新型核電站龍門架安裝質量控制獲獎科研報告

摘

要：該文主要介紹了某新型核電站龍門架施工過程中的質量控制要點，從吊裝前的有限元分析計算、安裝精度及質量控制、典型問題的經驗反饋等三個方面對龍門架這類典型的鋼結構施工質量控制進行了系統的闡述。通過設計制作安裝吊裝工裝、開發大型構件創新的安裝方法，靈活應用吊裝方法等，保證了龍門架安裝高精度要求。

關鍵詞：有限元分析;龍門架;鋼結構

引言

核電站龍門架是把核島核心設備起吊和運入反應堆廠房的鋼結構構造物，是反應堆廠房運行期間的檢修設備運輸通道，使用周期貫穿核電站建安及運行全過程，做大靜載起重能力達540t，做大動載起重能力達495t，屬核電站關鍵結構件之一。核電站龍門架服役階段被吊設備就位精度、質保等級、核安全等級高，在安裝施工時對結構安裝要求高、施工周期短構件尺寸大、涉及大型吊裝、拼裝施工精度極高。某新型核電站龍門架吊車的噸位比其他堆型大，導致各部件設計噸位相應較大，對龍門架施工質量要求更高;其結構與其他堆型不同，桁架、吊車梁安裝在混凝土墻體上，由于混凝土存在偏差，給吊車梁、桁架安裝帶來巨大的挑戰。因此對核電站龍門架的施工質量控制進行深入的研究和總結提煉，對后續建造類似堆型過程中核島龍門架施工的質量控制具有十分重要的借鑒意義。

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龍門架簡介

龍門架其作用是核島廠房在施工建造階段和正常運行階段把設備從標高±0000m提升到16.500m標高的操作平臺上，再運入反應堆廠房中。其在施工階段的最大吊運能力是4500KN，正常運行階段最大吊運能力是800KN，龍門架安裝于燃料廠房APC殼一側的埋件位置。龍門架主體結構輪廓尺寸長×寬×高=30000×16670×31050mm，主體重量約5000t。整體是由兩根大型箱型立柱、上下部桁架及橫向支撐、800KN吊車梁、4500KN吊車梁、16.500m標高操作平臺及檢修小室、樓梯、工作走道、欄桿等組成的大型栓接與焊接組合的鋼結構工程。

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龍門架安裝質量控制

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有限元分析

龍門架其結構具有體積大、重量大（鋼柱起吊重量約90t）、就位標高高等特點，其吊具一般采用非標設計，吊裝時構件受力與運行狀態受力不一致，有吊裝失穩及變形的風險，必須進行嚴謹的計算。龍門架吊具計算從材料力學計算方法入手，依托計算軟件進行有限元分析，模擬吊裝過程，直觀準確地分析吊裝各階段構件著力點受力情況，并結合應力分析，合理分布構件受力，保證構件受力在強度極限內，最終保證吊裝質量。

2.2地腳螺栓安裝精度的控制

核電站龍門架鋼柱地腳螺栓尺寸較大（M110×4700），重量較重，地腳螺栓安裝偏差將直接影響后續龍門架鋼柱就位，所以對柱基安裝有較高的精度要求。

加固工裝設計：首先通過設計制作專用工裝，測量配合地腳螺栓就位，通過工裝對其進行雙層固定，保證柱基的軸線、標高、垂直度及地腳螺栓之間的相對位置。

混凝土澆筑：混凝土采用分層分段澆筑，控制混凝土的內外收縮變形，盡量減小混凝土內外溫差，從而減少混凝土變形對地腳螺栓的影響，采取對稱布料方式減少側壓力，布料泵管不能直接對準螺栓組及其加固支撐構件布料形成沖擊，振搗時也不能直接觸碰，從而減少混凝土澆筑對地腳螺栓精度的影響。

監測地腳螺栓位移：根據澆筑的過程中應該對地腳螺栓進行多次測量，分別為：澆筑前測量、澆筑過程中測量、澆筑后復測。重點是澆筑過程中的跟蹤測量，隨著混凝土的澆筑，對地腳螺栓位置以及垂直度進行測量，地腳螺栓有偏位的及時糾正，測量的目的主要是減小混凝土澆筑對在地腳螺栓安裝位置以及垂直度的影響。

2.3鋼柱安裝精度控制

鋼柱安裝主要控制鋼柱的水平標高，十字軸線位置和垂直度。測量是安裝的關鍵工序，在整個施工過程中，以測量為主。鑒于鋼柱長度尺寸大、重量大，就位后現場環境復雜，安裝操作空間狹小，測量空間小、視線受阻，但安裝進度要求高;為了保證27186mm高的鋼柱安裝垂直度偏差控制在15mm，必須采取措施實施精確測量，特別根據鋼柱的結構特點及現場構筑物的情況設置了鋼柱垂直度測量度數標識，并根據度數調整垂直度調節裝置;用兩臺呈90°的經緯儀測量調平鋼柱的垂直度，在校正過程中不斷調整柱底板下墊塊及螺母，直至垂直度符合要求。龍門架安裝過程中，還應多次復測鋼柱垂直度：上下部桁架安裝前復測、上下部桁架安裝前復測、吊車梁安裝前后復測。

2.4桁架墻體節點板安裝精度控制

新型核電站龍門架其桁架一端安裝在鋼柱節點板上，另一端安裝在混凝土埋件節點板上，桁架與節點板采用高強螺栓連接，螺栓孔均為圓孔且與螺栓孔之間間隙僅2mm，墻體節點板的安裝精度是實現桁架順利就位的關鍵。節點板車間預制時，節點板墻體端需預留一定切割余量;在墻體埋件上對節點板安裝位置提前進行平整度測量，根據測量值切割節點板長度余量。節點板吊裝就位后，上方焊接型鋼，型鋼上打出節點板安裝的位置軸線，作為安裝、檢測節點板軸線的依據。根據輔助型鋼定位，調整節點板位置，實現了節點板三維空間的精準定位。為保證熱絲TIG自動焊的持續高效的焊接，準備工作有：①焊接設備集成，熱絲TIG自動焊設備部件較多，現場焊接移動不方便，內置換料水箱焊接時，制作焊接設備集成箱，集成箱底部設置4個車輪，焊接過程中可將焊接設備隨焊接位置移動;②軌道鋪設，焊接小車與焊槍的距離是固定的，焊接前在焊道旁邊標識出軌道固定位置，方便焊接設備快速精確就位。

2.5吊車梁安裝精度控制工藝

核電站龍門架是反應堆廠房的大型核設備運輸通道。4500KN、800KN吊車梁是核設備吊裝主要承載構件，整體尺寸、安裝精度要求較高。吊車梁一端安裝在鋼柱牛腿上，另一端焊接在混凝土埋件上，對安裝精度要求高。

提前測量吊車梁安裝節點高度、吊車梁安裝基礎（埋件）標高，計算出安裝后吊車梁頂標高。若計算值高于設計值，打磨吊車梁支腿;若計算值低于設計值，可提前在安裝位置放置墊板，減少了吊裝就位后標高調整時間。吊裝前，通過定位放線，找出各限位板的理論安裝位置，點焊三面限位塊作為吊車梁就位的基準，減少了吊裝就位后軸線調整時間。通過此施工方法，最終實現吊車梁精確就位，提高施工效率，保證了吊車梁安裝質量，并達到節約工期的目的。

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結論

龍門架施工通過PDCA循環管理，使施工質量得到有效控制，通過了4500t吊車的動載試驗和靜載試驗。

施工質量管理應從人機料法環等方面入手，排除影響安裝精度的諸因素，避免累計誤差。質量控制應該從人入手，