0 引言

　　钢穹顶作为屏蔽厂房顶盖重要组成部分，具有本体结构尺寸大、质量大、模块重心位置与中心位置不重合等特点。在AP系列核电机组中，钢穹顶通过设计的专用吊具及吊索(以下简称“吊索具”)整体吊装就位，但整体吊装用吊具加工制造难度大，吊索具整体通用性差，吊索具安装及拆卸难度大，存在改进与优化空间。同时，某CAP核电机组相较于AP系列核电机组增加了CR10钢筋组合模块及SC整圈吊装模块，吊装物项数量大幅度增加，考虑吊索具采购成本及后续维护保养工作，有必要对钢穹顶吊装吊索具配置及吊装方式进行改进，实现钢穹顶吊装作业吊索具简化，并提升吊索具通用性。

　　1 钢穹顶概况

　　某CAP核电机组中钢穹顶结构形式与AP系列相同，整体呈台锥形结构，但整体尺寸及质量大幅度增加，底面直径44.820m (外径)，上口直径11.825m，高12.465m。钢穹顶结构由32个截面为H960×460×42×60径向主梁、H960×460×42×60受压环梁、H900×300×18×25环向横梁、H900×300×18×25支撑构件、径向主梁之间截面为[25c环向次梁、14mm厚面板组成，其中，径向主梁和受压环梁上翼缘分布有直径32mm锚筋，环向横梁上部分布有直径19.05mm剪力钉。整体结构形式如图1所示。

　　图1 钢穹顶整体结构  

　　1.1 钢穹顶质量组成

　　为继续挖掘模块化施工优势，提升整体施工效率，缩短钢穹顶32个牛腿在现场安装时间，避免现场交叉作业，其CAP核电机组钢穹顶支撑与SC结构设计为一体结构，钢穹顶支撑在SC结构拼装时直接与SC结构拼装为一体，牛腿支撑随SC结构整体吊装就位，钢穹顶就位后直接落于预先安装的牛腿支撑上。

　　本项目钢穹顶整体吊装包括钢穹顶本体、CH67模块、CH72模块和CH73模块，质量分别为878.64,11.17,25.9,53kg。

　　1.2 钢穹顶重心核算

　　采用ANSYS17.0软件对核电机组钢穹顶整体组装模型进行联合分析，得出钢穹顶整体(未加配重)重心坐标x_C=-245.91mm,y_C=-331.95mm，位置如图2所示。

　　图2 钢穹顶吊装重心示意  

　　钢穹顶建模时遵循如下原则。

　　1)焊缝按结构连接处理，忽略小倒角。

　　2)各板件厚度方向位置以板厚中分面位置来确定。

　　3)模型网格划分采用四边形。

　　4)有限元模型中，板采用壳单元shell181，型钢采用梁单元beam188，网格采用自由划分方式。

　　1.3 钢穹顶吊装重心调整

　　钢穹顶整体总重M为968.71t，配重形心半径R_c为20 621.5mm，配重块重19.4t。为使钢穹顶整体重心与形心一致，经计算及有限元模拟调整，得到合理的配重施加方案。配重说明如下:(1)配重材料选用钢筋，配重施加区域关于中心线对称;(2)配重加载共分2个区域，区域1钢筋重11.287t，区域2钢筋重8.113t(见图3);(3)钢筋重尽量保证在施加区域内均布;(4)钢筋需绑扎固定在钢穹顶上，防止吊装过程中发生移动;(5)钢筋长度、形状、固定位置根据现场情况制定。

　　2 吊索具配置优化

　　根据三门、海阳依托项目钢穹顶实际吊装实践，钢穹顶吊索具使用过程中存在吊索与分配器连接困难、吊装就位后吊索扭转、分配器焊缝质量缺陷等问题，需进一步优化、改进。

　　2.1 依托项目吊索具配置

　　三门、海阳依托项目钢穹顶采用分配器与专用吊索具相结合方式进行吊装，吊索具连接形式如图4所示，吊索具配置如表1所示。

　　图3 钢穹顶吊装调平配重加载示意  

　　图4 三门、海阳依托项目钢穹顶吊装吊索具配置示意  

　　表1 依托项目钢穹顶吊装吊索具配置 

　　表1 依托项目钢穹顶吊装吊索具配置

　　2.2 示范项目吊索具配置

　　根据AP系列核电机组钢穹顶吊装经验反馈，采用专用分配器进行钢穹顶吊装时，分配器受制于结构形式及尺寸，加工制造难度大，易出现焊接质量缺陷，单根吊索具质量大，吊索具安装、拆卸困难，钢穹顶吊装用吊索具规划中直接省略专用分配器，将吊索与起重机钩头直接连接，然后通过分配器一分为二，最后通过可调拉杆与吊耳进行连接，连接如图5所示。

　　相较于三门、海阳项目，本项目核电机组增加了CR10钢筋组合模块及SC整圈吊装模块，CR10钢筋组合模块有36个吊点，SC整圈模块有32个吊点且整体吊装质量均小于钢穹顶，考虑到吊索具采购成本及降低后续维护保养工作量，钢穹顶吊装用吊索具配置统筹考虑CR10钢筋组合模块吊装及SC整圈模块吊装工作，吊装用吊点由AP系列机组的16个变更为32个，吊索具配置兼顾了CR10及SC吊装作业的同时，降低了钢穹顶各吊耳受力，大大降低了钢穹顶吊装时的变形量，吊索具整体连接规划如图6所示，吊索具配置如表2所示。

　　表2 示范项目钢穹顶吊装吊索具配置 

　　表2 示范项目钢穹顶吊装吊索具配置

　　图5 某CAP核电机组钢穹顶吊装吊索具连接示意  

　　图6 钢穹顶吊装吊索具配置  

　　同时，本项目核电机组在吊索结构形式上也进行了优化，索节与叉耳间采用可自由旋转的螺纹连接结构代替固定式浇铸接头，保障吊索具始终可自由旋转，降低吊索使用时的连接难度，避免了AP系列核电机组中吊索由于安装不当出现内力聚集而带来的钢丝绳旋转伤人风险，AP系列及某CAP核电机组钢穹顶吊装用吊索结构形式如图7所示。

　　图7 AP系列及某CAP核电机组钢穹顶吊索结构 

　　3 结语

　　通过对钢穹顶吊索具配置形式的优化，取消了分配器，降低了分配器制造困难而带来的质量风险，同时采用钢丝绳直接在吊钩挂设的形式，避免了钢丝绳与分配器吊耳的连接，降低了现场吊索具装配施工作业难度;吊索采用索节与叉耳之间可自由旋转的螺纹连接结构代替固定式浇铸接头，保障吊索具始终可自由旋转，避免了吊索内力集聚;吊索具规划时统筹考虑了CR10钢筋组合模块及SC整圈模块吊装工作，在实现钢穹顶吊装作业吊索具简化的同时提升了吊索具通用性，减少了现场专用索具维护保养工作量。目前该套吊索具已成功应用于某CAP核电机组CR10钢筋组合模块吊装作业及SC12～13层整圈模块吊装作业。