CN108910674B - 一种核电站cr10与钢筋组合模块整体吊装系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种核电站CR10与钢筋组合模块整体吊装系统，采用吊索具系统，并运用监测手段分别进行索力监测、关键部位应变监测、模块吊装变形监测，通过加、减环向钢筋进行模块水平度的调整。所述吊装方法依次包括以下步骤：吊索具系统连接；索力监测系统安装、调试；内力监测系统安装、调试；主钢柱(C2柱)红外线测距仪安装、调试；起重机空钩模拟；起重机起吊模块，通过加减配重和可调节次吊索调整模块水平度和起吊重心；通过试吊装、正式吊装、落钩至就位区域；利用调整工装进行模块就位精度调整。本发明的整体吊装方法能保证模块吊装安全、结构稳定性和安装精度，并有效地缩短施工工期。

Description

一种核电站CR10与钢筋组合模块整体吊装系统

技术领域

本发明涉及核电建造施工技术领域，具体涉及一种核电站CR10与钢筋组合模块整体吊装系统。

背景技术

核电站CAP1400堆型CR10与钢筋组合模块是由CR10模块和外部基础3～8层钢筋共同组成，用于支撑核岛安全壳(CV)。其中CR10模块是由18个单元钢支架及连接件组成的立体环形桁架结构，钢支架及连接件主要由截面形式为H型钢、T型钢、角钢、无缝钢管、钢板组成，其外直径45.43m，内直径23.47m，高度为4.7m，净重174.77t；外部基础3～8层需绑扎的钢筋重约329.1t，通过安装在CR10模块上部的钢筋支架与模块连接成整体。通过计算CR10与钢筋组合模块最终起吊重量为700.2t。

发明内容

本发明的目的是提供一种核电站CR10与钢筋组合模块或类似大型立体环形桁架整体吊装系统，同时为了确保整体吊装的安全性、模块吊装水平度、结构稳定性，设计了整体吊装的吊索具系统、索力监测系统、吊装内力监测系统、变形监测系统、调平配重系统。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种核电站CR10与钢筋组合模块整体吊装系统，包括吊索具系统、索力监测系统、吊装内力监测系统、变形监测系统和调平配重系统；所述吊索具系统包括浇铸接头主吊索、叉耳式可调节浇铸接头次吊索、无接头钢丝绳圈和三角分配器；所述索力监测系统为在吊耳孔安装先进的销轴式索力传感器，利用信号放大系统、无线发射系统，在电脑上以动态图形式实现对吊装索具拉力的实时监测；所述吊装内力监测系统为在模块上安装振弦式位移计，通过引线连接振弦式位移计与配套智能信号读数仪，在吊装过程中通过记录振弦式位移计测试数据对模块结构内力进行实时监测；所述模块变形监测为在C2柱柱脚安装激光测距仪、对称轴线安装反光装置，通过各阶段数据差值监测模块变形情况；所述调平配重系统为在模块最外侧C1柱翼缘上安装由角钢、钢板组成的挂架，根据起吊平整度，通过加、减弧形钢筋，实现对模块水平度的调整。

所述浇铸接头主吊索共10根，与起重机双钩头连接，每个钩头挂设5根，钩头外侧布置T3主吊索，内侧布置T4主吊索，中间位置布置T5主吊索，T5主吊索通过无接头钢丝绳圈与钩头连接。

所述叉耳式可调节浇铸接头次吊索共36根，与模块位于半径R1＝16.5m、R2＝20m环向安装的36个吊耳连接，其中T1次吊索与内侧、半径R1＝16.5m处吊耳连接，T2次吊索与外侧、半径R＝20m处吊耳连接。

