高 宇 柏佳歡
上海振華重工(集團(tuán))股份有限公司長(zhǎng)興分公司
振華公司為南京龍?zhí)陡奂b箱碼頭設(shè)計(jì)制造的岸邊集裝箱起重機(jī)(以下簡(jiǎn)稱岸橋)整機(jī)高度約56 m,前伸距40 m,后伸距11 m,吊具下起升高度30 m,整機(jī)重量約1 035 t。運(yùn)輸過程中受橋梁限高影響,無法整機(jī)發(fā)運(yùn)。南京龍?zhí)陡奂b箱碼頭前沿常年水深低于12.5 m,碼頭岸線規(guī)劃1 400 m,左側(cè)為碼頭散貨卸船作業(yè)區(qū)域,右側(cè)為4臺(tái)舊岸橋作業(yè)區(qū)域,吊裝區(qū)域約250 m。碼頭基建已基本完工,全為混凝土地面且已設(shè)計(jì)施工好系攬樁,但未考慮后期增加岸橋設(shè)備預(yù)留上岸活動(dòng)缺口。因此根據(jù)碼頭實(shí)際情況及江蘇沿海浮吊起重能力,整機(jī)吊裝上岸無法實(shí)施。為不拆除碼頭基建設(shè)備,盡量減少影響碼頭正常作業(yè)時(shí)間,最終確定岸橋分為門框、前大梁、后大梁、機(jī)房組件4大件吊裝上岸。
根據(jù)前期對(duì)碼頭的考察,岸橋分為4大件吊裝上岸存在以下4個(gè)難點(diǎn)。
(1)岸橋門框從碼頭正面吊裝上岸,門框組件(門框+大車)重約400 t,按照常規(guī)方案使用立柱上口法蘭總裝吊耳吊裝,浮吊吊高需大于65 m,浮吊額定參數(shù)需滿足俯仰角度60°,臂幅50 m,吊裝高度65 m等要求[1],僅振華公司1 600 t和2 200 t浮吊滿足要求。但公司內(nèi)部浮吊作業(yè)繁忙,無法前往用戶碼頭作業(yè),只能采取降低吊裝點(diǎn)高度的方案,擴(kuò)大浮吊可選范圍。通過對(duì)整個(gè)門框的前后、高度方向重心進(jìn)行細(xì)致計(jì)算和校核,決定將吊耳焊接在立柱與下橫梁連接位置,新增吊耳需保證與立柱、下橫梁對(duì)筋。
(2)岸橋機(jī)房位于后大梁尾部,吊裝點(diǎn)距離較長(zhǎng),浮吊臂架需避開梯形架。
(3)吊裝前大梁時(shí),浮吊左舷靠用戶碼頭吊裝,浮吊需與碼頭平行線旋轉(zhuǎn)一定角度,錯(cuò)開至少3 m的安全距離。
(4)吊裝后大梁時(shí),浮吊臂架需避開梯形架。
根據(jù)以上現(xiàn)場(chǎng)吊裝的4大難點(diǎn),研究吊裝工藝,通過合理擺放運(yùn)輸船和浮吊位置,確保碼頭和浮吊之間的安全。
門框整體吊裝包含的構(gòu)件有大車行走機(jī)構(gòu)、海陸側(cè)下橫梁、海陸側(cè)立柱、門框聯(lián)系橫梁、大車錨定機(jī)構(gòu)以及其他附屬件,門框整體吊裝吊耳設(shè)計(jì)校核方案如下。
門框整體吊裝取載荷放大系數(shù)1.1倍,計(jì)算門框整體吊裝載荷G=2 000 kN。雙鉤4繩吊裝,吊耳之間距離為定值時(shí),吊點(diǎn)越高,水平分力越小。取門框跨距24 m,吊點(diǎn)的高度43 m,同側(cè)吊耳的孔距離16.7 m。選用鋼絲繩長(zhǎng)度44 m,確定單組吊耳最大徑向載荷964 kN,單組吊耳最大軸向載荷250 kN。
