非能动堆腔水池模块整体吊装在漳州核电的应用

非能动堆腔水池模块整体吊装在漳州核电的应用

陈鼎立,梁业杞,胡杨

中核机械工程有限公司 浙江省嘉兴市 314300

摘要：漳州核电位于福建省漳州市云霄县，目前在建的1、2号机组采用的是我国自主研发的“华龙一号”。漳州核电站1、2号机组非能动堆腔水池采用模块化整体吊装的方式进行引入，设备本体吊耳分布不均，需连接专用钢架进行吊装。钢架在起到分布载荷作用的同时，还能减少水池模块的形变，是吊装顺利开展的关键所在。在此条件下，本文对漳州核电非能动堆腔水池模块整体吊装进行介绍。

关键词：水池模块；整体吊装；核电

1概述

漳州核电站非能动堆腔水池模块采用整体吊装方式。模块位于核岛内部结构中，为扇形结构。所用材料为奥氏体不锈钢，规格为6mm。为保证不锈钢模块整体尺寸，水箱模块内部布置支撑钢架，钢架与不锈钢覆面贴紧，钢架作为吊装期间的支撑工装，同时作为混凝土浇筑期间的防变形工装，作为混凝土支撑模板受力，保证非能动堆腔注水箱不锈钢覆面的整体尺寸满足设计要求。

2 吊车选型

非能动堆腔水池吊装采用CC8800-1型1600t履带起重机。起重机工况为SFSL工况，主臂66m，副臂60m，固定副臂15°，超起半径30m。

非能动堆腔水池重量为24t，吊装专用钢架41.85t，吊钩及吊索具重量30.84t，吊装总重量96.75t。吊装半径72m，超起配重240t，额定起重量115.5t，负载率83.8%。

3 施工工艺及吊装过程

3.1 吊索具选择

表1吊索具清单及使用情况

1）支撑钢架与不锈钢模块的连接

支撑钢架与不锈钢模块上口位置背肋角钢连接，钢架每个立柱设置一连接节点与不锈钢模块连接，模块1上均设置21个连接节点。

支撑钢架拼装完成后，根据支撑钢架上的螺栓孔与不锈钢模块背肋角钢螺栓孔距离，配装长度相同的连接角钢，连接不锈钢模块与支撑钢架。为保证不锈钢模块与支撑钢架相对位置无较大移动，模块下口通过辅助工装与支撑钢架相连。

2）主钢丝绳与支撑钢架主吊耳连接，主吊索吊点布置见示意图1，共8个吊点。采用吊钩→主钢丝绳→卸扣→连接拉板→可调拉杆→钢架主吊耳的连接方式，组成吊装系统。

图1 模块吊装吊索具挂设示意图

吊索具通过可调拉杆调节吊点至吊钩的长度，保证每根吊索拉紧。

连接钢丝绳与可调拉杆，根据提前计算的钢丝绳拉索长度，将可调拉杆调节到相应长度。调节完成后，将钢丝绳挂设在吊车主钩上，起钩，由吊车将钢丝绳吊至模块正上方。使用提前连好的倒链或其他工具，配合起重机，将钢丝绳上的可调拉杆与主吊耳相连。连接吊耳时，注意钢丝绳不得打卷、缠绕。

钢丝绳与吊耳连接完成后，吊车起钩，收紧主钢丝绳，同时由司索工检查主钢丝绳受力情况，当有钢丝绳拉紧，停止起钩，检查每根钢丝绳的收紧情况，保证每根主钢丝绳拉紧。继续起钩加载至 10%，检查钢丝绳拉紧情况，若发现可晃动，通过调整可调拉杆长度，使每根钢丝绳拉紧，完成吊索具连接。

3.2 设备试吊

吊车起钩收紧钢丝绳，逐步加载使之处于微受力状态。检查吊索具各连接系统状态，无异常情况后，缓慢起钩，直至模块下口最低处脱离支墩顶面约 10cm，停止起吊，并静止10min左右，对设备进行检查与调整。

观察钢架和非能动不锈钢模块整体情况，有较大变形或不稳情况，如发生杆件弯曲、节点偏移失效、发生异响、拉杆发生较大偏移或失效、则取消吊装，查找原因并调整完成后，再按流程进行吊装。

以支墩顶面为基准，测量模块的下口水平度偏差，若下口水平度超过 300mm，查找原因，落钩调整可调拉杆，调节主钢丝绳长度，调整下口水平度。调整完成后继续起吊观察下口水平度，直至调整到满足要求。

