馮茹鳴 殷俊杰 溫敏東

1.中廣核新能源浙江分公司 浙江杭州 202103；2.上海振華重工（集團）股份有限公司 上海 202103

海上升壓站采用分段模塊化制造，將整個升壓站分成多個分段模塊同時建造，電氣，暖通，消防等專業(yè)的預(yù)舾裝件都會在分段模塊建造過程中提前預(yù)制，后續(xù)再分段模塊合攏。有效加快建設(shè)進度。但分段模塊吊裝翻身過程中產(chǎn)生的變形會直接影響結(jié)構(gòu)合攏和后續(xù)專業(yè)電纜，管路，風(fēng)管安裝，因此升壓站分段模塊吊裝變形是必須嚴(yán)格控制的。本文涉及的升壓站分段模塊吊裝變形分析研究控制可以提高分段模塊吊裝過程中的安全性及質(zhì)量，吊裝變形減少，有利于后續(xù)結(jié)構(gòu)合攏及電氣，暖通，消防等專業(yè)工作展開都是有益的，可以增加后續(xù)工作的順利度，以保證項目建設(shè)在規(guī)定周期內(nèi)完成。

圖1 中廣核嵊泗升壓站效果圖

1 升壓站分段模塊結(jié)構(gòu)分段劃分及建造方式

由于中廣核嵊泗海上升壓站上部組塊單層甲板平臺長寬主尺寸較大（最大截面40.3m×37.6m），在綜合考慮結(jié)構(gòu)車間起重設(shè)備及沖砂油漆車間尺寸參數(shù)后，中廣核嵊泗海上升壓站結(jié)構(gòu)一層采用2個分段（H11P和H11S）制作、二層采用4個分段（H21P、H21S、H21C-A和H21C-F）制作、三層采用2個分段（H31P和H31S）制作、四層采用2個分段（H41P和H41S）制作，共計10個分段模塊。結(jié)構(gòu)分段采用反造制作，反造制作優(yōu)點在于可以減少現(xiàn)場施工人員仰焊數(shù)量，保證結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量及進度，同時便于電氣支吊架、暖通、消防預(yù)舾裝的焊接工作和安裝工作。但結(jié)構(gòu)反造在結(jié)構(gòu)分段合攏前，需完成分段翻身工作，在翻身過程中，結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生變形，影響結(jié)構(gòu)制作精度，因此通過有限元計算分析結(jié)構(gòu)強度[1]。

圖2 中廣核嵊泗升壓站總體制作流程圖

2 升壓站分段吊裝吊耳安裝、翻身

2.1 各分段重量重心

分段 總重/T 重心X Y Z H11P 137.9 #1+15810 #C+8714 14424 H11S 171.8 #1+19291 #C-8437 14437 H21P 82.8 #1+17064 #C+13782 20197 H21S 147.5 #1+18122 #C-14319 19884 H21C-A 147.2 #1+9620 #C-4 20189 H21C-F 118.9 #1+27365 #C-228 20366 H31P 134.9 #1+17216 #C+9807 25184 H31S 111.1 #1+16889 #C-11224 25017 H41P 167.2 #1+17537 #C+8427 30601 H41S 167.5 #1+17323 #C-10290 30611

2.2 300T龍門吊參數(shù)

