книги из ГПНТБ / Харас З.Б. Монтаж аппаратов нефтяной и газовой промышленности

наклона расчалки к горизонту нагрузка от нее передается на ось трубы. Якорь допускает без потери грузоподъемности отклонение расчалки в плане от оси на 15° в каждую сторону. При отклонении расчалки в плане от оси якоря на угол 45° грузоподъемность его составляет лишь 38% номинальной. На тяге укреплен повторный отводной ролик 6, направляющий ходовую нитку полиспаста рас­ чалки перпендикулярно оси барабана лебедки независимо от угла отклонения расчалки в плане от оси якоря.

В зависимости от грузоподъемности разработаны три типа сталь­ ных конструкций таких якорей (табл. 7.6).

Техническая характеристика наземных якорей Гипрохиммонтажа

Якори Гипрохиммонтажа большой грузоподъемности имеют зна­ чительные габаритные размеры. Так, якорь грузоподъемностью 40 т имеет габаритные размеры в плане 6,5x5,2 м и высоту 3 м. За счет малой массы одного блока при большой грузоподъемности якоря весьма велико необходимое число железобетонных блоков. Напри­ мер, при грузоподъемности 40 т требуется 60 блоков на один якорь.

Наземные якори Гипрохиммонтажа не предназначены для работы на свеженасыпных неуплотненных, иловых, торфяных, а также скальных грунтах, асфальтовых покрытиях и на поверхности, по­ крытой льдом или снегом.

Интересны теоретические и экспериментальные исследования наземных якорей Гипрохиммонтажа, выполненные В. 3. Маршевым под руководством В. Д. Абезгауза.

Исследованиями доказана целесообразность крепления швелле­ ров к обшитой стальным листом опорной поверхности грузовой плат­ формы якорей. Средние значения коэффициентов сцепления с грун-

148

Таблица 7.7

Значения коэффициента сцепления наземного якоря конструкции Гипрохиммонтажа

том, зафиксированные при исследованиях рам с различным числом швеллеров на опорной поверхности, приведены в табл. 7.7.

Кроме того, исследования показали, что наибольшее среднее значение коэффициента сцепления получается при устройстве якоря на суглинке и наименьшее его значение — на песке. Упорные стенки в виде швеллеров увеличивают коэффициент сцепления якоря при установке на суглинке, в меньшей степени на супеси и почти не имеют влияния на коэффициент сцепления при установке якоря на песке. С увеличением влажности суглинка с 7 до 13% средний коэффициент сцепления уменьшается на 12%, а с увеличением влажности супеси с 6 до 11% средний коэффициент сцепления уменьшается на 15%.

Анализ данных табл. 7.7 показывает, что увеличение массы одной и той же конструкции опорной рамы якоря путем дополнительной пригрузки уменьшает коэффициент сцепления якоря с грунтом. Для исследуемых якорей такое снижение коэффициента составило в сред­ нем 25% при увеличении массы исследуемого якоря с 3 до 5 т.

Н а з е м н ы е я к о р и с ш и п а м и представляют собой раму, по нижней плоскости которой приваривают шипы из отрезков труб, уголков или листовых упоров длиной 200—600 мм. Якори с ши­ пами получили широкое распространение в трестах Востокнефтезаводмонтаж и Нефтехиммонтаж.

Интересны исследования работы наземных якорей с шипами соб­ ственной конструкции, проведенные Р. X. Еникеевым под руковод­ ством автора.

шипов на раме выполнили из труб сечением 273x8 мм с вылетом 550 мм, а в другом случае — из листового металла с размерами упор­ ной площадки 240 X 550 мм. Раму якоря с шипами загружали железо­ бетонными инвентарными блоками размером 0,9 X0,9x4 м. Пере­ мещения испытываемого якоря замеряли прогибомерами. Горизон­ тальную нагрузку создавали полиспастом грузоподъемностью 130 т,

149

закрепленным за якорь. Нагрузку в полиспасте контролировали

по динамометру.

Якорь с шипами при испытании на глинистом насыпном утрамбо­ ванном и сильно увлажненном грунте имел массу 10,28; 15,23 и 20,18 т. Для этих условий был зафиксирован средний коэффициент сцепления, равный соответственно 2,06; 1,71 и 1,43. При испытании на сухом целинном черноземе якоря с массой 29,13 т коэффициент сцепления составил 1,25. Если сопоставить значения полученных коэффициентов сцепления с аналогичными коэффициентами назем­ ных якорей Гипрохиммонтажа (см. табл. 7.7), то можно отметить, что средние значения коэффициента сцепления наземных якорей с шипами в 2—4 раза больше коэффициентов сцепления якорей Гип­ рохиммонтажа.

Существенным преимуществом описанных наземных якорей с ши­ пами является также возможность их применения в зимних условиях, так как при загрузке балластом массой 40 т шипы рамы в течение 2—4 суток погружаются в мерзлый грунт.

Часто рамы якорей с шипами загружают не только инвентар­ ными железобетонными кубиками или блоками, но и тяжеловесными аппаратами (например, теплообменниками), ожидающими монтажа.