所述无接头钢丝绳圈共2根，对称挂置在钩头中间，连接T5主吊索。

所述三角分配器由Q345B材质、60mm厚板、16mm厚耳板组成，用于主吊索T3、T4、T5与次吊索T1、T2连接。

所述的核电站CR10与钢筋组合模块整体吊装系统的使用方法，包括步骤：

第一步、吊索系统编号、标识、挂置；

第二步、索力监测系统、吊装内力监测系统、模块变形装置安装；

第三步、就位工装安装；在模块就位区域，沿15°、-145℃1柱安装模块环向粗调三角工装；沿C2柱安装18个模块环向精调限位工装；

第四步、空钩模拟；

第五步、试吊：

1)吊索连接检查；起钩至吊索微受力，通过调整叉耳式可调节浇铸接头次吊索，粗调吊索保证模块重心与几何中心一致、各吊索受力均衡；

2)吊索受力检查；起钩至起重机承载有效重量30％、100％时，分别检查吊索受力，保证T1、T2次吊索内力浮动范围在计算值20％以内；记录此阶段索力监测数值、红外线测距仪监测数值、内力监测仪数值；

3)提升模块距地面300mm处，进行吊索受力、模块水平度、模块变形监测；保证T1、T2次吊索力浮动范围在计算值30％以内；通过调平配重、叉耳式可调节浇铸接头次吊索进行模块水平度精调，保证模块重心与几何中心一致、各吊索受力均衡；记录此阶段索力监测数值、红外线测距仪监测数值、内力监测仪数值；

4)模块悬停10分钟，进行吊索、吊耳、起重机站位区域地基沉降情况的检查；记录此阶段索力监测数值、红外线测距仪监测数值、内力监测仪数值；试吊完成后，模块落回原位，保持起重机受力200t；

第六步、正式吊装：

1)起重机起吊模块、回转、变幅至模块就位区域；

2)模块落钩至距地面约1.5m处，通过15°、-145℃1柱限位工装粗调模块位置；

3)继续落钩至模块就位，通过C2柱限位工装，对模块位置进行精调。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的整体吊装方法能保证模块吊装安全、结构稳定性和安装精度，并有效地缩短施工工期。

附图说明

图1为浇筑接头主吊索T3、T4、T5挂置示意图。

图2为叉耳式可调节浇铸接头次吊索T1、T2挂置示意图。

图3为叉耳式可调节浇铸接头次吊索T1、T2结构示意图。

图4为浇筑接头主吊索T3、T4结构示意图。

图5为浇筑接头主吊索T5结构示意图。

图6为三角分配器结构示意图。

图7销轴式索力传感器结构示意图。

图8调平配重工装结构示意图。

图9限位工装位置及结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

本实施例的核电站CAP1400堆型CR10与钢筋组合模块是由CR10模块和外部基础3～8层钢筋共同组成的立体环形桁架结构，其外直径45.43m，内直径23.47m，内直径处支撑立柱高0.937m、外直径处支撑立柱高度为4.7m，通过计算CR10与钢筋组合模块最终起吊总量为700.2t。由于模块重量重、体积大、内外环半径差大、内外环高差大，整个结构呈变截面环形扁平结构，整体吊装存在因内受力不均匀导致索具受力不均衡、结构变形、吊装失稳等问题，因此针对整体吊装设计合理的吊装方法、吊索具系统、索力监测系统、吊装内力监测系统、变形监测系统、调平配重系统。

CR10与钢筋组合模块结构尺寸大、重量大、重量组成复杂且存在偏心现象，因此采用主、次两级吊索具系统，系统包括浇铸接头主吊索(1)，叉耳式可调节浇铸接头次吊索(2)，无接头钢丝绳圈(3)，三角分配器(4)。

1、整体吊装沿CR10模块R1、R3、R5……R35轴、半径16.5m和半径20m顶部径向横梁H300*150*6.5*9上翼缘环向均匀分布吊耳，共计36个吊耳,每圆周18个吊点。

2、主吊索(1)共10根，与起重机双钩头直接连接，每个钩头对应9个吊点，每个钩头挂设5根，呈对称布置，钩头外侧布置T3主吊索1-1，内侧布置T4主吊索1-2，中间位置布置T5主吊索1-3，T5主吊索1-3通过无接头钢丝绳圈(3)与钩头连接，主吊索(1)与次吊索(2)通过三角分配器(4)连接,主吊索(1)轴线在两次吊索(2)角平分线上，主吊索(1)与水平方向夹角为60°，单侧主吊索(1)与吊钩外张角度呈17°。

