新型核電站龍門架安裝質(zhì)量控制獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

新型核電站龍門架安裝質(zhì)量控制獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

摘

要：該文主要介紹了某新型核電站龍門架施工過程中的質(zhì)量控制要點(diǎn)，從吊裝前的有限元分析計(jì)算、安裝精度及質(zhì)量控制、典型問題的經(jīng)驗(yàn)反饋等三個(gè)方面對龍門架這類典型的鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述。通過設(shè)計(jì)制作安裝吊裝工裝、開發(fā)大型構(gòu)件創(chuàng)新的安裝方法，靈活應(yīng)用吊裝方法等，保證了龍門架安裝高精度要求。

關(guān)鍵詞：有限元分析;龍門架;鋼結(jié)構(gòu)

引言

核電站龍門架是把核島核心設(shè)備起吊和運(yùn)入反應(yīng)堆廠房的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造物，是反應(yīng)堆廠房運(yùn)行期間的檢修設(shè)備運(yùn)輸通道，使用周期貫穿核電站建安及運(yùn)行全過程，做大靜載起重能力達(dá)540t，做大動載起重能力達(dá)495t，屬核電站關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件之一。核電站龍門架服役階段被吊設(shè)備就位精度、質(zhì)保等級、核安全等級高，在安裝施工時(shí)對結(jié)構(gòu)安裝要求高、施工周期短構(gòu)件尺寸大、涉及大型吊裝、拼裝施工精度極高。某新型核電站龍門架吊車的噸位比其他堆型大，導(dǎo)致各部件設(shè)計(jì)噸位相應(yīng)較大，對龍門架施工質(zhì)量要求更高;其結(jié)構(gòu)與其他堆型不同，桁架、吊車梁安裝在混凝土墻體上，由于混凝土存在偏差，給吊車梁、桁架安裝帶來巨大的挑戰(zhàn)。因此對核電站龍門架的施工質(zhì)量控制進(jìn)行深入的研究和總結(jié)提煉，對后續(xù)建造類似堆型過程中核島龍門架施工的質(zhì)量控制具有十分重要的借鑒意義。

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龍門架簡介

龍門架其作用是核島廠房在施工建造階段和正常運(yùn)行階段把設(shè)備從標(biāo)高±0000m提升到16.500m標(biāo)高的操作平臺上，再運(yùn)入反應(yīng)堆廠房中。其在施工階段的最大吊運(yùn)能力是4500KN，正常運(yùn)行階段最大吊運(yùn)能力是800KN，龍門架安裝于燃料廠房APC殼一側(cè)的埋件位置。龍門架主體結(jié)構(gòu)輪廓尺寸長×寬×高=30000×16670×31050mm，主體重量約5000t。整體是由兩根大型箱型立柱、上下部桁架及橫向支撐、800KN吊車梁、4500KN吊車梁、16.500m標(biāo)高操作平臺及檢修小室、樓梯、工作走道、欄桿等組成的大型栓接與焊接組合的鋼結(jié)構(gòu)工程。

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龍門架安裝質(zhì)量控制

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有限元分析

龍門架其結(jié)構(gòu)具有體積大、重量大（鋼柱起吊重量約90t）、就位標(biāo)高高等特點(diǎn)，其吊具一般采用非標(biāo)設(shè)計(jì)，吊裝時(shí)構(gòu)件受力與運(yùn)行狀態(tài)受力不一致，有吊裝失穩(wěn)及變形的風(fēng)險(xiǎn)，必須進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠?jì)算。龍門架吊具計(jì)算從材料力學(xué)計(jì)算方法入手，依托計(jì)算軟件進(jìn)行有限元分析，模擬吊裝過程，直觀準(zhǔn)確地分析吊裝各階段構(gòu)件著力點(diǎn)受力情況，并結(jié)合應(yīng)力分析，合理分布構(gòu)件受力，保證構(gòu)件受力在強(qiáng)度極限內(nèi)，最終保證吊裝質(zhì)量。

2.2地腳螺栓安裝精度的控制

核電站龍門架鋼柱地腳螺栓尺寸較大（M110×4700），重量較重，地腳螺栓安裝偏差將直接影響后續(xù)龍門架鋼柱就位，所以對柱基安裝有較高的精度要求。

加固工裝設(shè)計(jì)：首先通過設(shè)計(jì)制作專用工裝，測量配合地腳螺栓就位，通過工裝對其進(jìn)行雙層固定，保證柱基的軸線、標(biāo)高、垂直度及地腳螺栓之間的相對位置。

混凝土澆筑：混凝土采用分層分段澆筑，控制混凝土的內(nèi)外收縮變形，盡量減小混凝土內(nèi)外溫差，從而減少混凝土變形對地腳螺栓的影響，采取對稱布料方式減少側(cè)壓力，布料泵管不能直接對準(zhǔn)螺栓組及其加固支撐構(gòu)件布料形成沖擊，振搗時(shí)也不能直接觸碰，從而減少混凝土澆筑對地腳螺栓精度的影響。