主鉤 120T×1 配人字形吊索，連平吊吊耳副鉤 100T×2 副鉤間距12m，連翻身吊耳

2.3 吊耳布置原則和吊索具選配

（1）根據(jù)重心位置，吊耳盡可能對稱均布。

（2）兩個副鉤之間的承載差不得超過30t。

（3）根據(jù)吊耳的設(shè)計載荷和分段翻身尺寸選用相應(yīng)規(guī)格和長度的吊索和卸扣。

（4）人字形吊索夾角不得超過50°。

圖3 吊耳布置形式一

圖4 吊耳布置形式二

2.4 升壓站分段吊裝翻身示意

圖5 翻身步驟示意

3 升壓站分段吊裝翻身有限元分析及結(jié)構(gòu)加強

3.1 模型簡化

（1）不考慮吊耳的細節(jié)受力狀態(tài)，僅校核主結(jié)構(gòu)的承載狀態(tài)。

（2）分析中認為鋪板結(jié)構(gòu)是與主結(jié)構(gòu)連接完好的，主結(jié)構(gòu)無強度問題，則其不存在強度問題。

（3）結(jié)構(gòu)采用beam單元模擬。

（4）為考慮鋪板剛度，采用板單元進行模擬，但不對其強度進行校核。

3.2 載荷及約束情況

（1）根據(jù)工藝文件，將載荷以重力的形式加載到梁段上，安全系數(shù)1.5（極限應(yīng)力/許用應(yīng)力）。

（2）鋪板結(jié)構(gòu)載荷包括面板和支撐結(jié)構(gòu)，模型中統(tǒng)一以面板質(zhì)量的形式加載。

（3）艙壁荷載根據(jù)需要加載。

3.3 材料屬性與模擬工況

結(jié)構(gòu)分析選用材料Q345級別，其彈性模量210GPa，泊松比0.3，屈服強度345MPa。

鋪板厚度6mm，材料為Q235級別，其彈性模量210GPa，泊松比0.3。屈服強度235MPa。

模擬工況：1.5*分段結(jié)構(gòu)自重。

3.4 典型分段H21P分段有限元分析位移結(jié)果

圖6 位移云圖

3.5 典型分段H21P分段有限元分析應(yīng)力比

圖7 應(yīng)力比云圖

3.6 分段吊裝翻身校核結(jié)果

表1 校核結(jié)果（本表格只包含部分典型分段）

表1（續(xù)）校核結(jié)果

3.7 分段結(jié)構(gòu)強加方案

模擬結(jié)果表明：結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)為應(yīng)力比超標(biāo)。造成該結(jié)果的主要原因是吊點位置布置不合理，吊點數(shù)目不足，進而導(dǎo)致吊耳附近工字鋼受彎組合應(yīng)力過大。本報告針對出現(xiàn)上述問題的幾個分段分別作了吊點的調(diào)整，調(diào)整后結(jié)構(gòu)滿足使用需要。

H21P分段吊裝-新方案在原始方案基礎(chǔ)上增加吊點數(shù)目，H21C-F分段吊裝-新方案改變吊點位置，改變翻身吊耳位置。

表2 新方案校核結(jié)果

考慮到升壓站三層結(jié)構(gòu)主變、GIS、高抗房間都是跳空房間，三層甲板面結(jié)構(gòu)都有大開孔，四層結(jié)構(gòu)有主變、GIS、高抗、柴油發(fā)電機的艙口蓋也有規(guī)格不小的檢修口，在吊裝前在開孔處做了十字加強以保證各個開孔的強度，三層、四層結(jié)構(gòu)在有限元計算過程中就一次算過了，見H31P分段和H41S分段計算結(jié)果[2]。

4 現(xiàn)場精度檢測

4.1 測量階段

本階段的時間節(jié)點為：分段結(jié)構(gòu)油漆噴刷結(jié)束后至結(jié)構(gòu)翻身吊裝合攏結(jié)束。在這一階段主要測量任務(wù)：

（1）根據(jù)分段焊后結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進行合攏模擬；

（2）主柱合攏后定位測量；

（3）分段水平測量；

（4）層高水平測量；

（5）電氣支座水平測量。

4.2 測量項目、方法及精度要求

4.2.1 水平測量

使用儀器：自動安平水準(zhǔn)儀、鋼卷尺、水平尺。

應(yīng)用項目：分段水平測量、層高水平測量、電氣支座水平測量方法、精度見表3：

表3 測量方法、精度

4.2.2 定位測量

使用儀器：全站儀、鋼尺

應(yīng)用項目：分段結(jié)構(gòu)定位、主柱及將軍柱定位、結(jié)構(gòu)中線定位測量方法、精度見表4：

表4 測量方法、精度

4.2.3 其他相關(guān)測量

使用儀器：激光水平儀、線錘、水平尺，鋼卷尺

應(yīng)用項目：將軍柱、主柱、小立柱、斜立柱垂直度測量方法、精度見表5：

表5 測量方法、精度

4.2.4 現(xiàn)場翻身吊裝合攏測量數(shù)據(jù)

圖8 合攏檢測數(shù)據(jù)

現(xiàn)場各層結(jié)構(gòu)分段翻身吊裝合攏以后，精度控制均滿足要求，證明有限元計算后加強，效果明顯。

5 結(jié)語

通過檢測，有限元計算分析有效加強了結(jié)構(gòu)分段強度，保證翻身、吊裝，合攏過程中的結(jié)構(gòu)變形小于規(guī)定值，提高結(jié)構(gòu)制作精度，提升整個升壓站制造質(zhì)量，同時為后續(xù)類似項目提供經(jīng)驗參考[3]。