3、叉耳式可调节浇铸接头次吊索(2)共36根，与环向已安装的36个吊耳、连接，其中T1次吊索2-2与内侧、半径16.5mm第二吊耳(9)连接，T2次吊索2-1与外侧、半径20m第一吊耳(8)连接。次吊索(2)通过销轴传感器5-1与吊耳连接。

4、无接头钢丝绳圈(3)共2根，对称挂置在钩头中间，连接T5主吊索(1-3)。

5、三角分配器(4)，由Q345B材质、60mm厚板4-1、16mm厚耳板4-2组成，用于主吊索(1)与次吊索(2)连接，主吊索(1)与三角分配器(4)上端孔连接，次吊索(2)与三角分配器(4)下端两孔连接。

CR10与钢筋组合模块整体吊装索力监测系统，为在36个吊耳孔安装先进的销轴式索力传感器5-1，用销轴式传感器5-1作为承载器来代替索具销轴，利用信号放大系统、无线发射系统、数据采集系统、数据分析和决策系统，在电脑上以动态图形式实现对吊装索具拉力的实时监测。

1、销轴传感器5-1依据吊索具销轴尺寸进行定制，轴上安装应变传感装置2-2并逐个进行强度验证和索力测试精度标定。

2、为便于索力调试过程中信号的快速采集、分析、防止突发故障，对测量系统做冗余设计，设计了备份信号有线传输方式。

3、数据采集系统及数据分析系统，预先安装调试完成，采用点对点接收方式，接收传输系统发送的测量信号后，在电脑终端上实时图形显示测量结果，并自动存储测量结果，若有索力超限，系统报警。

4、索力监测系统安装流程：

吊索具编号→挂置T1、T2吊索(2)→安装销轴式索力传感器5-1→安装集成式信号传输系统→连接传感器和信号传输系统→安装信号接收与采集系统→检查调试

5、索力监测系统监测流程：

收紧吊索→调零→吊机加载有效重量30％时记录读数→与理论值对比，不符合要求松钩调整→吊机加载有效重量30％时记录读数→与理论值对比，不符合要求松钩调整→模块提升至距地面300mm时记录读数→与理论值对比，不符合要求松钩调整→吊装过程中动态巡视监测

CR10与钢筋组合模块整体吊装内力监测系统，通过有限元分析选取结构的关键受力点，并在关键受力点处安装振弦式位移计，在相应施工阶段读取数据。通过有限元分析可模拟计算模块在起吊前的初始应力，将计算的初始应力与传感器实测值相加，从而实现对模块关键位置实际应力的检测。

1、通过有限元计算，确定CR10结构受力关键位置，选取关键位置截面作为应力监测点，通过测量关键位置的变形，得到相应的应力水平。

2、内力监测系统在钢筋拼装前安装，安装前逐个进行标定。

3、内力监测系统安装流程：

CR10拼装完成→CR10截面编号→关键位置截面焊接固定螺母→安装振弦式位移计→引线连接振弦式位移计与配套智能信号读数仪

4、内力监测系统监测流程：

铺装钢筋前记录测试数据→铺装钢筋后记录测试数据→吊机加载有效重量30％时记录测试数据→与结构安全值30％比较，若超值决策吊装是否终止→吊机加载有效重量100％时记录测试数据→与结构安全值30％比较，若超值决策吊装是否终止→模块提升地面300mm记录数据→与结构安全值30％比较，若超值决策吊装是否终止

CR10与钢筋组合模块整体吊装变形监测系统，为在C2柱柱脚均匀分布、安装15套激光测距仪、对应方向安装反光装置，测量C2柱径向位移和弦长，通过各阶段数据差值监测模块变形情况。

