藏木水电站门机安装中主要吊具的校核计算

梁　宇

(中国葛洲坝集团第六工程有限公司, 云南昆明 650000)



藏木水电站门机安装中主要吊具的校核计算

梁宇

(中国葛洲坝集团第六工程有限公司, 云南昆明 650000)

【摘要】藏木水电站右岸大坝布置一台1 600 kN/320 kN双向门机，由于门机安装高度高、单件吊装重量大，施工难度很大。文章在安装吊装前对吊具详细的校核计算进行了阐述，为制定可靠方案提供了技术支撑，对高原水电工程中类似工程具有借鉴意义。

【关键词】坝顶门机；安装；吊装；计算

1工程概况

藏木水电站坝顶高程3 314 m处布置一台1 600 kN/320 kN双向门机，门机轨道跨度15.5 m，全长180.67 m。该门机主要担负着左、右冲砂底孔事故闸门、冲砂廊道事故闸门、进水口检修闸门、进水口拦污栅的启闭和检修工作。该门机主要由大车行走机构、门架及附属金属结构、小车机构、回转吊、清污机、抓梁及电气部分组成，单机总重为304.755 t。坝顶门机主吊钩为1 600 kN，回转吊起升机构起升荷载为320 kN。门机最大安装高度距轨道面以上28.92 m，最大不可分吊装单元为主梁一部分，单重20.84 t(不包括小车轨道装置1.604 t)，其外形尺寸为21.5 m(长)×1.57 m(宽)×2.664 m(高)。

2主要吊具的校核计算

(1)坝顶门机最重结构为门机主梁与端梁的组合件(50.898 t)，且采用4个吊点进行吊装，平均每个吊点受力不超过13 t。大件吊装钢丝绳均采用φ36(1 870)纤维芯钢丝绳，该钢丝绳最小破断拉力为79.9 t，取4倍安全系数，该钢丝绳许用拉力为79.9/4=20 t，能够满足坝顶门机最大结构件的吊装要求。钢丝绳与构件连接采用20 t卸扣，强度均满足吊装要求。

(2)吊装过程中临时吊耳制作及焊接。

构件上吊装临时吊耳材料采用压力钢管制作剩余的余料进行下料、焊接，吊耳焊接工艺及标准与压力钢管制作二类焊缝要求相同，开单面坡口，翻面气刨清根。经计算校核，临时吊耳尺寸(图1)满足现场吊装强度要求，计算过程如下：

图1　吊耳尺寸

坝顶门机最重构件为主梁与横梁的组合件，共计50.898 t，采用4个吊点进行吊装，单个吊耳受力12.7 t，单个吊耳校核按20 t计算。吊耳与构件焊缝按照二类焊缝要求执行。开单面坡口，反面气刨清根。

吊耳材料采用Q345B加工制作，其屈服强度为σa=255～275 MPa，安全系数取1.3，许用应力[σ]=225/1.3=196 MPa，许用切应力为[τ]=150 MPa，最小截面S1=80×30=240 mm2，剪切处面积S2=80×30=2 400 mm2,σmax=1/2P=10 t,τmax=20 t。根据强度计算公式：σ=σmax/S1=100000/2400=40.16 MPa<[σ] =196 MPa，满足要求。

剪切应力校核：τ=τmax/2S2=200000/(2×2400)=40.16 MPa<[τ] =150 MPa，则临时吊耳强度满足吊装要求。

(3)门腿缆风绳采用φ22纤维芯钢丝绳。该钢丝绳最小破断拉力为26.6 t，取4倍安全系数，该钢丝绳许用拉力为26.6 t/4=6.65 t。经仔细校核计算，该缆风绳满足坝顶门机门腿固定要求，具体计算过程如下：

坝顶门机门腿缆风采用型号为1670的φ22纤维芯钢丝绳，该钢丝绳最小破断力26.6 t，采用4倍安全系数，钢丝绳许用拉力为26.6/4=6.45 t。

假设门腿长度方向为均匀体，单根门腿总重G=31 t，门腿垂直高度H=17.34 m，门腿与地面倾斜角度为82°，取门腿中心为重心位置，即门腿重心距地面H=8.67 m。上游侧门腿单边采用2根缆风绳固定，下游侧门腿采用4根缆风绳固定(图2)。

图2　门腿计算简图

由于门腿垂直于水平面，则门腿自身不产生力矩，下游门腿下游侧的缆风绳与地面角度为82°,缆风绳对门腿中心产生的最大力矩为：

WL=6.45×4×2.42=62.436 t·m=624.36 kN·m

如考虑风速最不利因素，即风速与门腿倾斜方向一致，为保证门腿稳定，缆风绳可抗最大风速可通过以下方法进行计算：

假设风对门腿影响为均布载荷，可将风力对门腿作用集中在门腿中心，作用力为F,即作用力至门腿旋转中心距离为(1/2)H=8.67 m，缆风绳可抗最大风速即满足以下条件：设风力产生的力矩为Wf，即：Wf≤WL，当Wf=624.36 kN·m时，因Wf=F×(1/2)H=624.36 kN·m,得F=144.028 kN，即可承受最大144.028 kN风力。

门腿与横梁单侧面积为S=1.3×14.6×2+11×1.2=51.16 m2，即缆风绳可承受风对门腿产生的最大压强为：P=

F/S=144.028/51.16=2.815 kPa，即每1 m2可承受281.5 kg力。

查相关资料，10级风，风速约24.5～28.4 m/s。根据风速力学转换关系式：

F=K×0.667×S×V2

式中：K为安全系数，取值范围为1.2～1.4，K取1.4；S为门腿迎风面面积，为51.16 m2；V为风速，取28.4 m/s。将上述值代入上式得：

F=1.4×0.667×51.16×28.42=38.532 kN<281.5 kN

门腿缆风绳强度满足10级大风等不利因素要求。

3结束语

主要吊具的校核计算为成功安装门机提供了技术支撑，在此基础上，制定了详细的安装方案，成功的安装了坝顶双向门机，同时也为在高原地区同类工程提供了经验。

参考文献

[1]DL/T 5019-94 水利水电工程启闭机制造、安装及验收规范[S].

[2]水利水电部水利水电建设总局.水利水电工程施工组织设计手册[M].北京：中国水利水电出版社, 1990.

[作者简介]梁宇(1983～)，男，学士，助理工程师，主要从事水利水电施工机电管理。

【中图分类号】TV547+.1

【文献标志码】B

[定稿日期]2015-11-17