电力建设吊装中吊耳计算分析及对策

王永新，刘国生，韩吉超，侯清涛，李鹏举WANG Yong-xin, LIU Guo-sheng, HAN Ji-chao, HOU Qing-tao, LI Peng-ju（山东电力建设第一工程公司，山东 济南 250131）

电力建设吊装中吊耳计算分析及对策

王永新，刘国生，韩吉超，侯清涛，李鹏举
WANG Yong-xin, LIU Guo-sheng, HAN Ji-chao, HOU Qing-tao, LI Peng-ju
（山东电力建设第一工程公司，山东 济南 250131）

[摘 要]通过对电力建设吊耳计算的方法及现状进行分析，找出产生问题的根本原因，并详细对比和分析与水利、交通和化工行业相关标准异同，指出解决问题的途径。

[关键词]电力建设；吊装；吊耳；计算

1 概 述

在电力建设施工过程中，起重吊装是最为常见的特种作业，直接关系到人身、设备和机械的安全。如何顺利实施起吊方案，在很大程度上与吊耳有直接的关系，这是因为大多数设备及部件在工厂制造完毕后均已配置好吊耳，但由于种种原因，某些设备却没有考虑，因此施工单位必须在现场根据需要自行设置吊耳，以便进行吊装；另外，部分钢结构件、砼预制构件及自制的吊装工具，如起吊扁担、扒杆等，都需要对设计制作吊耳。尽管吊耳的重要性已人所共知，并从管理上建立了完善的规章制度，但是，由于在吊耳计算的方法上存在误区，从源头上造成了目前的混乱局面。本文针对此现状进行分析，并对计算方法及对策进行探讨。

2 现状及存在的问题

2.1 现 状

目前，电力建设行业吊耳通行的计算方法如下所述，包括正应力计算、剪应力计算、焊接计算及挤压计算等方面。

2.1.1 正应力计算

如图1所示，正应力的最不利位置在a-b断面

图1　 吊耳计算简图一

式中 n——安全系数；

P——吊耳荷载；

Fmin——a-b截面的截面积；

[σ]——许用正应力。

2.1.2 剪应力计算

如图1所示，剪应力最不利位置在c-d断面。

式中 Amin——c-d截面的截面积；

为了增加板式吊耳的承载能力，可根据需要在耳孔处两边贴加强板。

焊缝及挤压计算等在此省略。

2.2 存在的问题

1）这些计算公式是基本公式，尽管参数很少，计算简单，但是取值大小却是五花八门，仅凭个人感觉和经验，随意性很大：例如式（1）中安全系数n，有的无此项，即相当于取1，有的称之为动载系数，取1.1～1.5不等，有的取2～3，甚至有的取5；许用正应力[σ]以Q235为例，有的取100MPa，有的根据某些教材范例取150MPa 或160MPa，还有的按照《钢结构设计规范》取设计值215MPa，更有直接取屈服强度235MPa，另外有的不根据钢板的厚度分组取值，无论厚薄都取定值，如此等等，不一而足，其计算结果之多，差异之大可想而知，造成这种局面的根本原因是，至今没有颁布相关的国家标准或者电力行业标准，没有明确的标准可参考，令技术人员无所适从。

2）上述公式实际上是简单的经验公式，而不能反映吊耳的真实受力情况，正因为吊耳受力的复杂性，迄今为止，包括国内外著名的专家学者在内，多年来都进行了大量深入研究，在此不一一赘述，但是因为尚有很多关键性技术问题未解决，如销轴拉板之间的压力分布规律等，存在很多争议，至今仍无定论，因此造成国内仍然没有标准的计算方法和强度校核准则的局面。

3）上述经验公式是多年来包括电力在内的石油、化工、交通等各个工程建设行业的吊装人员，根据多年的实践经验，发挥自身的聪明才智总结出来的，其算法虽不准确，有一定误差，但具有简单实用的特点，因为根据我国的基本国情，由于现场吊装有关人员水平参差不齐，要求都全面掌握设计计算方法显然是不现实的。因经验计算公式十分简单，易于理解掌握，能够指导有关人员快速对吊耳进行粗略估算，对吊装的顺利实施发挥了巨大的作用，这也是多年来在电力建设行业至今仍持久保持长盛不衰的原因。

4）为了规范和加强吊耳的管理，针对吊耳管理的混乱现象，一些企业如造船、电力建设等单位专门制定了吊耳的企业标准，根据自身特点，把常用的吊耳按照型式与规格都逐一进行计算，并绘制出详细制造图，列表后供选择，这样可供一线人员根据需要选择，使用极为方便。

3 其他行业吊耳计算相关情况

尽管无吊耳计算的国家标准可参考，但是目前与之相关的有水利、交通和化工三个行业标准，虽然行业不同，使用场合、方式和习惯等有所差异，但彼此都有相通之处，电力行业也可参考借鉴。

3.1 《水利水电工程钢闸门设计规范》

《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL74－2013）（以下简称水利标准）附录M部分给出的吊耳孔壁承压应力和拉应力验算公式如下