调整好模块的整体平整后检查模块拐角位置、加固位置、吊耳、吊索具等，确认无异常后方可正式吊装，吊装时最大允许风速是9.8m/s。

3.3 正式吊装

正式吊装前，再次检查吊索具和模块钢架，确认无误后进行吊装工作，在吊装模块的四角挂好缆风绳，用以调整模块吊装姿态。

吊车缓慢起钩，待模块最低点距离支墩顶面200~300mm时停止起钩，检查吊机的稳定性、制动装置的可靠性、构件的平衡性、吊索连接可靠性及附加构件固定的牢固性等，确认无误后，可继续起吊使设备超过障碍物。连接240t超起配重，吊车变幅至72m半径后带载行走60m，顺时针回转至设备就位点上方。

吊钩缓慢落钩至下口距模块就位标高10m，通过缆风绳调整模块的姿态，使模块对准就位位置。

继续缓慢落钩至下口距模块就位标高300mm，通过倒链等调整工具，使模块落入限位装置内，完成模块吊装。模块就位摘钩后，吊车按原吊装路径和动作进行复位。

4 专用钢架吊耳受力计算

4.1 吊耳资料

图 2：吊耳尺寸图

4.2 内力设计值

根据主结构计算书，取最不利工况，可以查得本节点的荷载为：

轴力设计值N：200.0kN（拉力为正）

4.3 耳板及销轴尺寸信息

顺受力方向，销轴孔边距板边缘最小距离 a：115mm

耳板孔径d0：76mm；销轴直径d：70mm；耳板厚度 t：35mm

连接耳板两侧边缘与销轴孔边缘净距 b：115mm

4.4 材料特性

耳板牌号：Q345B

耳板的抗拉强度设计值f： 305MPa

耳板的抗剪强度设计值f v：175MPa

耳板的承压强度设计值fcb：400MPa

4.5 耳板验算

根据《钢结构设计标准》（GB50017-2017）第11.6节：

（1）几何尺寸

耳板两侧宽厚比：2.864

be2t1686mmb115mm

顺受力方向，销轴孔边距板边缘最小距离：a115mmbe=114.67mm

综上，节点构造满足要求。

（2）耳板验算

计算宽度 ：

耳板孔净截面处的抗拉强度：

耳板端部截面抗拉（劈开）强度：

耳板端部抗剪截面宽度：

耳板抗剪强度：

综上，耳板强度满足要求。

5 钢架有限元分析

5.1 模型建立

建立非能动堆腔水池模型，进行有限元分析。模型简图如图3所示，图中圆表示支座，数字为节点号，模型包含约870个单元。

图3：模型示意图

考虑不同风速下风载荷对吊装的影响，将吊装受力分为9个载荷组合，分别为：

    (1) 1.20 恒载 + 1.40 风载工况（+x）(2) 1.20 恒载 + 1.40 风载工况（+y） 

    (3) 1.20 恒载 + 1.40 风载工况（-x）(4) 1.20 恒载 + 1.40 风载工况（-y） 

    (5) 1.00 恒载 + 1.40 风载工况（+x）(6) 1.00 恒载 + 1.40 风载工况（+y）

    (7) 1.00 恒载 + 1.40 风载工况（-x）(8) 1.00 恒载 + 1.40 风载工况（-y）

(9) 1.35 恒载

5.2 设计验算结果

钢架采用2种材料制作：

Q235：弹性模量：2.06*105N/mm2；泊松比：0.30；线膨胀系数：1.20*10-5；质量密度： 7850kg/m3。

Q345：弹性模量：2.06*105N/mm2；泊松比：0.30；线膨胀系数：1.20*10-5；质量密度：7850kg/m3。

图4为模型总体应力比分布图，表2为“强度应力比”统计表，表3为“强度应力比”统计结果表。

根据计算分析模型，进行规范检验，检验结果表明，结构能够满足承载力计算要求。

图 4：杆件应力比分布图

表2：“强度应力比”统计表（局部）

表3：“强度应力比”统计结果表

6 结束语

随着三代核电的发展，在核电中越来越多的模块将在场外进行拼装，使用起重机进行整体吊装就位。模块整体化吊装是一种趋势，配套的吊装工装使用也会越来越成熟。本文对非能动堆腔水池模块的整体吊装进行了介绍，值得在后续的模块整体吊装中借鉴。

参考文献

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