细长杆件设备整体吊装受力分析与加固方法

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1、细长杆件设备整体吊装受力分析及加固措施摘要：细长杆件设备吊装施工过程中，由于设备长与径之比较大，壁板又较薄，设备整体吊装刚度不足，不采取一定的措施，容易引起弯曲变形损坏设备。本文对细长杆件设备整体吊装受力进行分析，同时对吊装过程中的具体预防措施、操作方法作了针对性的阐述。关键词：细长杆件整体吊装弯曲变形预防措施1、绪论随着社会的发展，石油化工工程建设项目日益大型化和规模化，高大设备的出现越来越多；更由于土地的控制使用，使得设备向高空纵深设计成了必然趋势。因此，大型细长杆件设备不断在施工中涌现，给施工现场吊装增加了一定的难度。在这种情况下，细长杆设备现场能否顺利吊装就位，对于工程进度、质

2、量等有着至关重要的意义。对于细长杆件设备采取立式空中组对还是卧式组对整体吊装一次性就位，选择不同施工方案有着不同的特点。采用卧式组对后整体吊装的方案相对于立式空中组对，具有如下优点：1、采用卧式组对整体吊装，设备在地面组焊成一个整体，组对、焊接、无损检测、热处理等工作容易展开，施工高空作业少、施工安全系数大、施工质量有保障。2、对于气液混合设备或纯气相设备采用卧式组对整体吊装，设备的水压试验可在地面卧式状态下进行，设备基础不需要承受分段空中组对后水压试验额外加给基础载荷，从而使设备基础不需要设计得过大，同时，减少地基极限承载力。3、采用卧式组对整体吊装，可以大幅度的缩短施工时间，从而确

3、保了工程施工进度。4、采用卧式组对整体吊装，附塔管线及电气仪表附塔金属结构可以同时施工，降低后续专业施工高空作业难度。工程项目中有些细长杆件设备设计所选用材料的材质、规格符合工艺要求，却满足不了整体吊装抗弯所需的强度。因此，在整体吊装细长杆件设备过程中，抗弯加固措施又成了吊装成功的关键因素，也是施工单位因吊装而进一步深化设计的要求。本文所述为整体吊装的细长杆件设备，通过受力分析计算后，当强度满足不了吊装所需强度时的具体施工方法。其施工程序为：细长杆件设备吊装过程的受力分析，分析结果与其材质性能做比较，加固措施选择，加固措施与吊装工序的实施。2、细长杆件设备吊装过程受力分析在整个吊装过程

4、中，细长杆件设备自身的受力状况不断的发生变化。从最初时的水平卧式状态至刚刚离开地面，设备的重量分别由主吊及溜尾吊承担，主吊及溜尾吊所承担的重量近似等于塔自身重量的1/2。在设备由卧式水平至垂直就位的过程中，主吊的受力逐渐增加，溜尾吊的受力逐渐减小。当设备处于垂直状态时，设备的重量完全由主吊承担，溜尾吊受力为零。2.1细长杆件水平状态下各支撑点的受力（见图一）假定细长杆件重量为均布，按均布载荷计算则：；m点处主吊受力为：各外部力对n点求弯矩，有：通过计得到：（1）（1）n点处溜尾吊受力为：各外载荷对m点求弯矩，有图一受力分通过计得到：（2）图一受力分析图2.2细长杆件水平状态下的轴向弯矩

5、主吊点外侧的轴向弯矩及该段内的最大弯矩从杆件顶段至主吊点m之间（即悬臂梁伸出部分）,其弯矩表达式为:（3）此段内的最大弯矩为:（4）最大弯矩的位置在距离杆件顶端m处的主吊点截面处。主吊点内侧至杆件底溜尾吊点间的轴向弯矩及该段内的最大弯矩在m、n两个支撑点间的内侧段上，其弯矩表达式为:（5）将公式（2）代入，得到：（6），令则：（7）将公式（7）代入公式（6），得到内侧段上的最大轴向弯矩为：（8）最大弯矩的位置在距离杆件底端处的截面处。2.3细长杆件的抗弯截面模量及弯曲应力由材料力学知，空心圆柱体截面的抗弯模量为：因此，外侧部分最大弯矩所在截面的抗弯模量为：（9）同理，内侧部分最大弯矩所

6、在截面的抗弯模量为：（10）外侧部分最大轴向弯矩截面上的最大弯曲应力为：将公式（4）、（9）代入，得到：（11）内侧部分最大轴向弯矩截面上的最大弯曲应力为：将公式（8）、（10）代入，得到：（12）计算公式中符号说明：G—细杆设备重量（包括设备本体、内件、附塔管线、操作平台、人孔等），N；L—细杆设备高度，mm；K—细杆设备均布载荷，N/m；l1—主吊点至细杆设备顶部距离，mm；l2—主吊点至细杆设备底部距离，mm；F1—主吊点作用力，N；F2—溜尾吊吊点作用力，N；X—主吊吊点至细杆设备顶端之间任意截面距塔顶的距离，mm；Y—主吊吊点至细杆设备底端之间任意截面距塔顶的距离，mm；M1

7、—主吊吊点至细杆设备顶端之间任意位置轴向弯矩，N·mm；M2—主吊吊点至细杆设备底端之间任意位置轴向弯矩，N·mm；M1Max—主吊吊点至细杆设备顶端之间最大轴向弯矩，N·mm；M2Max—主吊点耳至细杆设备底端之间最大轴向弯矩，N·mm；W—细杆设备在任意位置处的抗弯截面模量，cm3；W1—细杆设备在主吊吊点处的抗弯截面模量，cm3；W2—细杆设备主在吊吊点至溜尾吊吊点之间最大轴向弯矩处抗弯截面模量，cm3；d—细杆设备内径，mm；—细杆设备