1、应用绘图软件对激光测距仪进行定位，得出定位尺寸。

2、在C2柱上安装激光测距仪卡槽、反光片。

3、安装激光测距仪。

4、吊装变形监测流程：

试吊阶段：起钩前第一次观测、记录数据→起钩至300mm第二次观测、记录数据→起重机承载荷200t静置10分钟第三次观测、记录数据

正式吊装阶段：起钩前第一次观测、记录数据→起钩至300mm第二次观测、记录数据

CR10与钢筋组合模块整体吊装调平配重系统，通过计算得到调整配重与水平度调整量的关系，将吊装水平度偏差控制在允许范围内。

1、调平配重沿模块环向均匀分布在3个区域，每个区域配重跨越连续的3跨。

2、调平配重系统6由角钢6-1、钢板组成的挂架6-2，安装于模块C1柱外侧翼缘上。

3、起吊过程中，根据平整度，通过加、减规格为φ40、长度L＝12m的弧形钢筋6-3，实现对模块水平度的调整。

CR10与钢筋组合模块整体吊装方法：

第一、吊索具连接，连接方法如下：

1、T1次吊索2-1可调节浇铸接头端通过汽车吊辅助与第一吊耳(8)连接。

2、T2次吊索2-2可调节浇铸接头端通过汽车吊辅助与第二吊耳(9)连接。

3、T1、T2次吊索2-1、2-2另一端浇铸接头与三角板分配器(4)连接，将连接后的分配器尽量靠近模块中心。

4、在拼装场地将T3、T4、T5主吊索1-1、1-2、1-3及钢丝绳圈(3)与起重机吊钩钩头连接，T3主吊索1-1位于钩头外侧，T4主吊索1-2位于钩头内侧，T5主吊索1-3与钩头轴心对称布置与钢丝绳圈(3)连接。

5、起重机提升吊钩至T3、T4、T5主吊索1-1、1-2、1-3完全展开，并回转至模块正上方，落钩至钢丝绳头与地面接触。

6、汽车吊辅助将T1、T2次吊索2-1、2-2连接的三角板分配器(4)与T3、T4、T5主吊索1-1、1-2、1-3的对应浇铸接头连接。

第二、索力监测系统、吊装内力监测系统、模块变形装置安装。

第三、就位工装7安装。在模块就位区域，沿15°、-145℃1柱安装模块环向粗调三角工装7-1；沿C2柱安装18个模块径向精调限位工装7-2。

第四、空钩模拟。

第五、试吊

1、吊索连接检查。起钩至吊索微受力，通过次吊索(2)，粗调吊索保证模块重心与几何中心一致、各吊索受力均衡。

2、吊索受力检查。起钩至起重机承载有效重量30％、100％时，分别检查吊索受力，保证T1、T2吊索2-1、2-2内力浮动范围在计算值20％以内；记录此阶段索力检测数值、红外线测距仪监测数值、内力检测仪数值。

3、提升模块距地面300mm处，进行吊索受力、模块水平度、模块变形检测。保证T1、T2吊索2-1、2-2内力浮动范围在计算值30％以内。通过调平配重、次吊索(2)进行模块水平度精调，保证模块重心与几何中心一致、各吊索受力均衡。记录此阶段索力检测数值、红外线测距仪监测数值、内力检查仪数值。

4、模块悬停10分钟，进行吊索、吊耳、起重机站位区域地基沉降情况的检查。记录此阶段索力检测数值、红外线测距仪监测数值、内力检测仪数据。试吊完成后，模块落回原位，保持起重机受力200t。

第六、正式吊装

1、起重机起吊模块、回转、变幅至模块就位区域正上方缓慢落钩，其中起重机起升速度≤400mm/min，变幅速度应≤800mm/min，回转速度≤6°/min，落钩速度≤1000mm/min。