П о л у з а г л у б л е н н ы е я к о р и широко применяются в монтажной практике. Полузаглубленные якори из инвентарных железобетонных блоков были предложены автором и впервые при­

Каждый блок размером 0 ,9 x 0 ,9 x 4 м и массой 7,5 т состоял из каркаса, арматурной сетки и бетона — заполнителя. На один блок расходовалось примерно 0,5 т металла и около 3,3 м3 бетона. Один или несколько блоков заглубляли в грунт таким образом, чтобы верхняя поверхность блоков была на уровне поверхности земли. Остальные блоки числом, зависимым от нагрузки на якорь, являлись в качестве пригрузки заглубленными.

Гипронефтеспецмонтаж на основе этого разработал серию полу­ заглубленных якорей (рис. 7.8) усилием от 150 кН (15 тс) до 800 кН

(80 тс).

Если сравнивать полузаглубленные якори Гипронефтеспецмонтажа с наземными якорями Гипрохиммонтажа, то можно отметить, что средний расчетный коэффициент сцепления полузаглубленных якорей (0,73) на 70% выше коэффициента сцепления наземных якорей Гипрохиммонтажа (0,43). В то же время расчетные коэффициенты оцепления, полученные при испытании наземных якорей с шипами массой до 30 т, еще больше: 0,83—1,3.

Всестороннего исследования полузаглубленных якорей из желе­ зобетонных блоков не проводилось. Р. X. Еникеевым был испытан типовой якорь Гипронефтеспецмонтажа грузоподъемностью 20 т, выполненный из четырех инвентарных блоков общей массой 35 т. Испытание показало, что до предельных значений усилий переме­ щение якоря незначительно. При достижении предельных усилий

150

происходит резкое смещение якоря и потеря им способности сопро­ тивляться нагрузке. Под действием предельных усилий верхние слои грунта деформируются, а заглубленный блок приподнимает пригрузку и поворачивается на 90°, разрушая при перемещении верхние слои грунта. Учитывая описанный характер разрушения полузаглубленного якоря, рекомендуется при его устройстве основ­ ное внимание уделять достаточной пригрузке заглубленной части якоря, чтобы воспрепятствовать его вращению. Кроме того, нельзя допускать, чтобы в верхней ветви стропа возникало большее усилие,

Рис. 7.8. Полузаглубленные якори:

чем в нижней. Действительный коэффициент сцепления испытывае­ мого якоря составил 1,2. С коэффициентом запаса расчетный коэф­ фициент сцепления может быть принят; 1,2/1,5 = 0,8.

Устройство полузаглубленного якоря из сборных железобетон­ ных блоков на усилие около 1000 кН (100 тс) и более сопряжено с весьма значительными затратами. В этих случаях применяют полу­ заглубленные якори с закладной частью из емкости или аппарата высокого давления, заполняемых водой на время использования якоря.

Предложенный автором полузаглубленный якорь с закладной

1 5 t

аппаратов массой до 300 т. Емкость, предназначенная для хранения сжиженного газа под давлением, имела диаметр 3000 мм, длину 12 м, толщину стенки 18 мм, массу 20 т и вмещала 100 м3 воды. В связи с наличием слабых грунтов, допускающих удельное давление до 0,15 МПа (1,5 кгс/см2), котлован выкопали на глубину лишь 2 м. Поверх емкости насыпали грунт с утрамбовкой пазух и сверху уло­ жили железобетонные блоки общей массой 45 т. Два 100-тонных тяго­ вых полиспаста соединили с емкостью при помощи заранее надетых на нее двух витых стропов. Во избежание деформирования стенок емкости в местах расположения строцов с внутренней стороны уста­ новили треугольные распорки из уголков. Емкость заполнили водой

тающий или как якорь на раме с шипами, или как полузаглубленный якорь при укладке между шипами инвентарного железобетонного блока сечением 0,9x0,9 м (рис. 7.10). Несущая способность таких якорей должна быть исследована и проверена на практике. По рас­ чету, принимая коэффициент сцепления равным 1,3, при варианте с заглубленным блоком и пригрузе четырьмя такими же блоками якорь можно применить при нагрузке до 400 кН (40 тс).

Рассмотрев различные типы монтажных якорей, можно сделать следующие рекомендации по их выбору.

1.Якори целесообразно монтировать из инвентарных железо­ бетонных блоков размером 0,9 X 0,9 X 4 м и массой около 7,5 т.

2.Якори следует выполнять:

а) при нагрузке до 100 кН (10 тс) наземными, используя лишь

1 В этом диапазоне нагрузок, возможно, более эффективным будет комбини­ рованный якорь с шипами и закладным блоком.

152

глубленными, закладывая в землю определенное число блоков и пригрушая их необходимым по расчету количеством блоков;

г) при нагрузке от 800 кН (80 тс) до 2000 кН (200 тс) — из полу­ заглубленной емкости, заполняемой водой и пригружаемой инвен­ тарными блоками.

Все шарниры можно разделить на две большие группы: шарниры,

таже аппаратов на фундаменты с забетонированными в массив анкерными болтами, выступающими над поверхностью фундамента.

