吊装时起重物计算重心点与斜吊问题探讨

王福鸿，孙 灏，王 磊，潘 华

(1.天津新港船舶重工责任有限公司，天津 300456;2.中国船级社实业公司天津分公司，天津 300457;3.中国船级社天津分社，天津 300457)

1 1台、2台及3台吊机吊装时，起重物出现倾斜状态的原因探讨

根据起重物的设计状态、制造工艺要求及吊装就位或摆放方便的原则，起重物的吊装形式有:竖直状态吊装、倾斜状态吊装、水平状态吊装及翻身 (也叫空中翻转)吊装等。根据吊机使用数量有1台、2台、3台及3台以上的吊装形式。本文主要探讨的是水平状态吊装时起重物出现倾斜状态的原因。

1.1 1台吊机吊装时，起重物出现倾斜状态的原因分析

一个是竖直向上的吊机起重力 (也叫吊钩起重力，它是吊钩上各吊索起重力的合力)，通过1台吊机吊装时，起重物重心点上作用着两个力。一个是竖直向上的吊机起重力的合力，它通过吊钩、吊索 (如钢丝绳等)作用在起重物的重心点上，另一个是铅垂向下的起重物重力。两个力大小相等、方向相反，作用在同一条铅垂线上，起重物重心点上受力平衡，起重物就会被吊钩以水平状态吊起。见图1。

当计算出的起重物重心点与起重物实际重心点有计算误差时，两重心点之间就出现了一段计算误差值大小的距离。两重心点与吊钩钩孔中心点(以下简称为吊钩)的连线之间就出现了一个夹角，见图2。

图1 无计算重心点误差时吊装示意图

技术人员在编制起重吊装工艺时，先要计算出起重物重心点在起重物上的位置，再按计算出的重心点在起重物上设计和布置联结吊索用的吊点。因为技术人员在设计和布置吊索的吊点时，是把计算重心点当成起重物实际重心点，吊装时，起重物计算重心点与吊钩处在同一条铅垂线上设计和布置，计算重心点并不是起重物的实际重心点。按计算重心点与吊钩处在同一条铅垂线上进行吊装，起重物实际重心点就会处在图2(b)所示的夹角的斜边上。这条斜边的方向就是吊钩作用在起重物实际重心点上的吊钩起重力的合力方向 (按计算重心点与吊钩处在同一条铅垂线上进行吊装，就是在进行起重力方向倾斜的斜拉、斜吊，这是违反起重吊装作业安全生产规定的违章作业)。

图2 有计算重心点误差时吊装示意图

为避免出现违章的吊装作业，起重物起吊时，就需要按起重物实际重心点与吊钩处在同一条铅垂线上进行吊装，计算重心点如图3所示，由吊装前所处的直角边位置旋转到斜边位置上。此时，图2(b)所示的夹角α就成了起重物吊装时起重物出现倾斜状态时的倾斜角α。

图3 吊后A－A方向视图

由此可知，1台吊机吊装时，起重物出现倾斜状态的原因是起重物计算重心点误差造成的。

1.2 2台吊机抬吊时，起重物出现倾斜状态的原因分析

2台吊机抬吊时，起重物出现倾斜状态的原因有3种:①与1台吊机吊装道理一样，由起重物计算重心点的计算误差造成的;②2台吊机的抬吊动作不一致，1台吊机将它吊着的起重物吊点区域吊得比另1台吊机吊着的起重物吊点区域吊得高(或低)造成的;③上述两种原因共同出现造成的。

1.3 3台吊机抬吊时，起重物出现倾斜状态的原因分析

3台吊机抬吊时，起重物出现倾斜状态的原因:每台吊机都是独立的、由自主的吊机司机操纵，只要有1台吊机司机将他的吊机吊着的起重物吊点区域吊得比其他司机的吊机吊着的起重物吊点区域吊得高 (或低)一点，起重物就会出现倾斜状态。

要想让各台吊机的动作一致，就要靠3台吊机的统一指挥人员对各台吊机的动作统一协调指挥来实现。

吊机统一指挥人员有时为了起重物吊装到就位或摆放方便，会有目的指挥3台吊机将起重物吊得向某一方向倾斜一点。由于3台吊机吊装时，是否出现起重物倾斜、向哪个方向倾斜、倾斜多大角度完全由吊装统一指挥人员控制。起重物重心点的位置就对起重物出现倾斜状态起不到任何作用。因此，3台吊机吊装时，起重物出现倾斜状态的原因也就与起重物重心点计算得有无误差没有关系。

某企业在对待3台吊机的吊装问题上曾暴露出明显的认识错误。该企业的起重吊装作业安全生产监督管理部门人员认为:3台吊机抬吊时，起重物出现倾斜状态是由起重物的重心点计算误差造成的，并将起重物吊装时出现倾斜状态判为“斜吊事故”，对技术部门有关技术人员进行了处罚，这种认识在起重行业中造成了很坏的影响。

2 对斜吊认识问题的探讨

斜吊是起重吊装时，起重物本身相对地平面出现倾斜状态的简称，本文将这种斜吊叫做起重物状态倾斜斜吊。2台吊机抬吊时，2台吊机吊钩的连线与起重物实际重心点应处在同一铅垂面上，2台吊机各自对应的吊钩起重力实际作用点上的吊钩起重力的方向相对地平面出现倾斜状态，本文将这种斜吊叫做起重力方向倾斜斜吊。