此公式即为著名的拉曼公式（也译作拉麦公式）。

在使用公式时，标准做了如下规定。

1）吊耳上的荷载，应按照乘以1.1～1.2的超载系数计算。

2）对吊耳的宽度、厚度与吊耳孔直径的关系做了具体的规定（图2）。

图2　 吊耳计算简图二

3）对于Q235，孔壁承压容许应力[σcj]＝80MPa,孔壁抗拉容许应力[σk]＝115MPa。

3.2 《港口工程桩基规范》

《港口工程桩基规范》（JTS 167-4-2012）（以下简称交通标准）给出的计算公式如下

式（5）及（6）实际上也是拉曼公式的不同表达方式，但是交通标准没有照搬照抄水利标准，而是根据自身行业特点选择取值大小。

1）水利标准荷载P仅乘以1.1～1.2的超载系数k，而交通标准需同时乘以两个系数，即动力系数α：（预制混凝土桩）在起吊和水平吊运时α宜取1.3，吊立过程中α宜取1.1，以及荷载分项系数γg，取1.35；

2）对于Q235，局部承压强度设计值fcj＝125MPa,受拉强度设计值ftj＝145MPa。与水利标准对比后可以看出，交通标准尽管荷载的系数有所增大，但是强度设计值亦随之提高，虽然计算结果有所差异，但总的来说差别不大。

3）无论水利标准还是交通标准，在运用拉曼公式中还有严格的条件限制：△=dd1≤0.02d，（式中d为轴孔即吊耳孔内径，d1为吊轴直径），即吊耳的孔与轴尽可能全面接触。因吊耳和吊轴均为设备所配零部件，在制造上能够保证△≤0.02d，但是电力行业常用的吊耳吊装大多使用卸扣，大小不一，△值远远超出了0.02d，从而制约了公式的使用，因此在引用拉曼公式时，应对计算结果酌情考虑。

3.3 《化工设备吊耳及工程技术要求》

《化工设备吊耳及工程技术要求》（HG/T 21574-2008）（以下简称化工标准）附录中介绍了其中一种侧壁板式吊耳（SP型）的计算方法，与电力建设行业现场常用吊耳相类似（图3）。化工标准最大的优点是把常见的设备吊耳根据行业特点进行分门别类，可根据规格型号直接选用，这样使得对现场吊装人员的要求尽可能地降低。

吊耳A-A截面拉应力

图3　 吊耳计算简图三

吊耳板B-B截面剪应力

从（7）式和（8）式可以看出，如果不考虑加强贴板，和前述（1）式和（2）式是一致的。

标准规定该系列中的所有吊耳本身都统一按1.65的综合影响系数（即安全系数）进行强度设计。

该标准对吊耳本身的强度全部按Q235A考虑，并根据不同厚度的板材的屈服极限，取1.6的安全系数来确定吊耳的许用拉应力[σ]，例如常用厚度大于16～40mm：屈服强度225MPa，则许用拉应力[σ]为140.6MPa，许用剪应力[τ]= 0.6[σ]=84.4MPa。

3.4 三行业标准计算方法比较

1）均采用了传统的许用应力法，而不是极限状态法，简单实用。

2）均根据简单的拉伸强度计算：σ=nP/ F≤[σ]，易于使广大不同阶层人员理解和记忆。

3）安全系数和许用应力均有不同，这是根据行业自身的特点，并总结多年的经验而得出的，具有鲜明的行业特色。

4）摈弃了吊耳计算理论中晦涩难懂的深奥公式，而使用经验公式，注重实际结果，而不是偏重理论研究，达到了简捷实用的目的。

5）水利标准和交通标准因采用了拉曼公式，要求孔轴间隙△值很小，使得在电力建设中受到很多的局限，但化工标准却无此限制，因与电力行业使用条件相近，因此值得推荐。

但是，在引进化工标准的同时，应注意电力建设与化工行业的差异性，例如综合影响系数一概均取1.65，以及许用应力的安全系数取1.6等，这种取值是否适合电力行业的特点，建议做进一步研究。

4 结 语

吊装是电力建设的主要任务之一，尽管吊耳的重量微不足道，但设计计算对于吊装的重要性不言而喻，因此，面对现今电力行业吊耳计算无序的状态，亟待整顿和规范，建议借鉴化工等行业的经验，并结合电力建设的特点，尽快组织编制相关行业标准，以使吊耳的计算有标准可支持，真正做到有规可依、有据可查，确保吊装工作的安全、稳妥。

［参考文献］

[1] 李鹏举，王永新．起重机械销孔和吊耳的计算与比较［J］．建筑机械化，2010,（12）：33-37．

[2] 穆玉航．起重机销轴与拉板连接的非线性力学行为研究［D］．哈尔滨：哈尔滨工业大学，2013．

[3] 鲍希陆，沈迎春．板式工艺吊耳计算及相关问题的探讨［J］．港口装卸，2010，（2）：13-17．

[4] 徐志栓．关于构件吊耳板设计的探讨［J］．水运工程，2006，（5）：37-40．

[5] 万 进．关于耳板式吊耳设计校核的探讨［J］．石油化工建设，2010（3）：62-64．

[6] 韦东辰，韦 韦．板式吊耳的设计计算［J］．小水电，2013，（4）：42-44．

（编辑 贾泽辉）

［中图分类号］TH21

［文献标识码］B

［文章编号］1001-1366（2015）02-0082-04

［收稿日期］2014-12-18

Shacklecalculation analysis and countermeasures of electric power construction hoisting