中国水利水电第十六工程局有限公司 福建福州 3530003
摘要：在水电站技术改造项目施工中，大型设备的更换往往受场地、构造物的功能限制而无法使用大型吊装设备，为此，传统的工艺又被摆上了现代化施工的篮子中。本文介绍了塔吉克格拉夫纳亚水电站技术改造项目采用自制起重门架替代大型起重设备的方案选型、机具设计、吊装施工的工艺过程。
关键词：格拉夫纳亚；桥机改造；起重门架；施工技术
一、背景
塔吉克斯坦格拉芙纳亚水电站于1960年建成，经历近48年的运行，该电站的设备，部分建筑物等已达到使用年限，需要更换或改造升级。
2016年，塔吉克斯坦格拉芙纳亚水电站在亚洲开发银行的帮助下开始技术改造，而作为电站技术升级改造内容之一的厂房250t/30t桥机项目受厂房屋顶高度与上游面交通桥梁承载力限制，重达47吨的桥机小车无法采用大型起重设备吊装，必需采用一种简易、安全的设备替代现有的吊装设备来完成厂房桥机更换。经充分的现场调查，施工单位拟定设计制造了简易重门架来完成厂房桥机的更换安装。
二、方案设计
1.总体方案
1.1在双梁桥机两侧大梁上各设置一根7.2m长的支腿，支腿采用Φ529*10的无缝钢管；钢管下端焊接在特制的支腿底座上，支腿底座采用抱箍形式，用螺栓连接紧固在桥机两侧大梁的上翼缘板上（如图1所示），钢管上端穿过厂房钢屋架及混凝土楼板距楼板面约1.2m。
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图1
1.2 吊装方案
在现有桥机两支腿上安装门机，使用门架上的卷扬机将小车起吊至离轨顶150mm高度，人工旋转90°。然后卷扬机将小车从桥机双梁之间的位置缓慢下放至离安装间地板一定高度。50t平板车倒退至小车正下方，将小车落放到平板车上，拖运至指定存放点。
2.门架设计
2.1门架支腿
在双梁桥机两侧大梁上各设置一根7.2m长的支腿，支腿采用Φ529*10的无缝钢管；钢管下端焊接在特制的支腿底座上，支腿底座采用抱箍形式，用螺栓连接紧固在桥机两侧大梁的上翼缘板上，钢管上端穿过厂房钢屋架及混凝土楼板距楼板面约1.2m。
2.2支腿受力计算
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根据单跨钢架计算公式：
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=1.35×108N·mm
式中：
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=255023N，
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，
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其中：I2—主梁截面惯性矩
I1—支腿截面惯性矩
l=8.7m，h=7.2m
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2.2.1支腿截面计算
支腿截面直径R=264.5mm，t=10
截面惯性矩Ix=Iy=618238176mm4
截面抗弯模量W=2076340mm3
支腿截面积A=16305mm2
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96MPa
2.2.2支腿上端弯曲应力计算
2.2.2门架横梁：
2.2.2.1采用长8773mm，高800mm，宽300mm的工字钢两根作为门型吊架的横梁，两根工字钢平行摆放，中心间距1041mm，两根横梁架设在两根支腿的支座上并通过螺栓紧固连接。
2.2.2.2起吊架主梁自重重载荷（TL），包括起吊架及安装在起吊架上设备重量，TL=22KN。
起升载荷及吊具重量（LL）LL=400kN。
LL=400kN
2.2.2.3起吊架主梁应力计算
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主梁截面计算
翼缘板厚度δ=26mm
翼缘板宽度 b=300
腹板厚度δ1=14mm
腹板高度 h=748
截面惯性矩Ix=2.66 x109mm4
截面抗弯模量W=6.46x106mm3
2.2.2.4 主梁内力计算
起升载荷 LL=40000*9.8 KN
P=1.25×40000×9.8=490000
跨中弯矩
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980000000N·mm
