在建筑、桥梁、风电等工程领域,经常会遇到吊装超高物品的作业场景。高耸的建筑物、巨大的风力发电机叶片等,在吊装过程中,风力的影响不可小觑。准确计算风力影响,对于保障吊装作业安全、顺利进行至关重要。
风载荷是吊装超高物品时需要重点考虑的因素,其计算涉及多个参数。风载荷公式为:Pw = C×Kh×q×A。其中,Pw表示作用在物品上的风载荷(N);C 为风力系数,该系数与物品的形状、结构有关,比如细长的柱状物品与块状物品的风力系数不同,一般通过风洞试验或经验数据确定;Kh 是风压高度变化系数,由于风速会随高度增加而变化,所以不同高度处的风压也不同,Kh 就是用来体现这种变化的参数,它可沿起重机高度划分成 20m 高的等风压区段,以各段中点高度的系数乘以计算风压,取值按陆上、海上及海岛等不同状况计算;q 代表计算风压(N/m²),与空气密度和风速相关,公式为 q = 0.5×ρ×v²(ρ为空气密度,v为计算风速 m/s),计算风压规定按空旷区域离地 10m 高度处的计算风速来确定,作业状况的计算风速按阵风风速(即瞬时风速)考虑;A 则是物品垂直于风向的迎风面积(m²),对于规则形状的物品,可通过几何计算得出,而不规则物品则需通过近似计算或建模分析来确定。
在实际吊装作业中,要获取准确的参数并非易事。例如确定风力系数 C,对于简单规则的物体,可参考相关规范和已有数据,但对于复杂形状的超高物品,可能需要进行专门的风洞试验。像某些造型独特的超高建筑构件,其表面凹凸不平,气流经过时的压力分布复杂,只有通过风洞试验模拟真实风场,才能精确测量其风力系数。风压高度变化系数 Kh 的取值,虽然有标准的计算方法和图表,但在不同的地形地貌(如城市中心高楼林立区域、开阔平原、山区等)以及气象条件下,实际情况与标准值可能存在偏差,必要时需结合现场实测数据进行修正。计算风压 q 与风速直接相关,而施工现场的风速是动态变化的,即使在同一时刻,不同高度的风速也不一样。因此,通常会在施工现场设置多个风速监测点,实时采集风速数据,为计算提供准确依据。
以风电项目中风机叶片的吊装为例,风机叶片长度可达几十米,属于典型的超高细长物品,迎风面积大且风力系数相对较高。在吊装过程中,要根据当地气象资料预估不同高度的风速范围,结合叶片的具体尺寸计算迎风面积,确定风力系数。若叶片安装高度为 100 米,根据风压高度变化系数表,在该高度处 Kh 值与地面有明显差异。通过风速监测设备测得作业时刻 100 米高度处的瞬时风速,进而算出计算风压 q。将这些参数代入风载荷公式,就能得到风对叶片的作用力 Pw。如果计算出的风载荷超出了吊装设备和吊具的安全承载范围,就需要调整吊装计划,比如等待风力较小时段作业,或采取额外的防风措施,如增加导向绳、设置防风屏障等,以降低风力对吊装作业的影响,确保风机叶片安全、准确地安装到位。
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