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摘要：本文分析了固定拱顶硫酸罐导链式倒装法力学计算，为后续槽罐倒装法提供了力学计算依据。
关键词：固定拱顶；导链式倒装法；力学计算
大型圆筒立式非标槽罐是选矿、冶炼行业中比较常见的非标设备，拼装是非标槽罐安装的关键。常规做法是采用正装法工艺，这种工艺前期准备周期长，需要在罐体安装区域附近需搭设拼装平台，并且壁板吊装时需要大吨位吊车，焊接时需要搭设双排脚手架。该工艺不仅耗费人工，而且周转材料积压很多，拆卸不便，效率低下。而采用倒装法施工工艺，将硫酸罐基础平台作为拼装平台，可以大量减少现场施工场地面积；利用导链式手拉葫芦作为起重工具，可节约大吨位吊车的台班，且不需再搭设脚手架，节省材料和人工，大幅提高工作效率。
1 导链式倒装法施工工艺原理
导链式倒装法利用千斤顶、卡板等辅助工具将胀圈顶紧固定在最上一圈壁板的内壁上（注意壁板下缘板应留出相对位置），并焊接盘板来保证胀圈向罐体传递压紧力，然后用手动导链（又称手拉葫芦）提升胀圈，通过摩擦力带动整圈壁板徐徐上升。当上升到预定高度时，将最上一圈壁板与紧邻的下一圈壁板组对焊接。焊接完成后，再利用手拉葫芦将胀圈放下，将其固定在刚接上的那圈壁板的下缘，然后再提升罐体，与下一圈壁板组对、焊接。重复操作，直至将罐体壁板全部组装完毕。
2 力学计算
我们以φ25m硫酸罐为例：
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2.1 手拉葫芦数量的选择计算
罐体倒装时起升最大重量（顶盖、加强圈及胀圈、第一至第六层壁板等总量Qmax=52.906+13.551+19.741+22.211+24.681+27.151+30.857≈191吨）为191t，考虑选用额定负荷为10t的多个手拉葫芦。根据《起重机械手册》取手动葫芦的动载系数K1为1.1、荷载不均匀系数K2为1.1、安全保险系数K3为1.2，手拉葫芦需用数量为：
n=（Qmax/10）×K1×K2×K3=27.73，取28个。
28个手拉葫芦沿罐壁内侧均匀分布。
2.2 提升立柱规格计算
28个手拉葫芦分别固定在28个提升立柱上。根据《起重机械手册》取每根提升立柱的动载系数K1为1.1、荷载不均匀系数K2为1.1、安全保险系数K3为1.2，计算出单根提升立柱的实际最大吊装负荷QS为：
QS=（Qmax/28）×K1×K2×K3=9.9t
选φ219mm×6mm、长5000mm的20#无缝钢管作为提升立柱，然后从《钢结构设计手册》查取相关数据。根据计算，提升立柱的实际柔度大于材料比例极限的柔度值，故可由欧拉公式计算提升立柱的临界压力Pcr：
Pcr=π2EI/（μl）2
式中：E—材料弹性模量，206*103N/mm2；
I—横截面最小惯性矩，2.28×10-5m4；
I=π（D4-d4）/64=
π（0.2194-0.2074）/64=2.28×10-5m4
μ—长度系数，按杆件一端固定，一端自由取值为2；
L—提升立柱长度，5m。
由此得出：Pcr=π2EI/（μl）2=3.142×206×109×2.28×10-5/（2×5）2=463KN
因此，单根提升立柱的最大吊装负荷Qt=463/9.8=47.24t，Qt=47.24t＞QS=9.9t，所以φ219mm×6mm、长5000mm的20#无缝钢管可以满足倒装操作要求。
3 吊装第一至三层壁板及顶盖手拉葫芦数量的选择计算
为了减少在固定拱顶的开孔数量和利于焊接恢复工作，根据罐体的外形尺寸和重量，提升顶盖和第一、二层壁板时，采用14根扒杆进行提升，该施工过程中所用起升扒杆和加固胀圈的选用和计算如下：
3.1 罐体起升用扒杆数量及结构尺寸选定
罐体倒装时起升总重量（顶盖及第一、二层壁板总量为Qmax=52.906+13.551+19.741=86.198吨）为87t，考虑选用额定负荷为10t的多个手拉葫芦。根据《起重机械手册》取手动葫芦的动载系数K1为1.1、荷载不均匀系数K2为1.1、安全保险系数K3为1.2，手拉葫芦需用数量为：
n=（Qmax/10）×K1×K2×K3=12.6，取14个。
14个手拉葫芦沿罐壁内侧均匀分布。
3.2 提升立柱规格计算
14个手拉葫芦分别固定在14个提升立柱上。根据《起重机械手册》取每根提升立柱的动载系数K1为1.1、荷载不均匀系数K2为1.1、安全保险系数K3为1.2，计算出单根提升立柱的实际最大吊装负荷QS为：
QS=（Qmax/14）×K1×K2×K3=9.02t
选φ219mm×6mm、长5000mm的20#无缝钢管作为提升立柱，然后从《钢结构设计手册》查取相关数据。根据计算，提升立柱的实际柔度大于材料比例极限的柔度值，故可由欧拉公式计算提升立柱的临界压力Pcr：
Pcr=π2EI/（μl）2
式中：E—材料弹性模量，206*103N/mm2；
I—横截面最小惯性矩，2.28×10-5m4；
I=π（D4-d4）/64=
π（0.2194-0.2074）/64=2.28×10-5m4
μ—长度系数，按杆件一端固定，一端自由取值为2；
L—提升立柱长度，5m。
由此得出：Pcr=π2EI/（μl）2=3.142×206×109×2.28×10-5/（2×5）2=463KN
因此，单根提升立柱的最大吊装负荷Qt=463/9.8=47.24t，Qt=47.24t＞QS=9.02t，所以采用八根φ219mm×6mm、长5000mm的20#无缝钢管可以满足提升顶盖及第一、二层壁板的操作要求。
4 结语
本文详细说明了工程常用的槽罐倒装法力学计算，可为后续选择导链式葫芦规格、数量和提升立柱规格、长度提供了理论依据。