監(jiān)測地腳螺栓位移：根據(jù)澆筑的過程中應(yīng)該對地腳螺栓進(jìn)行多次測量，分別為：澆筑前測量、澆筑過程中測量、澆筑后復(fù)測。重點(diǎn)是澆筑過程中的跟蹤測量，隨著混凝土的澆筑，對地腳螺栓位置以及垂直度進(jìn)行測量，地腳螺栓有偏位的及時(shí)糾正，測量的目的主要是減小混凝土澆筑對在地腳螺栓安裝位置以及垂直度的影響。

2.3鋼柱安裝精度控制

鋼柱安裝主要控制鋼柱的水平標(biāo)高，十字軸線位置和垂直度。測量是安裝的關(guān)鍵工序，在整個(gè)施工過程中，以測量為主。鑒于鋼柱長度尺寸大、重量大，就位后現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，安裝操作空間狹小，測量空間小、視線受阻，但安裝進(jìn)度要求高;為了保證27186mm高的鋼柱安裝垂直度偏差控制在15mm，必須采取措施實(shí)施精確測量，特別根據(jù)鋼柱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及現(xiàn)場構(gòu)筑物的情況設(shè)置了鋼柱垂直度測量度數(shù)標(biāo)識，并根據(jù)度數(shù)調(diào)整垂直度調(diào)節(jié)裝置;用兩臺呈90°的經(jīng)緯儀測量調(diào)平鋼柱的垂直度，在校正過程中不斷調(diào)整柱底板下墊塊及螺母，直至垂直度符合要求。龍門架安裝過程中，還應(yīng)多次復(fù)測鋼柱垂直度：上下部桁架安裝前復(fù)測、上下部桁架安裝前復(fù)測、吊車梁安裝前后復(fù)測。

2.4桁架墻體節(jié)點(diǎn)板安裝精度控制

新型核電站龍門架其桁架一端安裝在鋼柱節(jié)點(diǎn)板上，另一端安裝在混凝土埋件節(jié)點(diǎn)板上，桁架與節(jié)點(diǎn)板采用高強(qiáng)螺栓連接，螺栓孔均為圓孔且與螺栓孔之間間隙僅2mm，墻體節(jié)點(diǎn)板的安裝精度是實(shí)現(xiàn)桁架順利就位的關(guān)鍵。節(jié)點(diǎn)板車間預(yù)制時(shí)，節(jié)點(diǎn)板墻體端需預(yù)留一定切割余量;在墻體埋件上對節(jié)點(diǎn)板安裝位置提前進(jìn)行平整度測量，根據(jù)測量值切割節(jié)點(diǎn)板長度余量。節(jié)點(diǎn)板吊裝就位后，上方焊接型鋼，型鋼上打出節(jié)點(diǎn)板安裝的位置軸線，作為安裝、檢測節(jié)點(diǎn)板軸線的依據(jù)。根據(jù)輔助型鋼定位，調(diào)整節(jié)點(diǎn)板位置，實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)板三維空間的精準(zhǔn)定位。為保證熱絲TIG自動焊的持續(xù)高效的焊接，準(zhǔn)備工作有：①焊接設(shè)備集成，熱絲TIG自動焊設(shè)備部件較多，現(xiàn)場焊接移動不方便，內(nèi)置換料水箱焊接時(shí)，制作焊接設(shè)備集成箱，集成箱底部設(shè)置4個(gè)車輪，焊接過程中可將焊接設(shè)備隨焊接位置移動;②軌道鋪設(shè)，焊接小車與焊槍的距離是固定的，焊接前在焊道旁邊標(biāo)識出軌道固定位置，方便焊接設(shè)備快速精確就位。

2.5吊車梁安裝精度控制工藝

核電站龍門架是反應(yīng)堆廠房的大型核設(shè)備運(yùn)輸通道。4500KN、800KN吊車梁是核設(shè)備吊裝主要承載構(gòu)件，整體尺寸、安裝精度要求較高。吊車梁一端安裝在鋼柱牛腿上，另一端焊接在混凝土埋件上，對安裝精度要求高。

提前測量吊車梁安裝節(jié)點(diǎn)高度、吊車梁安裝基礎(chǔ)（埋件）標(biāo)高，計(jì)算出安裝后吊車梁頂標(biāo)高。若計(jì)算值高于設(shè)計(jì)值，打磨吊車梁支腿;若計(jì)算值低于設(shè)計(jì)值，可提前在安裝位置放置墊板，減少了吊裝就位后標(biāo)高調(diào)整時(shí)間。吊裝前，通過定位放線，找出各限位板的理論安裝位置，點(diǎn)焊三面限位塊作為吊車梁就位的基準(zhǔn)，減少了吊裝就位后軸線調(diào)整時(shí)間。通過此施工方法，最終實(shí)現(xiàn)吊車梁精確就位，提高施工效率，保證了吊車梁安裝質(zhì)量，并達(dá)到節(jié)約工期的目的。

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結(jié)論

龍門架施工通過PDCA循環(huán)管理，使施工質(zhì)量得到有效控制，通過了4500t吊車的動載試驗(yàn)和靜載試驗(yàn)。

施工質(zhì)量管理應(yīng)從人機(jī)料法環(huán)等方面入手，排除影響安裝精度的諸因素，避免累計(jì)誤差。質(zhì)量控制應(yīng)該從人入手，