門吊龍門吊8、吊裝作業(yè)程序9、安全JSA分析10、典型的吊裝作業(yè)手冊文件目錄10.1 10.1 典型的中文吊裝作業(yè)文件目錄典型的中文吊裝作業(yè)文件目錄10.2 10.2 英文目錄例子英文目錄例子第第4頁頁1 1、定義、定義PadeyePadeye 一個

3、吊點包括必要的一個主板和加強(qiáng)眼版一個吊點包括必要的一個主板和加強(qiáng)眼版, ,就可以通過卸扣就可以通過卸扣 和連接和連接. .DAF DAF ( (DymamicDymamic amplification factor) amplification factor)系數(shù)由于吊裝作業(yè)時加速系數(shù)由于吊裝作業(yè)時加速 度和沖擊力引起的。度和沖擊力引起的。SKL SKL (Skew load factor) (Skew load factor)系數(shù)是由于在吊點部位吊繩不匹配造系數(shù)是由于在吊點部位吊繩不匹配造 成的吊力不確定。成的吊力不確定。COG COG （Center of gravityCenter of

4、 gravity）重心位置。）重心位置。TrunnionTrunnion 一個吊點包括一個水平懸臂管型結(jié)構(gòu)一個吊點包括一個水平懸臂管型結(jié)構(gòu), ,在水平管上纏繞一根索在水平管上纏繞一根索 具。具。第第5頁頁2 2、指南的使用范圍、指南的使用范圍 適用于陸地吊裝作業(yè)時吊重超過適用于陸地吊裝作業(yè)時吊重超過100t100t的單鉤，吊裝作業(yè)和超過任的單鉤，吊裝作業(yè)和超過任何吊重的何吊重的2 2臺以上吊機(jī)聯(lián)合作業(yè)。臺以上吊機(jī)聯(lián)合作業(yè)。 適用于碼頭前沿任何吊重的吊裝上船作業(yè)。適用于碼頭前沿任何吊重的吊裝上船作業(yè)。 適用于大于適用于大于600t600t龍門吊作業(yè)龍門吊作業(yè) 不適用海上吊裝作業(yè)不適用海上吊裝作業(yè)

5、第第6頁頁3、整體結(jié)構(gòu)的吊裝分析3.1 荷載對于陸地吊裝的結(jié)構(gòu)物一般情況下，整體結(jié)構(gòu)沒有預(yù)制完成或部分完成。因此在建立結(jié)構(gòu)模型式懸臂梁桿件很多，要正確選擇桿件的有效長度系數(shù)值，如懸臂梁K=2.1,對于兩端固定結(jié)構(gòu)K=1.0，其它類型桿件依據(jù)API RP,2A 和AISC ASD 9th。風(fēng)荷載在高度方向的分布是對數(shù)變化，分布變化計算按DNV CN30.5中公式進(jìn)行，而風(fēng)力計算可以按API RP 2A 風(fēng)力公式計算陸地吊裝作業(yè)風(fēng)速取值按6級（V=14m/s）,風(fēng)力計算值和分布直接加在吊裝結(jié)構(gòu)桿件上。第第7頁頁吊重比重計算值取7.85 t/m3 設(shè)計自重首先等于計算的凈重量乘以1.1不確定系數(shù)。結(jié)

6、構(gòu)模擬時一般將索具模擬為剛性無限大的桿件，與吊點采用鉸連接。在結(jié)構(gòu)下部低端節(jié)點處側(cè)向增加一個彈簧約束，當(dāng)彈簧接近0時表明吊點位置上正在重心下方。吊裝時與吊點直接連接的桿件內(nèi)力應(yīng)乘以1.5動力系數(shù)，其它桿件的動力系數(shù)值為1.15,吊裝分析時必須得讓吊點在結(jié)構(gòu)物上方,吊繩與水平面的夾角一般不小于60度。第第8頁頁3.2 工況3.2.1 對于單臺吊機(jī)或單鉤4繩的情況下,要考慮鋼絲繩長度誤差造成的3點受力或4點不均勻受力工況,這種工況的結(jié)構(gòu)敏感度分析包括下列:3點吊力+設(shè)計自重+風(fēng)荷載COGCOGCOGCOG第第9頁頁4點不均勻吊力+設(shè)計自重+風(fēng)荷載4點不均吊力=靜吊力*SKL SKL=1.0或1.2

