浅论阿尔塔什水利枢纽主电站桥机安装吊车选型

浅论阿尔塔什水利枢纽主电站桥机安装吊车选型

田旭鹏白绪长

（中国水利水电第五工程局有限公司 四川成都 610000）

摘要：桥机作为水电站机电厂房内不可或缺的起重设备，主要承担主厂房内水轮发电机组及其辅助设备的安装吊装以及检修吊装工作。阿尔塔什水利枢纽主电站厂房内布置有2台250/100/10t电动双梁单小车桥式起重机。桥机安装受制于主厂房安装间实用面积小与安装间楼板结构受力等因素限制。桥机安装起吊设备选择必须经过详细的技术计算复核与经营最优分析，方可确保桥机顺利经济的安装。

关键词：桥机、安装、吊装、受力、限制、起吊设备

概述

阿尔塔什水利枢纽是塔里木河主要源流之一的叶尔羌河流域内最大的控制性山区水库工程，位于喀什地区莎车县霍什拉甫乡和克孜勒苏柯尔克孜自治州阿克陶县的库斯拉甫乡交界处。工程任务以防洪、灌溉为主，兼顾发电等综合利用。水库总库容22.49亿m3，正常蓄水位1820m，最大坝高164.8m，主电站装机容量700MW。主电站厂房设计安装2台250/100/10t电动双梁单小车桥式起重机，主要担负主电站主厂房4台水轮发电机组及其辅助系统设备的安装、维护和检修的吊装任务。

安装参数

250/100/10t-22.0A3电动双梁单小车桥式起重机在主厂房安装间段进行主梁拼装以及吊装安装。安装间长32.7m、宽23.5m、地面高程▽1617.00m，轨顶高程▽1631.30m，安装间地面至桥机轨道高差14.3m，上下游轨距23.5m，安装间进场大门为9.5m。

安装间底部为透平油室与空压机室，根据结构设计相关要求，安装间地面的均布荷载受力为130Kn/㎡。

桥机大梁为分两段到货，组装成整体后实际最重的一根主梁约39t，另外一根约为37t。

吊装设备选取

根据不同吨位汽车吊对比，拟选用130吨汽车吊进行吊装安装最佳，130t汽车吊吊钩及钢丝绳重量按0.5t计算，根据安装间布置规划，吊车幅度选8m，吊臂长度30.5m，按1.1倍安全系数计算总荷载为43.45t，吊装重量为44t＞43.45t，初步计算满足设备安全吊装要求。

吊装钢丝绳及卡环选取

（1）桥机大梁吊装参数校核

每个桥机大梁厂家设计4个吊点（见图-1），每个吊点钢丝绳采用单根使用，钢丝绳选取按最重件39t计算，选取钢丝绳与垂直方向夹角为30°，由于A、B、C、D吊点均为对称点，受力均匀，则4根钢丝绳与垂直方向均为30°。

桥机主梁吊装钢丝绳按最重件39t校核，另一瓣重量约37t，用同样的钢丝绳吊装，故不再进行钢丝绳校核。

1）吊装大梁（大梁、台车组）时钢丝绳受力计算及选型：

钢丝绳承受拉力计算S=（Qg/n）×（1/cosβ）

=（43.45×9.8&pide;4）×（1&pide;cos30）

=122.92KN

式中S—单根吊索承受的拉力（KN）

Q—吊重的重量（43.45t）

g—重力加速度，g=9.8m/s2

β—钢丝绳与垂直面夹角（按30°计算）

钢丝绳最大许用拉力计算：[S]≤P/K≤1030/8≤128.75KN

式中[S]—钢丝绳许用拉力（KN）

P—钢丝绳破断拉力（KN）

K—钢丝绳的安全系数

以上钢丝绳最大许用拉力计算中，钢丝绳破断拉力值1030KN取值φ42mm直径、破断拉力6×37钢丝绳（1700MPa级）的破断拉力值，安全系数取吊索时的安全系数8倍。经以上计算，若采用φ42mm直径、破断拉力6×37（1700MPa级）的钢丝绳，许用最大拉力为128.75KN，而主梁组吊装时，钢丝绳吊重后实际受力为122.92KN，满足安全吊装要求。

综上所述，本次桥机大梁吊装钢丝绳选取φ42mm直径、破断拉力6×37（1700MPa级）的钢丝绳4根，单根钢绳长度14.2m。

2）桥机大梁（大梁、台车组）吊装方案综合分析

桥机大梁吊装时，拟选用QY130K汽车起重机，需用参数为吊装幅度8m，选用30.5m臂长，最大吊装重量为44t，吊臂允许仰角60°～80°。

大梁实际吊装时，重39t，幅度8m，需用臂长约30m，吊臂仰角75°。

根据上述2组数据对比，上述方案满足大梁安全吊装要求。

（2）卡环的选择计算

1）小车吊装重量计算

吊装质量最大拉力为122.92KN，卡环的允许荷载[FK]=40d2,拟选用14.0型卡环，查《路桥计算手册》15-15表d=56mm。

[FK]=40×562=125.44KN＞122.92KN满足要求

因此，汽车吊吊装时采用14.0型卡环。

吊装抗倾覆验算

为保证汽车吊在吊装过程中的稳定，需要进行抗倾覆计算，需要使稳定力矩大于倾覆力矩，以桥机最重、最大件大梁为验算对象，查《起重机设计规范》可知：

∑M=KGMG-KQMQ-KWMW≥0

式中KG——自重加权系数，取1

KQ——起升荷载加权系数，取1.15

KW——风动加权系数，取1

MG——汽车吊自重

MQ——起升荷载

MW——风动荷载对颠覆边的力矩，N.m

图中:G——汽车吊自重，取值100t

Q——起升物重量，取值39.5t

W——风动荷载，按起升物重量的20%考虑

a——汽车吊重心至支脚倾覆支点的距离，支腿全伸8.5m，故a取4.25m

R——汽车吊工作半径，最大取8m

h——风动荷载合力点高度（14.3+0.2+2.15/2=15.575m）

∑M=KGMG-KQMQ-KWMW=1×1000000×4.25-1.15×395000×（8-4.25）-0.2×395000×15.575=1316137.5N.m＞0

故稳定性满足要求。

吊装地基承载力验算

汽车吊布置在安装间中心位置，支腿位置布置到安装间下部立柱处，增大地基承载力，设计给定的地基承载力为300KN/m2。汽车吊布置图见图-6

汽车吊工作时最不利的情况是3点着地，也就是3个支腿支持着整个吊车的重量（包括汽车吊自重及荷重），即：

单个支腿最大支承力=1/2（G+Q）=1/2（100+39.5）=69.75t

式中：G——汽车吊自重，按130t汽车吊验算，为100t

Q——汽车吊最大荷重，为39.5t

汽车吊对地基的受力

单个支腿最大支承力/S=69.75/2.5=27.9t/m2=279KN/m2＜300KN/m2

式中:S——支腿着地面积。

单个支腿最大承载力小于设计给定的地基承载力，故满足吊装要求。

费用计算

130t汽车吊从喀什到阿尔塔什主电站工地130t进退场费用为10万元，台班费用1.2万元/每台班，计划使用3天，总费用13.6万元；

总结确认

结合阿尔塔什主电站桥机安装现场实际情况，对吊装钢丝绳、卡环选择，对吊装抗倾覆与安装间地基承载力的验算与计算，对吊装直接费用分析，阿尔塔什水利枢纽主电站2台250/100/10t电动双梁单小车桥式起重机采用130t汽车吊进行安装吊装实惠可行。