吴凯峰

（中船第九设计研究院工程有限公司，上海 200090）

造船门座起重机是造船的关键设备，往往具有外形尺寸大，自重重的特点。以某船厂大型门座起重机需进行整机吊装移位为例，该起重机最大高度约110m，自重约1000t，限于现场土建及码头条件，拟采用浮吊进行移位。本文介绍了门座起重机整机吊装中对下支承的连接与保护方法，对相关部件的验算及校验。门座起重机总体形式见图1 所示。

图1 门座起重机总体形式

1 吊装方案的确定

对于这种门座机的吊装移位，常规采用两大部分吊装的形式，即转盘以上部分和转盘以下部分拆分吊装。但采用该方式的话，需将下转柱割断，有结构破坏大，施工周期长的缺点。为了减少对起重机现有结构的破坏，缩短施工周期，采用整机吊装的方式进行移位。考虑到本起重机重心较高（距轨面高度约34m），决定将整机吊装吊耳布置在转盘面上，以保证整机重心在吊耳下方，确保起重机在吊装过程中的稳定。

2 下支承面临的问题

由于本起重机为八杆门架形式，采用下支承承载旋转部分的自重垂直力和倾覆力矩产生水平支撑力。下支承形式见图2 所示。下支承内为调心推力滚子轴承，该型轴承可以承受垂直压力和水平力，但不能承受垂直拉力，而在吊装过程中恰恰需利用上部结构拉起起重机的门架和大车，因此需解决吊装过程中下转柱与门架的连接问题，并确保下支承轴承不会由于吊装过程中的冲击力而损坏。

3 下支承连接与保护方案

对于下转柱与门架的连接，常规可以采用刚性斜撑杆，通过焊接将两大部分连接成整体。但是由于轨道方向和浮吊起重能力的原因，该起重机在移位到码头上后，还需要将旋转部分旋转90 度，二次起吊才能顺利落轨，因此需要能将连接快速解除并重新固定的连接方式，焊接的方式显然不利于缩短施工周期。采用在下支承处焊接上下两个法兰面，采用螺栓连接的方式连接下转柱和门架。法兰面螺栓连接既可承受垂直方向的拉、压力，也可承受弯矩和水平力，可有效连接下转柱和门架，并保护下支承。由于法兰面需现场焊接，其平面度无法保证，需在法兰面间留有一定间隙，采用垫板塞实，解除螺栓后将垫板抽出，即可保证旋转时法兰面间不会干涉。

图2 下支承形式

4 连接螺栓的验算

为便于90 度转向后的重新连接和固定，拟采用36个M30，8.8 级的螺栓作为法兰连接螺栓，螺栓预紧力Pg=250kN。此时螺栓群需承受整个门架和大车部分的自重，以及结构偏心、风力和水平加速度所产生的倾覆力矩。门架及大车部分自重为340t，偏心、风力和水平加速度产生的倾覆力矩为125tm，取浮吊起升动载系数φh=1.1。

垂直力产生的单个螺栓拉力

倾覆力矩产生的最大单个螺栓拉力Pt2=M·Lmax/ΣLi2=125×9.8×1.1×1415/38042275=50.1kN

外载荷产生的最大螺栓拉力Pt=Pt1+Pt2=101.8+50.1=1 51.9kN<0.7Pg，检验通过。

5 下转柱法兰校验

采用Ansys Workbench 16.0，建立下转柱端部结构、连接法兰和加固结构模型进行复核计算。下转柱顶端固接约束，在连接法兰上加载门架和大车部分的自重载荷和倾覆力矩。计算结果请见图3 所示。

图3 下转柱法兰应力云图

忽略开孔处的应力集中，主体最大应力约为155MPa，小于许用应力219MPa，计算通过。

6 门架法兰校验

采用Ansys Workbench 16.0，建立门架结构、连接法兰和加固结构模型进行复核计算。

下转柱顶端固接约束，在连接法兰上加载门架和大车部分的自重载荷，并按垂直主梁或沿主梁分别加载倾覆力矩。

忽略局部应力集中，主体最大应力约为149MPa，小于许用应力219MPa，计算通过。

图4 力矩沿主梁时门架及法兰应力云图

7 结语

采用此方式进行连接，两天即完成该门座起重机的整机移位工作，并经现场检验和试车，下支承工作正常，各结构均未发生破坏。此类吊装风险较高，在设计下支承法兰连接加固时，需考虑门架和大车等下部自重，以及自重偏心、风力和水平加速度产生的倾覆力矩，确保连接强度足够。由于安装法兰的现有结构表面为非机加工面，需在法兰间留一定间隙，避免在旋转时产生干涉，间隙内采用垫板塞实，保证法兰螺栓预紧可靠。在现有结构上还需根据法兰尺寸进行适当加固，以确保原有结构的安全。利用法兰连接的方式，确实可靠连接结构并保护下支承，安装和加固的工作量小，且便于解除及重新固定，能极大地缩短施工周期并节省施工费用，值得参考和借鉴。