7、5 如上圖1.01.01.251.251.251.01.01.251.01.01.251.251.251.251.01.0第第10頁頁4點靜吊力+設(shè)計自重+風(fēng)荷載(基本工況) 第第11頁頁吊力+設(shè)計自重+風(fēng)荷載+支撐力（基本工況）角度從0至90度,間隔5度,作為一個工況,當(dāng)=0度時吊力最大值,拖拉力=0度，當(dāng)COG與支持力在一條線上，作為臨界角時拖拉力開始受力。當(dāng)=90度時吊力=0，拖拉力最大值支撐力最大值。吊力支撐力吊力拖力COG支撐力支撐力拖力吊力COGW吊力拖力支撐力90。3.2.2 Roll-up結(jié)構(gòu)分析工況第第12頁頁 吊力變化+設(shè)計自重+風(fēng)荷載+支撐力, 角度從0至90度，間隔5度

8、作為一個工況, 吊力變化值從每臺吊機(jī)能力的60%至100%，與角度值變化組合。 吊力+設(shè)計自重+風(fēng)荷載+支撐力變化 假設(shè)=90位置時某一支撐點不受力 設(shè)計自重+風(fēng)荷載+支撐沉降 假設(shè)在90度位置時某一點支持沉降最大值50mm第第13頁頁3.3 強(qiáng)度校核3.3.1管型結(jié)構(gòu)u 管型結(jié)構(gòu)強(qiáng)度依據(jù)，API RP 2A-WSD 最新版，許用應(yīng)力值增加1/3在這里不適用，對于吊裝的主桿件及附件桿的應(yīng)力值UC值應(yīng)小于1u 對于管節(jié)點沖剪應(yīng)力校核依據(jù)API RP 2A-WSD最新版，許用應(yīng)力值增加1/3不適用，主結(jié)構(gòu)及附屬結(jié)構(gòu)所有桿件沖剪應(yīng)力UC值應(yīng)小于1u 吊點和支持位置的局部強(qiáng)度校檢依據(jù)Roarks Fo

9、rmlas stress and strain圓環(huán)公式評的分析,分析管段的有效長度Le=1.1 （D=外徑,t=壁厚Dt第第14頁頁3.3.2 H型鋼結(jié)構(gòu) 桿件強(qiáng)度校檢依據(jù) AISC ASD 9 th，許用應(yīng)力值增加1/3不適用，所有結(jié)構(gòu)桿件應(yīng)力UC值應(yīng)小于1 節(jié)點強(qiáng)度依據(jù) AISC ASD 9 th，許多應(yīng)力值增加1/3不適用,所用節(jié)點需要取出內(nèi)力計算,應(yīng)力UC值應(yīng)小于1,否則要增加勁版.3.4 變形和位移 桿件中心位置的最大位置移依據(jù) AISC ASD 9 th值應(yīng)小于1/360L(L=桿件總長) 節(jié)點最大位移分析結(jié)構(gòu)建模的正確性第第15頁頁4、 重量、重心 COG計算校座標(biāo)原點一般取結(jié)構(gòu)

10、平面的中心點 建立結(jié)構(gòu)整體3D模型，通過模型數(shù)據(jù)計算總體重量和重心位置，但在實際工作中3D模型近似結(jié)構(gòu)，需要精確估值，每種桿件的誤差值并給出修正，如x-steel 3D模型中園方結(jié)構(gòu)實際上是用折線代替圓弧,而H型鋼沒有考慮翼緣與眼板之間的圓弧部分質(zhì)量. 計算重量時鋼的比重取值7.85t/m3第第16頁頁 在實際計算重量時無法精確計算貼角焊和材料軋制誤差等,一般情 況下為了估計這些因為引進(jìn)不確定系數(shù),根據(jù)DNV規(guī)范陸地吊裝作 業(yè)時不確定系數(shù)取值1.1,對于最終準(zhǔn)備出海的淺水導(dǎo)管架或組塊 不確定系數(shù)取值1.05,而對于大于100m水深的導(dǎo)管架主結(jié)構(gòu)不確定 系數(shù)取值1.025.附件1.05 設(shè)計重量

