王曾蘭

（杭州國電機(jī)械設(shè)計研究院有限公司，杭州310030）

1 概述

沙沱升船機(jī)采用鋼絲繩卷揚(yáng)全平衡垂直提升型式，按一次通過500t 級的機(jī)動單船設(shè)計，最大提升高度75.38 m。沙沱升船機(jī)工程下閘首工作門布設(shè)在船廂室下游用于當(dāng)水和下游對接用。下閘首工作閘門外形尺寸為19.7m×17.76m×3.5m，總重328.8399t。主要由U 型門體結(jié)構(gòu)、臥倒小門、閘門液壓啟閉機(jī)、臥倒小門液壓啟閉機(jī)、臥倒小門鎖定油缸、大門鎖定裝置、大門鎖定油缸、正反向支承、止水裝置、電氣設(shè)備等部件組成。受閘門運(yùn)輸和吊裝的影響，閘門在工廠分6 節(jié)U 型門體結(jié)構(gòu)制作，然后運(yùn)輸至現(xiàn)場門槽內(nèi)拼裝成整體。各分節(jié)參數(shù)如表1所示。

表1 下閘首工作閘門各分節(jié)設(shè)備技術(shù)參數(shù)

2 現(xiàn)場施工條件

升船機(jī)下閘工作門槽在通航建筑物下游側(cè)，閘門需要穿過EL377m 高程吊物孔經(jīng)過6 層疏散平臺落至306.5m 高程鎖定梁上拼裝，而EL377m 永久吊物孔尺寸為13.9m×7.85m，各層疏散平臺（EL371、EL365、EL359、EL347、EL341、EL335m）每層間隔6m 一層且平臺間距只有13m。下閘首工作閘門最大分節(jié)尺寸為19.6m×3.42m×3.45m，設(shè)備無法按傳統(tǒng)吊裝方法水平橫向吊裝就位。

3 吊裝方法及步驟

基于現(xiàn)場空間受限，采用傾斜抬吊方式進(jìn)行吊裝[1-2]。施工現(xiàn)場吊裝設(shè)備有一臺1250kN/2×150kN 橋機(jī)，汽車吊無法進(jìn)入且站位空間不夠。根據(jù)這些情況，現(xiàn)場利用1250kN/2×150kN橋機(jī)在其大梁上布設(shè)一臺5t 卷揚(yáng)機(jī)和一套50t 滑輪組與橋機(jī)小車配合采用四吊點(diǎn)斜向抬吊就位，如圖1所示。用于大件U型門體結(jié)構(gòu)（三）（四）（五）（六）四件的吊裝就位，其他設(shè)備尺寸均小于吊物孔尺寸，可使用橋機(jī)通過吊物孔直接吊裝就位。

3.1 5t 卷揚(yáng)機(jī)和50t 滑輪組的布設(shè)

5t 卷揚(yáng)機(jī)布設(shè)在橋機(jī)兩根大梁的左岸側(cè)，加固牢靠。懸掛滑輪組吊梁擺放在大梁小車軌道上離閘門中心標(biāo)記點(diǎn)偏左岸1.983m 處，并在鋼梁左側(cè)2.5m 范圍內(nèi)的橋機(jī)小車軌道上涂上潤滑脂，方便鋼吊梁滑動。

3.2 吊裝過程簡述

首先將閘門門葉吊橫向擺放在吊物孔上，在閘門上離閘門中心4.4m 處對稱焊接4個吊耳，采用4 點(diǎn)懸掛。

將滑輪組和橋機(jī)大鉤分別懸掛閘門的左右側(cè)吊點(diǎn)上?；喗M和橋機(jī)同時緩緩升起離地約0.5m 后，滑輪組不動，橋機(jī)繼續(xù)起升至閘門與地面成43°夾角后。此時閘門的左端已在吊物孔上方，滑輪組鋼繩下落，隨后橋機(jī)大鉤跟隨下落。待閘門下落至EL377 設(shè)備層樓板以下，形成65°夾角后，橋機(jī)大鉤和滑輪組同時下落，速度保持一致。