2.2.2.5主梁自重载荷计算
q=22000/8000=2.75N/mm
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2.2×107 N·mm
2.2.2.6主梁强度计算
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1.002×109 N·mm
155MPa
2.2.2.7 刚度计算
钢材弹性模量E=2.06×105N/mm2
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跨中静挠度
9.5mm
许用刚度
[f]=8000/800=10mm
经计算支腿、横梁均满足起吊要求。
三、吊装施工
1.吊装施工顺序：门型起吊架安装-旧小车拆除（包括，主、副钩及行走机构除）-新小车吊装-辅助设备安装。
2.门架安装。
采用25吨吊车在坝顶将门架安装就位，并检测各焊点，各构件位置是否准确，启升机构是否安全可靠。
3.旧小车拆卸
3.1将桥机停放至选定施工作业区域
首先将桥机大车行驶至厂房左侧端头，小车行驶至距上游侧行程限位1.5m位置。然后将主钩、副钩下落放置厂房安装间地板上并拆卸。
3.2横梁、支腿等材料使用50T汽车吊吊放至厂房屋顶施工作业区域。
3.3卷扬机布置
使用50T汽车吊将5t卷扬机吊放至门型吊架横梁中间位置，在横梁中间腹板处开孔，孔径Φ=80mm作为吊耳挂点。卷扬机施工用电从坝顶门机供电系统上接取。
3.4在小车四个角上各布置一个吊耳，吊耳采用δ=30mmQ235钢板制作。
3.4.1设备到货卸车
将小车用平板车拖运至厂房安装场，平板车停放在门型吊架正下方。使用门型吊架将小车起吊一定安全高度后，平板车驶离吊装作业范围。
3.4.2新小车吊装
新的小车外形尺寸：全长7.7米，宽3.9米（详见厂家设计图纸），桥机双梁内测跨距4.65米，新小车直接使用门型吊架从双梁间的空间进行吊装。
3.5吊索、吊具以及钢丝绳穿绕好后，使用卷扬机试起吊小车，观察起吊设备的安全性能。若无其他异常状况，说明安全性能良好，满足起吊安全要求。然后将小车稍微吊起，至小车行车轨.道无承压且小车轮子未脱离轨道即可。
3.6小车部分机构拆卸
在小车的四个角上布置4台15t千斤顶，使用千斤顶将小车整体抬高5mm。开始拆除小车轮子、部分栏杆、走台板、爬梯以及行走机构和减速箱。
3.7使用卷扬机将小车起吊至离轨顶150mm高度，人工旋转90°。然后卷扬机将小车从桥机双梁之间的位置缓慢下放至离安装间地板一定高度。50t平板车倒退至小车正下方，将小车落放到平板车上，拖运至指定存放点。
3.8质量控制
1）门架制作构作使用的主材和辅材，必需按设计取材，其机械性能和化学成份应符合技术规范要求；2）必须按照图纸要求进行制作、安装，不得随意更改作业流程，改变门架构件的位置，吊点等；3）门架在安装过程中，及时对每道工序如：焊接、涂装、安装偏差以及试验和试运转成果等的质量进行检查评价，并作好记录。
3.9安全注意事项
3.9.1安装前必须对所有施工人员进行技术交底，说明工艺流程与安全注意事项，参加吊装人员必须严格执行吊装作业安全技术规程；
3.9.2作业前，应对门架、吊具、索具、安全装置等进行检查，确保其位置与设计相符，质量达标，处于完好状态；
3.9.3起吊前应进行试吊，试吊中检查全部机具、支腿、横梁等的受力情况，发现问题应将吊物放回地面，排除故障后重新试吊，确认正常后方可正式吊装；
3.9.4起重、指挥、操作人员使用统一信号，严格遵守操作规则和安全规范；
3.9.5安装过程中确保起吊钢索始终保持垂直，保持货物就在吊臂的正下方；
3.9.6当起重臂吊钩或吊物下面有人，吊物上有人或浮置物时，不得进行起重操作；
3.9.7 构件起吊后，要慢、稳、徐徐上升、缓慢转动，确保构件在空中平稳起落，就位无冲击，确保永久设备不受损害。
3.9.8 构件就位后必须检查是否按图落位，及时调整偏差，只有在确保安装到位，固定牢靠的情况下方可脱钩；
3.9.9整个作业过程中严禁无关人员入场，并保证应急预案有效。
四、结论
4.1本项目施工解决了水电站技术改造项目受地形、构造物限制，大型吊装设备无法布置的问题，安全可靠的完成进度中控制项目的改造。
4.2本项目的成功经验，拓宽了施工项目的吊装手段，对项目在成本控制、施工技术管理上提供了思路。
参考文献：
[1]起重机设计规范.GB/T 3811-2008
[2]张质文.起重机设计手册中国铁道工业出版社出版1998