11、=稱重重量1.03(不確定系數(shù)) 不確定系數(shù)取值依據(jù)業(yè)主的規(guī)格書,當(dāng)規(guī)格沒有規(guī)定時可以參照 上述取值.設(shè)計重量=設(shè)計重量不確定系數(shù)第第17頁頁5、 吊點設(shè)計5.1 Padeye5.1.1 設(shè)計荷載和原則 吊點設(shè)計荷載取結(jié)構(gòu)分析中的最大吊力乘以1.5動載系數(shù) 吊繩和吊點平面的夾角一般要大于60度 一個大小為吊點設(shè)計荷載5%的橫向力,作用于吊點孔中心且垂直于主吊點板 卸扣柱子直=100mm,孔直徑為+4mm,而100mm孔直徑為+3mm 吊點總厚度要大于卸扣開口寬度的75%第第18頁頁5.1.2 強(qiáng)度校檢(吊點本體) 吊點孔的擠壓應(yīng)力 吊點孔的剪切應(yīng)力 吊點孔的極限拉伸應(yīng)力 吊點孔的拉伸應(yīng)力 眼板

12、與板方向的焊縫 最弱斷面復(fù)合應(yīng)力 與主結(jié)構(gòu)連接斷面的復(fù)合應(yīng)力 增加1/3許用應(yīng)力值在此不適用第第19頁頁5.1.3 施工. 檢驗 開孔要求機(jī)械加工 焊接要求100%NDT檢驗 吊力與板主軋制方向要求一致5.2 Trunnion5.2 Trunnion5.2.1 設(shè)計荷載 設(shè)計荷載等于最大吊力乘以1.5的動載系數(shù) 一個大小為設(shè)計荷載的5%橫向力，作用于懸臂管中心線垂直于索具與懸臂管組成的平面第第20頁頁5.2.2 強(qiáng)度校核 懸臂管彎曲 懸臂管剪應(yīng)力 懸臂管扭矩取10%吊荷，扭剪應(yīng)力校核 懸臂管局部強(qiáng)度 懸臂管Hoop Stress 懸臂管與主管段沖剪應(yīng)力第第21頁頁5.3 Spreader Ba

13、r5.3.1 設(shè)計荷載 設(shè)計荷載等于最大吊力乘以1.5動載系數(shù) 一個大小為5%設(shè)計荷載的水平力作用于吊耳中心且垂直于主吊點板，假設(shè)上下兩個水平力形成扭矩作用于Spreader Bar 上部吊繩與Spreader Bar夾角一般大于60 Spreader Bar桿件設(shè)計荷載等于計算水平力乘以1.5動載系數(shù)，且自重取值同水平力第第22頁頁5.3.1 強(qiáng)度校核 吊耳本體同5.1Padeye設(shè)計 撐桿桿件受壓強(qiáng)度 撐桿桿件剪切強(qiáng)度 撐桿桿件扭矩剪切 撐桿桿件彎曲和受壓組合 吊耳與撐桿焊縫強(qiáng)度 吊耳與撐桿處局部強(qiáng)度（如果需要）第第23頁頁索具選擇6.1 鋼絲繩選擇吊繩力取值依據(jù)設(shè)計重量和重心計算出的值

14、吊繩荷載= 垂直吊點荷載+（吊繩自重*DAF）/SIN(吊繩類角) 或吊繩荷載=吊繩力+吊繩自重*DAF吊繩荷載/鋼絲繩最小破斷力 4 或 如果對于直接壓頭的索具取 吊繩荷載吊繩工作荷載對于U型吊裝索具，一根繩扣通過卸扣，鉤頭，管子等等。在最終 的每根頭吊繩荷載比為45：55第第24頁頁吊繩荷載=吊繩力*0.55 吊繩力即為吊點靜力值（含不確定值1.1），但不含動荷載系數(shù) 鋼絲繩長度取根據(jù)計算重心位置計算的實際長度值6.2 卸扣卸扣吊力（不含動力系數(shù)）取大于或等于工作荷載45%55%第第25頁頁索具選擇指南：索具選擇指南：1、鋼絲繩未使用過的和使用過的不能用于一組。2、嚴(yán)禁不同品種的吊索混用。