圖1 閘門吊裝示意圖

待閘門下落到EL329 高程后，滑輪組停止下落，橋機(jī)大鉤繼續(xù)下落約3m 后，橋機(jī)小車和滑輪組吊梁同時向左岸移動，當(dāng)?shù)趿旱介l門孔口中心標(biāo)記點(diǎn)的距離為4.4m 后，停止移動。繼續(xù)下落橋機(jī)大鉤，待閘門水平后，橋機(jī)大鉤和滑輪組同時緩慢勻速下降，平穩(wěn)落放在大門鎖定梁上，完成一節(jié)門葉的吊裝，其余各節(jié)相同方法吊裝。

4 吊繩、牽引繩、卷揚(yáng)機(jī)和滑輪組、吊梁的選擇

4.1 吊繩的計算

下閘首工作閘門門葉為超長、超寬、超重大件，最長為19.6m，高3.45m，寬3.42m，最大單件重量62.2t，吊裝時采用四點(diǎn)吊裝[3]。吊裝鋼絲繩選擇兩對四股Ф43mm6×37+1 鋼絲繩，破斷拉力S 為118.5t。

四股吊裝鋼絲繩的破斷拉力S=4×118.5t=474t。

鋼絲繩安全系數(shù)K=S/P×λ×r（式中K 為安全系數(shù)，S 為破斷拉力，P 為吊物最大重量，λ 為動載系數(shù)，r 為不均系數(shù)）。

K=474/62.2×1.1×1.2=5.77（大于5 倍）。

四股Ф43mm6×37+1 鋼絲繩滿足最大件62.2t 的吊裝要求，具備本工程使用條件。

4.2 滑輪組牽引繩的計算及卷揚(yáng)機(jī)、滑輪組的選擇

本工程最大單件重量62.2t，采用滑輪組與橋機(jī)小車抬吊，動載系數(shù)取1.1，不均系數(shù)取1.2，單吊點(diǎn)承受的重量為62.2 /2×1.1×1.2=41.1t，可選用的滑輪組為五輪，十繩50t 滑輪組，牽引鋼絲繩選用φ21.5mm6×37+1。

滑輪組提升時需要的拉力P=重物載荷×載荷系數(shù)。

十繩50t 滑輪組查表得知載荷系數(shù)為0.12，

P=41.1×0.12=4.93t

牽引力為4.92t，選擇5t 卷揚(yáng)機(jī)滿足工程使用條件。

φ21.5mm6×37+1 鋼絲繩破斷拉力為29.6t。

牽引鋼絲繩安全系數(shù)K=S（/P×λ）（式中K 為安全系數(shù)，S為破斷拉力，P 為吊物最大重量，λ 為動載系數(shù)）。

K=29.6/(4.93×1.1)=5.46（大于5 倍）滿足本工程使用條件。

4.3 吊梁的計算

橋機(jī)小車軌道跨距為3400mm，吊裝橫梁選擇兩根I40a工字鋼組焊成整體，橫梁長度定為4m。I40a 工字鋼WX=1090cm3，t=10.5mm，IX/SX=341mm。

單吊點(diǎn)受力：單節(jié)門葉最大重量為62.2t，動載系數(shù)取1.1，不均系數(shù)取1.2。

P=62.2/2×1.1×1.2×9.8=402.31kN

MX=1/4P×l=1/4×402.31×3.4=341.964kN·m

σ=MX/WX=341.964×106/1090×2×103=156.864N/mm2

剪應(yīng)力V=402.31/4=100.578kN

τ=VSX（/IX×t）=100.578×103/(10.5×341)=28.09N/mm2

Q235 鋼板許用拉應(yīng)力為215N/mm2，許用剪應(yīng)力125N/mm2。因而兩根I40a 工字鋼作為吊裝橫梁是安全的。

5 結(jié)語

下閘首工作閘門分節(jié)最大的長度19.6m和重量62.2t 主要技術(shù)難點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)：受現(xiàn)場通航建筑物的影響，吊裝空間有限，高揚(yáng)程，采用傾斜抬吊的方法進(jìn)行吊裝。抬吊設(shè)備為現(xiàn)有的橋機(jī)和卷揚(yáng)機(jī)，卷揚(yáng)機(jī)布設(shè)在軌道梁上，并自制吊梁，比租賃汽車吊抬吊大大節(jié)約了施工成本和時間。此吊裝方法為升船機(jī)高揚(yáng)程、空間受限等吊裝環(huán)境提供參考。