（山东核电有限公司 山东烟台 265116）
摘要：随着大型吊车的普及，大型钢结构采用整体吊装开始变得简便和普及。本文以某电厂专用海运码头人字桅杆起重机的三角架翻转吊装过程中出现的安全事件为例，对在有限空间内三角架安装过程中体积大、质量大、重心偏离、荷载分布不均等技术难点施工风险和处理办法进行探讨，对于类似工程具有实际参考意义。
关键词：码头，大型钢结构，三角架，翻转吊装
一、概述
某电厂专用海运码头人字桅杆起重机额定起重能力为550t，三角架整体长18m，宽8m，高27m，重114t。三角架由两根前撑杆、两根后拉杆、相应的平联斜撑杆件和顶部的横梁组成，所有部件均为箱型结构。前撑杆与箱梁间采用高强螺栓连接，其它部分的连接均为铰接，三角架底部与前后铰座为铰接，铰座与基础预埋钢板焊接。三角架示意如图1所示：
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图1
二、原起吊翻转方案介绍
三角架到货时，设备基础平台及预埋钢板已经完成，卷扬机厂房框架施工已经完成，码头面层正在施工，人字桅杆起重机所有部件均放置在基础平台两侧，三角架安装可以使用的场地有限，在预留出吊车站位和进出通道后，三角架的组装只能在基础平台上进行。平面布置图如图2：
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图2
根据现场情况，制定翻转吊装方案如下：在横梁顶端均匀设置4个吊耳（翻转时使用两个，平移就位时使用4个），两根前撑杆端部（A点）使用两根钢丝绳系在右侧码头边沿的拴船柱上拉紧（抵消翻转时向左的力矩）作为缆绳，两台汽车吊（250T、500T）站在在基础平台两侧，距基础平台中心线为9m，以A点为支点，抬起横梁部位（B点），逆时针翻转，在翻转约80°时，汽车吊的吊臂向右摆动，拖动三角架向右平移并继续翻转，直至A点到达吊车中心位置，然后汽车吊吊臂向左摆动，使后拉杆缓慢下降，完成整个翻转过程；然后使用两台吊车抬起三角架，平移调整就位。三角移动过程如图3所示：
三、翻转吊装过程中发生的全事件经过
在三角架翻转到80°左右汽车吊拖动三角架平移过程中，A点突然离地，三角架整体向右晃动，汽车吊司机紧急脱钩，因两台吊车速度有偏差，致使前撑杆一侧先着地并以此作为支点，三角架整体转动，与1台汽车吊吊臂轻度碰撞后侧位停止。这次事件导致1台吊车吊臂受到碰撞，另1台吊车支腿受到撞击，轻微损坏，损失情况鉴定前无法再次使用。
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图3
四、原因分析
事件发生后，现场便立刻停止了吊装作业。随即，相关人员调集资料分析事件发生原因。根据调查发现：
（1）在三脚架扶正过程中500T吊车移动过慢，250T吊车移动快。现场指挥人员观察不到位且未及时发现，另外两台吊车司机配合的也不好因二者移动速度不同步导致三脚架晃动并与汽车吊发生碰撞。
（2）原方案中三角架重心位置计算失误，重新计算并多次审核后的重心如三角架示意图所示，推演整个翻转过程，在翻转开始中，重力产生的向左的倾覆力矩由水平设置的缆绳抵消，在翻转到84°时，处于临界状态，此时三角架重心与A点处于同一垂直线上，超过84°后，因重心偏移产生向右的倾覆力矩，只能由前撑杆与地面摩擦力抵消，当摩擦力不足于克服此力矩时，三角架根部不稳，前撑杆开始向右移动，造成事件发生。重新审视原方案，当三角架翻转后，重心不在4个吊点覆盖范围内，吊钩与重心无法不重合，原平移方案也无法实施。翻转示意与重心位置如下图：
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（3）尽管两台汽车吊已无法继续使用，但为了保证下一步吊装作业安全可行笔者根据原方案中选用的两台汽车吊（250T、500T）的吊装方案重新计算两台汽车吊是否满足要求。重新核算过程如下：
原方案中两台汽车吊站在在基础平台两侧，距基础平台中心线为9m。三脚架高度、钢丝绳长度以及起升高度共计39m。
三角架自重：G=114t
钢丝绳重量：Gg=1.73t
吊耳及索具的重量Gz=1.45t
钩头重量：Gs=5t
Gz=G+Gg+Gz+Gs=122.18t 取Gz=122t
起重机所需要的起升力为F=Gz×1.1=134.2t 取F=135t
①、250T汽车吊（配重72.5T）；
根据250T汽车吊性能参数表（臂长及工作半径）可以得出此时的起吊重量G=68T。
135T/2=67.5T
67.5/68=99.3%
②、500T汽车吊（配重148T）：
根据500T汽车吊性能参数表（臂长及工作半径）可以得出此时的起吊重量G=290T。
67.5/290=23.3%
根据DL5009.1-2014电力建设安全工作规程规定----两台及以上起重机械抬吊同一物件时，宜选用额定起重量相等和相同性能的起重机且各台起重机械所承受的载荷不得超过本身80%的额定载荷，由此可以得出250T汽车吊不能满足起吊要求所以应弃用此方案。
五、方案探讨
在完整分析了三角架翻转过程中的受力情况后，可采取有针对性的措施是在A点增加两根向左的钢丝绳，抵消翻转过84°后的向右的力矩，以卷扬机或手动葫芦调整钢丝绳长度，使三角架稳定地翻转、移动到指定位置。但是这种办法对于指挥协作要求极高，如果出现失误汽车吊将承受较大的侧向力处于非常危险的状态。
根据现场情况，可以考虑另一种更为稳妥的方案：在两根前撑杆上相应位置分别设置两个吊点，使用1台400t履带吊（配重175T），将三角架吊起平移，使前撑杆（A点）到达安装位置，穿入销轴，将横梁放置在辅助驳船上，将前铰座与基础预埋钢板焊接，然后解开前撑杆上的吊点，调整履带吊站位，使用履带吊吊起横梁，摆动吊臂，以A点为轴心，翻转三角架，使后拉杆到达安装位置，直接完成翻转安装工作。示意图如下：
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1.根据起重机所需要的起升重量及400T履带吊性能参数表可以得出此时的起吊重量满足起吊要求。
2.每个前铰座的设计工况受力如下表，完全可以承受三角架翻转过程中水平倾覆力矩的要求。
额定荷载工作状态 空载停机状态 吊臂放平检修状态
水平 垂直 水平 垂直 水平 垂直
168t 1365t 68t 351t 10t 82t
六、三脚架起吊方案
因原有起吊翻转方案已不适用于现场的实际要求，但目前三脚架已勉强完成了翻转，剩下的工作将是起吊和安装工作。下面将根据计算重新核算来进行选择吊机、吊具及吊点。
1.三脚架吊装的理论依据
1.1三脚架的重心位置：
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以铰点位置的中心为坐标原点，根据实体模型读出其重心位置 (13620,16560)
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1.2确定吊点及钢丝绳长度
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1.2.1根据上图可以计算出钢丝绳的长度为：
A、B两吊点处短钢丝绳的计算长度为12.2m
C、D两吊点处短钢丝绳的计算长度为25m
