電力建設吊裝中吊耳計算分析及對策

王永新，劉國生，韓吉超，侯清濤，李鵬舉WANG Yong-xin, LIU Guo-sheng, HAN Ji-chao, HOU Qing-tao, LI Peng-ju（山東電力建設第一工程公司，山東 濟南 250131）

電力建設吊裝中吊耳計算分析及對策

王永新，劉國生，韓吉超，侯清濤，李鵬舉
WANG Yong-xin, LIU Guo-sheng, HAN Ji-chao, HOU Qing-tao, LI Peng-ju
（山東電力建設第一工程公司，山東 濟南 250131）

[摘 要]通過對電力建設吊耳計算的方法及現狀進行分析，找出產生問題的根本原因，并詳細對比和分析與水利、交通和化工行業相關標準異同，指出解決問題的途徑。

[關鍵詞]電力建設；吊裝；吊耳；計算

1 概 述

在電力建設施工過程中，起重吊裝是最為常見的特種作業，直接關系到人身、設備和機械的安全。如何順利實施起吊方案，在很大程度上與吊耳有直接的關系，這是因為大多數設備及部件在工廠制造完畢后均已配置好吊耳，但由于種種原因，某些設備卻沒有考慮，因此施工單位必須在現場根據需要自行設置吊耳，以便進行吊裝；另外，部分鋼結構件、砼預制構件及自制的吊裝工具，如起吊扁擔、扒桿等，都需要對設計制作吊耳。盡管吊耳的重要性已人所共知，并從管理上建立了完善的規章制度，但是，由于在吊耳計算的方法上存在誤區，從源頭上造成了目前的混亂局面。本文針對此現狀進行分析，并對計算方法及對策進行探討。

2 現狀及存在的問題

2.1 現 狀

目前，電力建設行業吊耳通行的計算方法如下所述，包括正應力計算、剪應力計算、焊接計算及擠壓計算等方面。

2.1.1 正應力計算

如圖1所示，正應力的最不利位置在a-b斷面

圖1　 吊耳計算簡圖一

式中 n——安全系數；

P——吊耳荷載；

Fmin——a-b截面的截面積；

[σ]——許用正應力。

2.1.2 剪應力計算

如圖1所示，剪應力最不利位置在c-d斷面。

式中 Amin——c-d截面的截面積；

為了增加板式吊耳的承載能力，可根據需要在耳孔處兩邊貼加強板。

焊縫及擠壓計算等在此省略。

2.2 存在的問題

1）這些計算公式是基本公式，盡管參數很少，計算簡單，但是取值大小卻是五花八門，僅憑個人感覺和經驗，隨意性很大：例如式（1）中安全系數n，有的無此項，即相當于取1，有的稱之為動載系數，取1.1～1.5不等，有的取2～3，甚至有的取5；許用正應力[σ]以Q235為例，有的取100MPa，有的根據某些教材范例取150MPa 或160MPa，還有的按照《鋼結構設計規范》取設計值215MPa，更有直接取屈服強度235MPa，另外有的不根據鋼板的厚度分組取值，無論厚薄都取定值，如此等等，不一而足，其計算結果之多，差異之大可想而知，造成這種局面的根本原因是，至今沒有頒布相關的國家標準或者電力行業標準，沒有明確的標準可參考，令技術人員無所適從。

2）上述公式實際上是簡單的經驗公式，而不能反映吊耳的真實受力情況，正因為吊耳受力的復雜性，迄今為止，包括國內外著名的專家學者在內，多年來都進行了大量深入研究，在此不一一贅述，但是因為尚有很多關鍵性技術問題未解決，如銷軸拉板之間的壓力分布規律等，存在很多爭議，至今仍無定論，因此造成國內仍然沒有標準的計算方法和強度校核準則的局面。

3）上述經驗公式是多年來包括電力在內的石油、化工、交通等各個工程建設行業的吊裝人員，根據多年的實踐經驗，發揮自身的聰明才智總結出來的，其算法雖不準確，有一定誤差，但具有簡單實用的特點，因為根據我國的基本國情，由于現場吊裝有關人員水平參差不齊，要求都全面掌握設計計算方法顯然是不現實的。因經驗計算公式十分簡單，易于理解掌握，能夠指導有關人員快速對吊耳進行粗略估算，對吊裝的順利實施發揮了巨大的作用，這也是多年來在電力建設行業至今仍持久保持長盛不衰的原因。

4）為了規范和加強吊耳的管理，針對吊耳管理的混亂現象，一些企業如造船、電力建設等單位專門制定了吊耳的企業標準，根據自身特點，把常用的吊耳按照型式與規格都逐一進行計算，并繪制出詳細制造圖，列表后供選擇，這樣可供一線人員根據需要選擇，使用極為方便。

3 其他行業吊耳計算相關情況

盡管無吊耳計算的國家標準可參考，但是目前與之相關的有水利、交通和化工三個行業標準，雖然行業不同，使用場合、方式和習慣等有所差異，但彼此都有相通之處，電力行業也可參考借鑒。