Устройство шарниров этой группы связано со значительными без­ возвратными затратами на усиление ослабленной разрезом опор­ ной части аппарата. Единственными преимуществами их является

153

простота совмещения монтажного стыка за счет «ловителей», а также простота установки, выверки и крепления анкерными болтами на фундаменте отрезанной части опоры аппарата.

Сравнительно простые шарниры этой группы разработаны Ом­ ским отделом института Гипронефтеспецмонтаж. Эти шарниры были неоднократно применены трестом Сибнефтехиммонтаж для подъема

Рис. 7.11. Двухопорный шарнир на разрезан­ ной опоре аппарата.

и установки вертикальных аппаратов массой 30—70 т с помощью стреловых монтажных кранов (рис. 7.11).

Нижняя неподвижная часть шарнира выполнена из двух листо­ вых опор с боковыми ребрами, приваренными к ранее установленной и закрепленной на фундаменте нижней отрезанной части опоры аппарата. В верхней части листовых опор имеются открытые сверху цапфы для расположения оси шарнира. Для предотвращения выхода оси из цапф последние перекрываются петлями. В процессе подъема аппарата для контроля за возможными перекосами оси между осью и петлей оставляют достаточный для наблюдения зазор (10—20 мм). Верхняя, подвижная часть шарнира выполнена также из двух листо­ вых опор с боковыми ребрами. По оси шарнира между листовыми

154

опорами укреплена труба. Ось шарнира свободно вставляется в трубу и цапфы нижней части шарнира.

Описанная конструкция шарнира имеет небольшую базу, т. е. ширину между опорами шарнира (всего 1 м). При диаметре аппарата 2,4 м относительная величина базы составляет 0,4 диаметра аппарата. Для усиления по осям листовых опор шарнира внутри опорной части аппарата устанавливают ребра жесткости из труб.

В случае применения шарнира данной группы для подъема аппа­ рата массой более 100 т и диаметром более 2,5 м каждую из двух опор шарнира рекомендуется выполнять коробчатой конструкции, обес­ печивая тем самым минимальный вылет полуосей от корпуса аппа­ рата. Для установки шарнира опорную часть аппарата рекомен­ дуется разрезать на минимальном расстоянии от опорного кольца

группы: 1) шарниры, устанавливаемые на грунт рядом с фундамен­ том аппарата; 2) шарниры, устанавливаемые на железобетонные приливы к фундаменту аппарата.

Одна из первых конструкций поворотных шарниров с опорой на грунт для подъема аппаратов массой до 100 т была разработана ВНИИМонтажспецстроем с участием автора. Опорную плиту этого шарнира выполнили из двутавровых балок и стальных листов. На плите с помощью косынок укрепили опоры из кусков трубы, разре­ занной по диаметру. Ось шарнира (трубу) соединили основными и бо­ ковыми ребрами на сварке с поднимаемым аппаратом. Во избежание сдвига плиту шарнира привязали тросом к фундаменту. Для умень­ шения давления на грунт под плитой выложили настил из вплотную расположенных и скрепленных скобами шпал.

воспринимает неравномерно распределенные нагрузки. Максималь­ ные нагрузки действуют на грунт перед передней частью опорной плиты шарнира около фундамента. Задняя часть плиты шарнира остается недогруженной и в отдельных случаях при проседа­ нии передней части даже отрывается от грунта. Поэтому грунт под основанием шарнира должен быть уплотнен, а плита шар­ нира должна возможно больше быть расширена в сторону фун­ дамента.

Институт Гипронефтеспецмонтаж разработал конструкцию пово­ ротного шарнира для подъема вертикальных аппаратов массой до 200 т, особенностью которой является наличие скосов у опорной плиты. При подъеме аппаратов диаметром 1—3,2 м плита упирается в фундамент скосами, расположенными под углом 120°, а при диа­ метре аппаратов 3,4—5 м — скосами, расположенными под углом 140°. Верхняя поворотная часть шарнира — съемная. Поэтому при переходе на работу с противоположной стороны плиты верхнюю часть снимают и разворачивают на 180°.

155

Одной из эффективных конструкций шарниров этой подгруппы, разработанных ВНИИМонтажспецстроем при участии автора \ является конструкция поворотного шарнира для подъема верти­ кальных аппаратов массой до 100 т, приведенная на рис. 7.12. Опор­ ная плита шарнира выполнена из листов и швеллеров. Две полуоси можно переставлять на различные опоры на плите, чтобы поднимать аппараты различных диаметров. Этому также способствуют скосы

опоры аппарата по диаметру приваривают две цапфы 6, опирающиеся на шарнирные опоры 5, положение которых по высоте фиксируют при помощи штифтов на стойках 2 с вертикально расположенными отверстиями. Преиму­ щество описанного шарнира — исключение тормозной системы в ре­ зультате его крепления по оси аппарата. Однако при использовании этого шарнира аппарат после поворота в вертикальное положение

2 М. П. Д е м а т и др. Монтажное устройство для подъема вертикальных конструкций. Авт. свид. № 222631 от 22/ѴІІ 1968. Бюлл. изобретений, 1968, № 23.

156