1.2.2计算钢丝绳的所受的拉力：
三角架自重：G=114t
钢丝绳重量：Gg=1.73t
吊耳及索具的重量Gz=1.45t
钩头重量：Gs=7t
Gz=G+Gg+Gz+Gs=124.18t 取Gz=124t
起重机所需要的起升力为F=Gz×1.1=136.4t 取F=137t
起重机为400t履带吊，起重机臂长54m，最大工作幅度12m，配重：175t，额定起重量156t。
起重机此时的负荷率为： =137/156=87.8%
钢丝绳的计算载荷，钢丝绳的计算载荷不计算钩头重量，则
Gj=(G+Gg+Gz)×l.l=130t
根据平衡原理：
可以计算出A向视图中的力F1=54t
根据A向视图的夹角可以计算出A，B吊点处钢丝绳所受的拉力
Na=Nb=cos17.5°×F1=28t
可以计算出B向视图中的力F2=79t
根据B向视图的夹角可以计算出C，D吊点处钢丝绳所受的拉力
Nc=Nd=cos9°×F2=40t
1.2.3根据钢丝绳受力大小选择钢丝绳的型号：
A、B吊点处12.2m长的钢丝绳所需最小破断拉力为Fb=Na×n=28×8=224t
C、D吊点处25m长的钢丝绳所需最小破断拉力为Fc=Nc×n=40×8=320t
根据钢丝绳样本选取50mm和70mm直径的钢丝绳(型号：6×19WSI-1770)。A，B两点各用一根50mm钢丝绳双重使用，C，D两各布置两个吊耳，用70mm的钢丝绳双重使用。
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1.2.4钢丝绳索具的选择
A、B处为各设一个吊耳，每个吊耳受28t拉力，因此此处选用55t卸扣
C、D处各设2个吊耳，每个吊耳受力为40t，因此此处选用55t卸扣
2.吊耳的选择
A，B两处吊耳尺寸如图
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吊耳采用40mm厚，材质为Q345C的钢板，两端肋板采用20mm厚150mm长，材质为Q345C的钢板，采用全熔透焊缝焊接。
C、D两处吊耳尺寸如图
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2.1计算A、B处吊耳的承载能力和焊缝的承载能力：
吊耳处拉板强度计算
每块拉板受力
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拉板宽
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拉板孔径
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拉板孔中心到底端高度
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拉板板厚
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采用Q345钢板
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水平截面A-A的内侧孔边最大拉应力
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安全系数：
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垂直截面B-B的内侧孔边最大拉应力
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安全系数：
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轴孔处平均挤压应力
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安全系数：
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焊缝计算：
焊缝的有效长度
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焊缝的有效高度
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焊缝的承载能力
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安全系数
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2.2计算C、D处吊耳的承载能力和焊缝的承载能力：
吊耳处拉板强度计算
每块拉板受力
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拉板宽
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拉板孔径
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拉板孔中心到底端高度
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拉板板厚
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采用Q345钢板
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水平截面A-A的内侧孔边最大拉应力
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安全系数：
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垂直截面B-B的内侧孔边最大拉应力
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安全系数：
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轴孔处平均挤压应力
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安全系数：
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吊耳强度和焊缝强度满足吊装要求：
根据现场实际情况及上述计算得出选用400T履带吊及适宜的吊具可以满足起吊需求。
七、结束语
综上所述，质量大、形状不规则、质量分布不均匀的大型钢结构在有限空间内翻转吊装时，有几个问题需要特别注意：一是准确计算钢结构重心；二是慎重确定翻转轴线或翻转点；三是选择适宜的吊车或吊装工具，履带吊的起重性能和带载行驶能力无疑是比汽车吊更好的选择；四是尽量能够模拟吊装过程，最好是三维模拟，在此基础上细化施工方案。采取哪种方案能使翻转过程安全、平稳地完成，需要综合考虑现场条件才能确定。
参考文献
[1]卜一德，起重吊装安全及计算技术.中国建筑工业出版社，2008,6.
[2]《建筑施工技术无师自通丛书》编委会.结构吊装工程施工技术.化学工业出版社，2009，9.