3.1 《水利水電工程鋼閘門設計規范》

《水利水電工程鋼閘門設計規范》（SL74－2013）（以下簡稱水利標準）附錄M部分給出的吊耳孔壁承壓應力和拉應力驗算公式如下

此公式即為著名的拉曼公式（也譯作拉麥公式）。

在使用公式時，標準做了如下規定。

1）吊耳上的荷載，應按照乘以1.1～1.2的超載系數計算。

2）對吊耳的寬度、厚度與吊耳孔直徑的關系做了具體的規定（圖2）。

圖2　 吊耳計算簡圖二

3）對于Q235，孔壁承壓容許應力[σcj]＝80MPa,孔壁抗拉容許應力[σk]＝115MPa。

3.2 《港口工程樁基規范》

《港口工程樁基規范》（JTS 167-4-2012）（以下簡稱交通標準）給出的計算公式如下

式（5）及（6）實際上也是拉曼公式的不同表達方式，但是交通標準沒有照搬照抄水利標準，而是根據自身行業特點選擇取值大小。

1）水利標準荷載P僅乘以1.1～1.2的超載系數k，而交通標準需同時乘以兩個系數，即動力系數α：（預制混凝土樁）在起吊和水平吊運時α宜取1.3，吊立過程中α宜取1.1，以及荷載分項系數γg，取1.35；

2）對于Q235，局部承壓強度設計值fcj＝125MPa,受拉強度設計值ftj＝145MPa。與水利標準對比后可以看出，交通標準盡管荷載的系數有所增大，但是強度設計值亦隨之提高，雖然計算結果有所差異，但總的來說差別不大。

3）無論水利標準還是交通標準，在運用拉曼公式中還有嚴格的條件限制：△=dd1≤0.02d，（式中d為軸孔即吊耳孔內徑，d1為吊軸直徑），即吊耳的孔與軸盡可能全面接觸。因吊耳和吊軸均為設備所配零部件，在制造上能夠保證△≤0.02d，但是電力行業常用的吊耳吊裝大多使用卸扣，大小不一，△值遠遠超出了0.02d，從而制約了公式的使用，因此在引用拉曼公式時，應對計算結果酌情考慮。

3.3 《化工設備吊耳及工程技術要求》

《化工設備吊耳及工程技術要求》（HG/T 21574-2008）（以下簡稱化工標準）附錄中介紹了其中一種側壁板式吊耳（SP型）的計算方法，與電力建設行業現場常用吊耳相類似（圖3）。化工標準最大的優點是把常見的設備吊耳根據行業特點進行分門別類，可根據規格型號直接選用，這樣使得對現場吊裝人員的要求盡可能地降低。

吊耳A-A截面拉應力

圖3　 吊耳計算簡圖三

吊耳板B-B截面剪應力

從（7）式和（8）式可以看出，如果不考慮加強貼板，和前述（1）式和（2）式是一致的。

標準規定該系列中的所有吊耳本身都統一按1.65的綜合影響系數（即安全系數）進行強度設計。

該標準對吊耳本身的強度全部按Q235A考慮，并根據不同厚度的板材的屈服極限，取1.6的安全系數來確定吊耳的許用拉應力[σ]，例如常用厚度大于16～40mm：屈服強度225MPa，則許用拉應力[σ]為140.6MPa，許用剪應力[τ]= 0.6[σ]=84.4MPa。

3.4 三行業標準計算方法比較

1）均采用了傳統的許用應力法，而不是極限狀態法，簡單實用。

2）均根據簡單的拉伸強度計算：σ=nP/ F≤[σ]，易于使廣大不同階層人員理解和記憶。

3）安全系數和許用應力均有不同，這是根據行業自身的特點，并總結多年的經驗而得出的，具有鮮明的行業特色。

4）擯棄了吊耳計算理論中晦澀難懂的深奧公式，而使用經驗公式，注重實際結果，而不是偏重理論研究，達到了簡捷實用的目的。

5）水利標準和交通標準因采用了拉曼公式，要求孔軸間隙△值很小，使得在電力建設中受到很多的局限，但化工標準卻無此限制，因與電力行業使用條件相近，因此值得推薦。

但是，在引進化工標準的同時，應注意電力建設與化工行業的差異性，例如綜合影響系數一概均取1.65，以及許用應力的安全系數取1.6等，這種取值是否適合電力行業的特點，建議做進一步研究。

4 結 語

吊裝是電力建設的主要任務之一，盡管吊耳的重量微不足道，但設計計算對于吊裝的重要性不言而喻，因此，面對現今電力行業吊耳計算無序的狀態，亟待整頓和規范，建議借鑒化工等行業的經驗，并結合電力建設的特點，盡快組織編制相關行業標準，以使吊耳的計算有標準可支持，真正做到有規可依、有據可查，確保吊裝工作的安全、穩妥。

［參考文獻］

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[6] 韋東辰，韋 韋．板式吊耳的設計計算［J］．小水電，2013，（4）：42-44．

（編輯 賈澤輝）

［中圖分類號］TH21

［文獻標識碼］B

［文章編號］1001-1366（2015）02-0082-04

［收稿日期］2014-12-18

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