吊裝平臺方案設計論文
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風機吊裝平臺由浮箱標準箱模塊拼組而成。設計時考慮了主吊機與輔助吊機的放置與作業位置、風機部件的存放、輔助器具的放置等。吊裝作業時可考慮先進行風機塔筒吊裝，再進行機艙與發電機吊裝，最后進行輪轂與風機葉片組裝及吊裝作業。輪轂與風機葉片組裝作業時如果空間不夠，可在局部加拼浮箱模塊對平臺進行局部擴展。浮箱風機吊裝平臺主尺度為75m×40m，由84只浮箱標準箱模塊構成；其中主吊裝平臺是徐工650t履帶吊作業平臺，由64只浮箱模塊構成，承受荷載最大，取其進行結構分析。錨定方式采用投錨固定和錨樁固定相結合。投錨固定采用四爪錨或者犁錨，對平臺整體位移進行基本控制；錨樁固定可以對平臺水平位移精確控制，同時樁可以在固樁架中上下移動，適應潮位的變化。
2浮箱模塊設計
浮箱模塊為全封閉箱形結構，主尺度為：沿通道縱向長2．5m，沿通道橫向寬12．5m，模塊高度1．8m。浮箱縱向與橫向均采用鉸接接頭連接，每個浮箱重量約為140kN。浮箱由6mm鋼板構成主體框架，通過邊緣角鋼焊接在一起，甲板下和底板上都焊有T型橫梁、縱梁、縱肋、橫肋；側板和端板焊有角鋼型水平肋、T型豎肋和豎梁。模塊內部由橫向隔艙板分隔為兩個水密艙，一側模塊端板以及橫向隔艙板上開設有人孔以便維護與維修；為了提高箱體坐灘承壓能力，在模塊內部橫向設置3道承壓桁架；為了縱、橫向傳力縱總強度需要，模塊內部與接頭相連的縱、橫梁截面設計的較大，其它肋骨設計則以局部強度控制，其截面比縱、橫梁的截面小，模塊甲板及底板以縱、橫梁與肋骨組成正交異性板結構。模塊殼板材料為CCSB，內部結構材料為Q345，單雙支耳連接件材料為30CrMnTi。
3浮式吊裝平臺結構分析
利用大型結構分析軟件ANSYS對主吊裝平臺坐灘承壓工況和浮游工況進行了仿真分析，為平臺的設計提供了理論依據。結構分析時考慮到吊裝平臺結構龐大，采用了ANSYS結構分析中有限元子結構法，能夠較好地模擬拼裝式吊裝平臺這種特殊拼裝式結構。吊裝平臺為臨時性結構，以下結構分析中的容許應力均根據《軍用橋梁設計準則》（GJB1162—91）選用。
（1）坐灘承壓：根據技術參數要求，采用溫克勒彈性地基模型，地基承載力為0．02MPa。吊裝作業時，考慮吊臂方向和風機、塔筒的重量，經計算得平臺承受的最大荷載為8000kN。浮箱模塊子結構、吊裝平臺母結構，吊機的兩個履帶作用在30號和42號子結構上。經計算分析，最不利的浮箱為30號子結構。浮箱內部各部件的最大應力及最大接頭力。內部結構最大應力為104．42MPa，小于Q345的彎曲應力292MPa。平臺的最大沉降量為48．59mm。
（2）浮游工況：此工況為生存工況。由于水很淺，總體分析中浮游工況只考慮靜力分析，平臺承受的最大荷載為8000kN。浮箱模塊子結構建模、吊裝平臺母結構，母結構由64個子結構組成，吊機的兩個履帶作用在30號和42號單元。經計算分析，最不利的浮箱為42號子結構。浮箱內部各部件的最大應力及最大接頭力如表1所示。由表1中知，內部結構最大應力為134．07MPa，小于Q345的彎曲應力292MPa。平臺的最大吃水為573．05mm，靜載吃水為311．11mm，總吃水884．16mm，則干舷為915．84mm，滿足要求。
（3）考慮到施工拼組大面積作業平臺需要，浮箱連接縱橫向均采用單雙耳。為了模擬分析接頭的受力情況，采用ANSYSWorkbench軟件分析，分析時考慮接頭間隙、連接部件之間的接觸特性以及彈塑性影響，采用Solidworks分別進行單雙支耳的建模，然后裝配建立實體模型并導入Workbench中，單支耳模擬結果，雙支耳模擬結果，耳孔邊緣有應力集中現象，均小于30CrMnTi的屈服應力1176MPa。在銷中亦有應力集中，最大等效應力為1301．1MPa，小于30CrMnTi的局部承壓應力1412MPa，因此接頭的設計是合理的。
4結束語
根據如東灘涂風電場實際施工需要，提出了裝平臺方案，利用有限元軟件ANSYS子結構方法分別對吊裝平臺坐灘承壓工況和浮游工況進行了整體仿真分析，采用ANSYSWorkbench軟件分析了接頭的受力，考慮了接頭間隙、連接部件之間的接觸特性以及彈塑性影響，結果表明浮箱各主要構件和接頭的受力均滿足強度要求，浮游工況時吊裝平臺的干舷滿足要求，因此總體設計是合理的。
作者：李志剛 胡杰 鄭峰 單位：解放軍理工大學野戰工程學院