15、3、撐桿、索具或卸扣使用2年時要做吊載試驗，第三方重新發(fā)證；另外吊載試驗值一般等于1.25倍的工作荷載。4、每組中盡量選擇索具長度成對，便于以后成對使用。第第26頁頁7、 吊機(jī)7.1 履帶吊 鉤頭荷載= 吊重+索具自重*DAF 吊機(jī)的參數(shù)、吊高、回轉(zhuǎn)半徑、主扒桿寬度。鉤頭工作荷載、超起配 重量、扒桿長度、履帶面積。 校檢吊機(jī)的下列內(nèi)容 a 最小值（操作手冊） b 0.6m c 1m 多臺 鉤頭荷載 / 最大起吊能力 80% 單臺 鉤頭荷載 / 最大起吊能力 90%第第27頁頁履帶壓強(qiáng)小于或等于地面允許承載力a第第28頁頁7.2 大于或等于600t龍門吊 最大吊鉤頭荷載 / 最大吊起能力 =80

16、% 吊裝物與腿及其它障礙物最小門距3m 吊裝物嚴(yán)禁橫跨其他結(jié)構(gòu)物3m3m第第29頁頁8、吊裝作業(yè)程序?qū)懸粋€工作程序包括下列： 吊機(jī)型號 吊機(jī)外型圖和開始、就位圖 場地位置和場地要求 氣象條件 作業(yè)時起升速度、以及移動速度 模擬的移動路線圖 起重監(jiān)督和相關(guān)人員 使用的吊重監(jiān)測裝置及精度第第30頁頁9 9、安全、安全/JSA /JSA 分析分析吊裝作業(yè)區(qū)域內(nèi)嚴(yán)格禁止進(jìn)入（如下圖作業(yè)區(qū)域定義）3m3m第第31頁頁 吊裝作業(yè)時吊裝物的行動路線不允許橫跨其它結(jié)構(gòu)物，即吊裝物嚴(yán)格禁止站人或其它結(jié)構(gòu)物，當(dāng)無法避免時除外。 作業(yè)前要進(jìn)行 JSAJSA分析，JSAJSA表格中要明確作業(yè)風(fēng)險，措施和負(fù)責(zé)人。 多臺

17、吊機(jī)作業(yè)要有敏感度分析結(jié)果和吊裝作業(yè)的荷載監(jiān)測措施。第第32頁頁10.110.1 典型的吊裝作業(yè)手冊文件目錄典型的吊裝作業(yè)手冊文件目錄 項目作業(yè)介紹 作業(yè)程序（步驟圖） 吊點設(shè)計，（對于Roll-up作業(yè)時臨界點、步驟圖和拖拉繩布置圖） 吊點位置局部強(qiáng)度計算 撐桿設(shè)計 索具選擇 吊機(jī)選擇 整體結(jié)構(gòu)分析報告，包括邊界條件工況、輸入、輸出、模型、強(qiáng)度校 檢、位移或變形值.第第33頁頁 吊機(jī)地基校檢 重量、重心報告 安全措施和作業(yè)區(qū)域圖 附件：地基承載力報告 索具證書 吊機(jī)位置圖 吊點、撐桿施工圖 索具圖 吊點部位局部加強(qiáng)圖 Roll-up時墊墩部位加強(qiáng)圖 吊機(jī)路線布置圖等第第34頁頁10.2 10

18、.2 英文目錄例子英文目錄例子ForExample:Roll-upprocedureforHZ26-1CenterBoxContents:1、Summary2、Roll-upprocedure2.1Roll-upPreparation2.2Roll-upProcedure第第35頁頁3、Roll-upAnalysis3.1Assumption3.2CenterofgravityforRow#3.3CriticalAngle3.4LiftingPointLoad3.5StressCheckonNodePoints3.6StressCheckonmember第第36頁頁4、Roll-upAidsdesign(supportdesign)5、RiggingArrangement(Crane/Sling/Ch