高炉大修工程中SPMT滑移装卸技术分析与运用（论文）.pdf

-54- 高炉大修工程中 SPMT 滑移装卸技术分析与运用 彭秀武 上海宝冶集团有限公司 摘　要：本文结合某高炉短期化大修工程，介绍了炉体分段整 体运输情况及 SPMT 相关特性，提出利用有限元软件 SAP2000 非线 性静力分析完成 SPMT 滑移装卸过程计算机模拟的可行办法，并通 过该方法完成不同工况的滑移装卸过程理论计算和运输托架设计。 最后总结工程实施过程中的经验，指出 SPMT 滑移装卸技术运用过 程中需要重点注意的几个问题。 关键词： 高炉；短期化大修；SPMT；滑移装卸 1 概述 某高炉短期化大修工程中采用炉体分段整体拆装施工工艺中， 采 用 索 埃 勒 平 板 模 块 车（ScheuerlePlatformModularTrailers， 简 称 SPMT）作为炉体分段大件运输工具，其基本性能参数为：轴距 1.4m， 轴额定载荷 34t，平均轴自重 3t，底盘抗弯截面模量 830273cm3；由 于施工工艺的需要和起重设备能力的限制，需要在在旧炉体下段更 换过程中使用整体滑移装卸技术，炉体下段外形尺寸 Φ18.5×9.1m， 整 体 重 量 4020t， 选 用 SPMT 轴 线 数 160 轴， 编 组 采 用 4×30+2×20 沿滑移中心线轴对称布置。 2 滑移装卸工艺特点及分析模型 2.1 滑移装卸技术特点 图2.1.1 旧下段炉体滑移装车过程示意 滑移装卸过程中，重物直接从固定平台滑移装载至 SPMT 运输 车上或从 SPMT 运输滑移卸载至固定平台上，该过程简言之是一滑动 荷载转换过程。根据 SPMT 受力特点，重物运输时需要确保理论上物 体重心与 SPMT 轴线荷载合力中心重合，方能保证运输托架水平，此 外，SPMT 轴线荷载基本一致，方能保证运输顺利进行，这从 SPMT 编组及布置形式等综合考虑。以旧下段滑移装车为例，当重物从固 定平台局部滑移上运输托架时，仅需要后面局部区域 SPMT 承载即可， 如图 2.1.1（a）所示；随着滑移过程的推进，SPMT 承载范围逐步扩大， 如图 2.1.1（b）所示；最终达到运输受力状态，如图 2.1.1（c）所示。 同时，由于 SPMT 轴线最大额定承载能力仅 34t，扣除其自重所 占比例，实际承载能力为 30t。在图 2.1.1（a）、（b）所示状态，由 于上部物体重量很大，而 SPMT 仅尾部靠近重物部分轴线承载，其他 轴线反力不能太大，否则容易导致运输托架头部上翘。为了避免因 受力过大破坏 SPMT 设备和结构，尾部靠近重物部分轴线承载最大受 力必须限制在额定承载能力范围内。滑移装卸过程中，SPMT 轴线荷 载之和逐步增大；SPMT 轴线从滑移装车方向往车头方向逐渐参与承 载；滑移至运输位置时，所有轴力参与工作且轴荷基本一致，轴线 荷载之和与上部重量相等。因此，SPMT 滑移装卸过程具有荷载非线 性的特点。 2.2SPMT 模拟由于 SPMT 在额定荷载范围内可以运用液压调整变形量，其 Z 向刚度很难模拟。为了在运输托架设计上具有一定的安全系数和防 止 SPMT 过载，假设在额定轴荷范围内，SPMT 为线弹性性关系；当 其上部荷载超过额定荷载时，SPMT 反力不再增加，变形与托架结构 变形协调一致。此外，轴荷不可能出现小于 0 的情况，SPMT 模拟采 用 SAP2000 中框架拉压比限定设置。 2.3 有限元分析模型计算采用 SAP2000 软件，移动荷载模拟采用不同位置施加荷载 实现。便于分析结果对比，在同一个模型文件立面建立 8 个不同的位 置的子模型实现。依次分别旧炉体下段荷载部分滑移至运输托架到 滑移至运输状态的不同位置 1~8，相邻位置间滑移距离为 3m。模型 中，所有下部模拟 SPMT 的虚拟柱纵向间距 6m，等效 SPMT 轴数为 6/1.4=4.3 轴，虚拟柱的拉压比限定设置为拉力为 0kN，考虑一定安全 系数压力为 1250kN。采用静力非线性分析工况，考虑模型 P-Δ 效应， 分析结果收敛状况较好。 3 滑移过程计算结果 3.1 计算反力及变形由计算结果可知，旧炉体下段滑移装车作业时，在荷载从平台 转移至 SPMT 运输车上的过程中，运输托架下部 SPMT 轴线极其容易 达到额定承载力极限，荷载交接阶段为 SPMT 受力的最不利阶段。 运输托架变形随着旧炉体下段滑移位置不同逐渐增大。运输托 架长度方向上最大变形产生的位置与滑移的位置有关，基本上出现 在旧炉体下段中心位置处。运输托架的绝对变形呈下挠趋势，最大 变形出现在位置 8，即所有荷载均转移至运输托架中心。 3.2 运输托架应力由计算结果可知，在旧炉体下段荷载全部转移至运输托架上， 但尚位于运输托架尾部的位置 5 时，运输托架的应力比达到最大值。 炉体滑移至位置 8（最左侧）时，此时虽然运输托架承受旧炉体全部 荷载，应力比反而降低，是因为该状态下，SPMT 反力比较一致的原因。 因此，位置 5 状态是运输托架设计的控制状态。 不同位置运输托架内力、挠度及应力比计算结果见表 3.2.1。表 3.2.1 旧下段滑移装车过程运输托架计算结果比较 位置 编号 重心与托 架 中心距离 （m） 最大弯矩 （kN.m） 中心挠度 （mm） 端部上翘 （mm） 相对 变形量 最大弯曲 应力比 1 39995 -16481/1050 0.35 2 612688 -22771/694 0.46 3 919372 -571201/358 0.68 4 1222003 -1061051/264 0.81 5 1525300 -1221411/218 0.93 6 182