在起重吊装中，这两种斜吊都用“斜吊”两个字表示，不具体指明是哪一种斜吊，对吊装中出现的斜吊问题如何认识，全靠使用者个人的理解和判断。

2.1 两种斜吊在用途上的区别

1)起重物状态倾斜斜吊是起重吊装中广泛使用的一种方法。

例1，竖直状态就位吊装的起重物。竖直状态就位吊装的柱状起重物 (如船上的大桅)从组装时的水平状态吊装就位时的竖直状态，全部吊装过程都是在起重物状态倾斜斜吊中进行的。

例2，倾斜状态就位吊装的起重物。倾斜状态就位吊装的船体两侧的船体侧板，从水平组装状态吊成与船体两侧船体侧板安装位置相同的倾斜状态，全部吊装过程都是在起重物状态倾斜吊装中进行的。

例3，翻身 (即空中翻转180°)吊装的起重物。反造法的船体艏段、艉段和石油平台的甲板片等，从组装时的上平面朝下、下部结构朝上状态吊成就位安装时上平面朝上、下部结构朝下状态，全部吊装过程 (除90°垂直状态外)都是在起重物状态倾斜斜吊中进行的。

2)起重力方向倾斜斜吊是用吊机进行吊装时，禁止使用的违章吊装作业。

以能回转、能移动的履带式、汽车式，压杆式起重臂塔式吊机为例，在出现起重力方向倾斜斜吊时，起重物的作用力大于起重物正常吊装时的额定起重物重力，易造成吊机不抗倾斜力作用的构件损坏。起重物作用力矩大于起重物正常吊装时的起重物额定重力矩，会破坏吊机的稳定性，给吊机带来倾覆危险。

因此，起重力方向倾斜斜吊是用吊机进行吊装时禁止使用的一种吊装方法，要作为一条规定写入起重吊装作业安全生产规章中。

2.2 两种斜吊本质上的区别

1)在起重物状态倾斜斜吊中，作用在起重物吊点上的起重力方向始终是沿铅垂方向向上的。这是起重物状态倾斜斜吊与起重力方向倾斜斜吊不同的地方。例如:3台吊机抬吊时，起重物本身相对地平面出现倾斜状态，作用在各起重力合力作用点上的起重力方向始终是沿铅垂方向向上的。尽管起重物本身出现倾斜状态，但是满足起重物状态倾斜斜吊6条安全要求，就是安全允许使用的起重物状态倾斜斜吊。

起吊中出现起重物状态倾斜斜吊时，起重物状态倾斜斜吊应满足的6条安全要求是:①吊索与地面的夹角不小于起重吊装工艺中对吊索与地平面的夹角要求;②吊装眼板腹板上的吊装眼孔与卡环销轴的配合状态处在正常状态;③吊装眼板的型式、布置的方向及吊装眼板抗各种应力及复合应力的强度都满足强度要求;④起重物上所受应力及变形满足强度及变形要求;⑤便于起重物安全就位或摆放及摆放运输安全;⑥起吊中，起重物吊离组装胎架 (或施工平台)前，随时都按吊机上的起升钢丝绳导向滑轮组与吊钩之间的起升钢丝绳处于铅垂方向的悬垂状态对吊钩所处的位置进行调整，保证作用在起重物吊点上的吊钩起重力方向始终与地平面保持在铅垂状态上。

2)起重力方向倾斜斜吊中的起重物状态可以是竖直状态、倾斜状态或水平状态。这是起重力方向倾斜斜吊与起重物状态倾斜斜吊不同的地方。例如:3台吊机抬吊时，起重物状态是水平的，但有1台或2台吊机的起重力方向相对地平面是倾斜的。这种吊装作业尽管起重物本身状态是水平的，因为有的吊机的起重力方向是倾斜的，这种吊装作业仍然是起重吊装中禁止使用的。

起重吊装中暴露出来的另一个问题是:把“需水平状态吊装的起重物吊成倾斜状态”当成“违章斜吊”，并按“斜吊事故”进行处理。

3 结束语

1)起重吊装作业安全监管部门及人员在本文探讨的两个问题上会出现本文认为是错误的认识，主要是因为该企业编制的起重吊装作业安全生产规章中的一条与斜吊有关的规定造成的。起重吊装规章应该非常明确，不能让使用者产生误解。而该企业起重吊装规章中的一条与斜吊有关的条文规定“起重时，起重物必须在起重臂的正下方，不准斜拉、斜吊”，这是一条能引起误解，导致使用者陷入斜吊认识误区的规定。该企业起重吊装作业安全监管部门和人员在本文探讨的两个问题中的表现，就真实的反映出条文规定存在的问题。因此，该企业应引起重视。

2)斜吊事故简介。①起重人员用3台吊机将一块在施工场地组装好的石油平台甲板片倾斜的吊起后摆放到拖车上，由拖车运走;②起重安管人员拍下甲板片吊装状态现场照片并要求相关技术部门参加，分别对甲板片重心点重新计算;③起重安管部门判定:这是一起由“甲板片重心点计算误差”造成的“斜吊事故”，对技术部和有关技术人员分别给予了处罚。

“斜吊事故”简介能让与起重作业有关的工作人员清楚的看到“斜吊事故”发生的全部过程，以便从中吸取经验和教训，将起重吊装工作做得更好，防止起重吊装中意想不到的事故发生。