吊装现场临时承载梁加固方法探讨

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　　摘  要：在电厂安装施工中，大件吊装和大型塔吊的安装常常借用永久结构，对梁进行临时加固，需要对锅炉钢架立柱、除氧间平台梁等的受力进行校核，对强度不足的梁、柱等做临时加固处理。临时加固既要满足梁在吊装阶段的强度要求、力求加固工艺简单、结构安全，又要保护梁的原有结构和形态，吊装完毕恢复原状实施有关方案。该文结合现场实践，介绍了两类4种临时加固方法，对有关计算、加固注意的问题和选择利弊做了分析和探讨。
　　关键词：起重  临时承载梁  加固
　　中图分类号：TU74    文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）11（c）-0066-02
　　1  常见加固方法
　　1.1 设置临时支撑传递承载梁受力
　　1.1.1 采用临时立柱支撑补强承载梁强度的不足
　　在水平拖运高加等大件时，需要借用厂房主梁作为支撑铺设拖运梁和轨道，在有些时候承载梁强度不足时，采用在梁的下方加临时立柱支撑的方法来满足吊装时的强度要求。
　　某电厂高加位于厂房6.3m层，采用双机抬吊，然后引拖就位方案，需要先将高加一端就位在厂房扩建端第一根主梁上，经计算该梁不能满足承载要求，采用在地面铺设路基板，在路基板和承载梁之间加H型钢承重的加固方案。
　　对临时支撑稳定性进行验算，H200×200×8×12力学参数，惯性半径iy=507mm，截面积A=6208mm2，长度系数u=1，长度L=5400mm，则长细比λ=107<150。查表得，B类截面轴心受压稳定系数φ=0.511，=147，计算通过。
　　安装时将主梁集中受力点位置加两道筋板，防止翼缘板变形;在集中受力点下方设置临时支撑立柱，两端焊接端板保证支撑受力均匀;支撑上下两端与主梁和路基板顶紧后间断焊接。
　　该方法安装工艺简单，作为支撑的材料可以临时代用或使用废料，较为经济。但使用时一方面要考虑将两端顶紧，必要时用垫铁、铁片等适当处理，保证柱端稳定和力的传递;另一方面要注意路基板下方基础的处理，一般情况该位置设计有混凝土地梁，要明确地梁的允许受力，在受力不允许时，要对回填土进行处理，压实垫平，使得路基板受力均匀并防止受力后下陷。
　　1.1.2 塔吊附着点立柱间采用加横梁的方法传递附着力
　　锅炉安装施工采用附着式塔吊，塔吊分多层附着在锅炉钢架的立柱上，一般将附着点位置在炉架上下层之间的立柱简化为梁进行强度校核。在单根柱强度不足时，采用在锅炉钢架同排同高度两个立柱之间加横梁（或钢管）的方法，将连接横梁和两个立柱的连接点设定为刚接，附着力由两根立柱分担，两根立柱的受力分配由惯性矩比来决定。
　　某项目60t塔吊附着在锅炉K3、K4柱上，其中一层附着点位置在35.9m（32.25m层与42.75m层之间），立柱（K3/34.6轴）为H型钢H412×400×14×26，垂直于型钢力学强轴方向的附着力为550kN，立柱的高度为10.5m，对该立柱的强度进行校核。将该立柱设定为一端固定、一端简支的梁计算。弯矩Mmax=60.85×107Nmm，剪力Q=45.78×107N，则正应力σ=147.9MPa，切应力τ=86.3MPa，复合应力Σσ=210.2MPa，在复合应力作用下，该立柱在该方向上强度不足。
　　在该立柱和相邻立柱（K3/27.6轴，H型钢H500×720×
　　40×70）间加一φ219×8的无缝钢管连接，在立柱节点位置打抱箍，钢管连接在抱箍上，不对立柱造成伤害，但抱箍四面与立柱顶紧后焊接。计算两个立柱的惯性矩，根据惯性矩大小分担受力，则两根柱子分别受力为F1=80kN，F2=470kN。最后复算两立柱强度、校核连接钢管的强度和稳定性足够。
　　1.2 采用截面补强的方法，提高梁自身的力学性能
　　1.2.1 截面内补强
　　在一些剪应力过大或者正应力接近允许应力的场合，可以采用在型钢截面内焊接钢板的方式，适当提高型钢的力学性能。H型钢规格为H410×450×16×25，计算校核时发现切应力超过限值。根据工字型截面上的剪力几乎全部由腹板承担的力学原理[1]，在原来腹板的两侧对称安装两块等厚度“腹板”，通过提高腹板的截面积减小切应力，同时也适度提高了梁的整体力学性能。
　　1.2.2 截面外补强
　　该方法就是在承载梁原来截面的基础上，通过增加新的截面提高梁的力学性能以满足强度要求。如某电厂除氧器安装项目，除氧器布置在39.3m层K0-K1排、G2-G5轴之间，在G2-G7梁上铺设引拖梁，将除氧器自G7轴向G2轴引拖就位，G7钢梁原截面为H700×300×10×16型钢，梁的长度为10.5m。
　　此种方法通过增加工字型梁高度（腹板高度）的方式，大幅提高了梁的力学性能，加固前后力学性能对比如表1。通过计算对比可以看到在两个集中力区间焊接增加T型结构，满足吊装时临时承重的安全要求，同时考虑到加固后梁腹板的高厚比超过临界值，因此，在新增的T型结构上每隔1m对称布置横向加劲肋，以保证梁的局部稳定性。
　　该方法通用性强，可以作为增强梁力学性能的常用方法，但是无论是安装还是施工后拆除工程量都较大;安装工艺较为复杂，尤其像案例中在翼板下方焊接采用仰焊的方式，焊接较为困难，必须加强安装质量控制。
　　2  结语
　　上述实例都来源于现场实践，是结合现场实际条件、因地制宜的结果。在起重吊装作业对永久结构梁进行临时加固时，还要遵守有关规范的要求，方案应得到原设计单位的认可或者将方案作为一种优化的建议与原设计单位会商。另外，该文只介绍了梁的加固方案，梁的节点必须同时进行核算，满足承载要求，保证吊装作业安全，这是必要和前提条件。
　　参考文献
　　[1] 金康宁，谢群丹.材料力学——21世纪全国应用型本科土木建筑系列实用规划教材[M].北京：北京大学出版社，2006.
　　[2] GB 50017-2003，钢结构设计规范[S].北京：中國计划出版社，2003.
　　[3] 周仁忠，郭劲，曾健，等.大跨径钢箱连续梁桥临时结构加固计算[A].第十九届全国桥梁学术会议论文集[C].2010.
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