火炬塔架吊裝過程中應(yīng)力監(jiān)測

某化工工業(yè)公司30萬t乙烯工程中火炬塔架因高且大，很難采取分段吊裝。都是在現(xiàn)場臥式拼裝完工以后，再通過桅桿吊裝豎立起來。由于這些設(shè)備又高又重，在臥式狀態(tài)吊裝時，自重所產(chǎn)生的應(yīng)力將非常大。特別是在吊點(diǎn)附近，由于集中力的作用，其應(yīng)力更大。吊裝是否安全取決于這些部位應(yīng)力的大小，考慮不當(dāng)會造成設(shè)備損壞或人身事故。

如果在吊裝過程中，采用電測法對火炬塔架進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測，了解危險部位應(yīng)力狀況，則可以減少甚至避免事故的產(chǎn)生。這是保證現(xiàn)場吊裝安全的重要手段。

應(yīng)力監(jiān)測

塔架總高121.5m，重236.5t，塔架是桁架結(jié)構(gòu)。采用A型桅桿扳倒法豎立。儀器采用聚航科技生產(chǎn)的JHYC靜態(tài)應(yīng)變測試系統(tǒng)，可用于試驗(yàn)性測量，也可用于長期監(jiān)控測量。儀器設(shè)置全軟件操作，實(shí)時顯示應(yīng)變值，儲存數(shù)據(jù)，并自動生成測試報(bào)告，在線打印。

實(shí)際測量中，對塔架的兩個起吊點(diǎn)附近的各桿件及底部支點(diǎn)各桿件分別布置應(yīng)變片。塔架吊裝前用多個枕木垛支撐起來，并用水平儀測量其水平度，以便盡量減少其在初始狀態(tài)下的應(yīng)力。

表1為上起吊點(diǎn)（即在86m高處的起吊點(diǎn)）附近主要受力桿件的應(yīng)力值；表2為支腿而塔柱和斜桿的應(yīng)力值，由表1、表2列出的測量結(jié)果可得到以下結(jié)論：

對于這些桁架結(jié)構(gòu)，以往習(xí)慣的簡化計(jì)算方法都是將節(jié)點(diǎn)簡化為鉸，也就是認(rèn)為各桿件是二力桿，只有軸向力作用，沒有彎矩的作用。

測量結(jié)果表明，在有集中力及力矩作用點(diǎn)附近（如吊點(diǎn)等）的各桿件，不僅僅是拉壓桿件，還存在著彎曲應(yīng)力，有時甚至占主導(dǎo)地位。如上起吊點(diǎn)的上塔柱2、3點(diǎn)的軸向平均應(yīng)力是17.3MPa，而其彎曲應(yīng)力竟達(dá)到±79.3MPa；斜桿、橫桿在起吊點(diǎn)附近1m的范圍內(nèi)，彎曲應(yīng)力也占了不小的比重；支腿下塔柱的軸向平均應(yīng)力是-10.7MPa，而彎曲應(yīng)力竟達(dá)到±63.8MPa。

在遠(yuǎn)離起吊點(diǎn)的區(qū)域，彎曲應(yīng)力的比重則大大下降。如上起吊點(diǎn)的下塔柱的15、16兩點(diǎn)，軸向應(yīng)力為-58.2MPa，而其彎曲應(yīng)力只有±0.4MPa，幾乎可以忽略不計(jì)。

上述現(xiàn)象表明，桁架節(jié)點(diǎn)簡化為鉸來計(jì)算的條件，是各節(jié)點(diǎn)必須處于沒有集中力或力矩作用的區(qū)域。對于不滿足這個條件的桿件必須考慮彎曲應(yīng)力的作用，對其進(jìn)行彎曲應(yīng)力強(qiáng)度校核。

由于集中力作用的區(qū)域，理論簡化條件比較難以確定，因此，除了事先作必要的簡化計(jì)算外，吊裝現(xiàn)場測量是一個重要的不可或缺的手段。通過實(shí)測，可以隨時發(fā)現(xiàn)問題，避免重大事故的發(fā)生。

實(shí)測遇到的問題及解決方法

導(dǎo)線的布局問題

大型結(jié)構(gòu)的被測區(qū)域一般距離測量儀器都比較遠(yuǎn)，引線長度一般都在100m以上，如果進(jìn)行多點(diǎn)測量，每個應(yīng)變片都用長導(dǎo)線引到測量儀器上，這不僅耗費(fèi)了大量的導(dǎo)線，而且一旦出現(xiàn)問題，也很難找到故障點(diǎn)。此時，最好采用無線靜態(tài)應(yīng)變測測量系統(tǒng)，將測量模塊固定在被測點(diǎn)附近，這樣就大大測量布線的繁瑣，而且很容易就能找到故障點(diǎn)。可以大大提高測量速度，并減少測量誤差。

電阻應(yīng)變片防潮問題

由于現(xiàn)場實(shí)測準(zhǔn)備工作量較大，通常電阻片粘貼完成后需要幾天時間才能正式測量，室外防潮和防損問題十分突出。實(shí)踐證明，常溫固化環(huán)氧樹脂是較為理想的防潮材料，它不僅可以防潮，還可以達(dá)到防損的目的。應(yīng)變片粘貼完以后用熱吹風(fēng)機(jī)吹走潮氣，然后再涂上防潮材料。

電阻片的溫度補(bǔ)償問題

現(xiàn)場條件差，測量時間長，因此要特別注意溫度補(bǔ)償片的布置。一般采用分區(qū)補(bǔ)償，區(qū)域不可太大。補(bǔ)償片必須放在被測區(qū)域的附近，以減少溫度引起儀器讀數(shù)的漂移，并縮短測量時間。溫度補(bǔ)償片的導(dǎo)線與工作片的導(dǎo)線方向最好一致，以確保導(dǎo)線溫度場相同。