2、模块吊装至距核岛底板3m时，吊车停止落钩。将4根溜绳挂置在指定位置，并通过溜绳对模块进行就位角度调整，辅助起重机调整就位中心。

3、模块落钩至距地面约1.5m处，在15°、-145℃1柱环形限位工装7-1处进行模块位置的粗调；

4、继续落钩至模块就位，调节C2柱径向限位工装7-2，对模块位置进行精调。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种核电站CR10与钢筋组合模块整体吊装系统，其特征在于：包括吊索具系统、索力监测系统、吊装内力监测系统、变形监测系统和调平配重系统；所述吊索具系统包括浇铸接头主吊索、叉耳式可调节浇铸接头次吊索、无接头钢丝绳圈和三角分配器；所述索力监测系统为在吊耳孔安装销轴式索力传感器，利用信号放大系统、无线发射系统，在电脑上以动态图形式实现对吊装索具拉力的实时监测；所述吊装内力监测系统为在模块上安装振弦式位移计，通过引线连接振弦式位移计与配套智能信号读数仪，在吊装过程中通过记录振弦式位移计测试数据对模块结构内力进行实时监测；所述变形监测系统为在C2柱柱脚安装激光测距仪、对称轴线安装反光装置，通过各阶段数据差值监测模块变形情况；所述调平配重系统为在模块最外侧C1柱翼缘上安装由角钢、钢板组成的挂架，根据起吊平整度，通过加、减弧形钢筋，实现对模块水平度的调整；包括步骤：

第一步、吊索系统编号、标识、挂置；

第二步、索力监测系统、吊装内力监测系统、模块变形装置安装；

第三步、就位工装安装；在模块就位区域，沿15°、-145°C1柱安装模块环向粗调三角工装；沿C2柱安装18个模块环向精调限位工装；

第四步、空钩模拟；

第五步、试吊：

1）吊索连接检查；起钩至吊索微受力，通过调整叉耳式可调节浇铸接头次吊索，粗调吊索保证模块重心与几何中心一致、各吊索受力均衡；

2）吊索受力检查；起钩至起重机承载有效重量30%、100%时，分别检查吊索受力，保证T1、T2次吊索内力浮动范围在计算值20%以内；记录此阶段索力监测数值、红外线测距仪监测数值、内力监测仪数值；

3）提升模块距地面300mm处，进行吊索受力、模块水平度、变形监测系统；保证T1、T2次吊索力浮动范围在计算值30%以内；通过调平配重、叉耳式可调节浇铸接头次吊索进行模块水平度精调，保证模块重心与几何中心一致、各吊索受力均衡；记录此阶段索力监测数值、红外线测距仪监测数值、内力监测仪数值；

4）模块悬停10分钟，进行吊索、吊耳、起重机站位区域地基沉降情况的检查；记录此阶段索力监测数值、红外线测距仪监测数值、内力监测仪数值；试吊完成后，模块落回原位，保持起重机受力200t；

第六步、正式吊装：

1）起重机起吊模块、回转、变幅至模块就位区域；

2）模块落钩至距地面约1.5m处，通过15°、-145°C1柱限位工装粗调模块位置；

3）继续落钩至模块就位，通过C2柱限位工装，对模块位置进行精调。

2.根据权利要求1所述的核电站CR10与钢筋组合模块整体吊装系统，其特征在于：所述浇铸接头主吊索共10根，与起重机双钩头连接，每个钩头挂设5根，钩头外侧布置T3主吊索，内侧布置T4主吊索，中间位置布置T5主吊索，T5主吊索通过无接头钢丝绳圈与钩头连接。

3.根据权利要求1所述的核电站CR10与钢筋组合模块整体吊装系统，其特征在于：所述叉耳式可调节浇铸接头次吊索共36根，与模块位于半径R1=16.5m、R2=20m环向安装的36个吊耳连接，其中T1次吊索与内侧、半径R1=16.5m处吊耳连接，T2次吊索与外侧、半径R=20m处吊耳连接。

4.根据权利要求1所述的核电站CR10与钢筋组合模块整体吊装系统，其特征在于：所述无接头钢丝绳圈共2根，对称挂置在钩头中间，连接T5主吊索。

5.根据权利要求1所述的核电站CR10与钢筋组合模块整体吊装系统，其特征在于：所述三角分配器由Q345B材质、60mm厚板、16mm厚耳板组成，用于主吊索T3、T4、T5与次吊索T1、T2连接。

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