根據(jù)前期門框整體吊裝受力計(jì)算,選用吊耳的主板、重磅板、筋板板厚分別是50 mm、40 mm和20 mm,箱體內(nèi)對(duì)筋筋板板厚16 mm,材質(zhì)與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的主材料保持一致。使用Inventor建模,設(shè)置單組吊耳徑向力964 kN及軸向力250 kN。通過應(yīng)力分析可知,應(yīng)力集中區(qū)域主要分布在吊耳主板和筋板的端部,最大等效應(yīng)力292 MPa,要求筋板及過焊孔的端部進(jìn)行包角焊且焊縫做圓弧過渡處理降低集中應(yīng)變力[2]。焊縫優(yōu)化后通過模擬應(yīng)力分布及分析,確定吊耳強(qiáng)度滿足吊裝使用要求。
根據(jù)用戶碼頭情況,對(duì)岸橋運(yùn)輸船布置和四大件吊裝上岸順序進(jìn)行了方案論證,工藝的合理性直接關(guān)系到施工安全、施工成本及施工周期[3-4]。因此,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)碼頭條件,設(shè)計(jì)了兩種方案?jìng)溥x。
方案一為將兩大件在駁船上吊裝后再整體滾裝上岸。在碼頭前沿駁船頂靠后,浮吊吊裝前后大梁組件至門框上完成總裝,然后再整機(jī)滾裝上岸[5-6]。查詢南京碼頭潮水表后發(fā)現(xiàn),總裝期間為一年中的低水位,總裝后駁船上鋪設(shè)的軌道與碼頭高度相差3 m以上,需要在駁船軌道下方加胎架鋪平,安全性無從把控,風(fēng)險(xiǎn)較大,方案排除。
方案二擬將四大件吊裝上岸,浮吊從碼頭正面吊裝門框、后大梁、機(jī)房組件,最后浮吊雙鉤平行于碼頭吊裝前大梁組件完成總裝。浮吊額定參數(shù)需滿足俯仰角度65°、雙主鉤400 t×2、臂幅40 m、最大作業(yè)半徑68 m、吊裝高度65 m共5項(xiàng)要求。四大件吊裝降低了浮吊的起重噸位要求,使浮吊可選范圍擴(kuò)大,當(dāng)?shù)匾凰? 200 t浮吊完全滿足現(xiàn)場(chǎng)吊裝要求。且岸橋四大件發(fā)運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)總裝,與在基地制作安裝的工序相同,不影響岸橋的性能,最終選用了四大件吊裝上岸的工藝方案。
根據(jù)方案論證結(jié)果,項(xiàng)目實(shí)際施工過程中四大組件除吊裝干涉的部件外,其他部件全部安裝到位?,F(xiàn)場(chǎng)總裝后僅剩余門框至大梁組件梯子平臺(tái)貫通、穿俯仰鋼絲繩、電纜貫通的高空作業(yè)內(nèi)容。2臺(tái)岸橋采用2艘駁船運(yùn)輸,共8套散件,在駁船上布置時(shí)需根據(jù)散件吊裝先后順序和吊裝方向擺放。為了使船甲板空間利用最大化,1艘駁船縱向放2臺(tái)門框,門框大車軌道方向平行于駁船船尾方向,門框下方放置2臺(tái)機(jī)房。另外一艘駁船放2臺(tái)后大梁并放置高胎架,下方放置2臺(tái)前大梁。所有胎架及枕木布置在船甲板對(duì)筋加強(qiáng)區(qū)域。岸橋運(yùn)抵用戶碼頭后按照吊裝前準(zhǔn)備、門框組件吊裝、后大梁組件吊裝、機(jī)房吊裝、前大梁組件吊裝、穿俯仰鋼絲繩、吊裝前拉桿的順序進(jìn)行施工作業(yè)。
門框組件總重約400 t,吊裝時(shí)駁船頂靠用戶碼頭,使船頭與船尾平行于碼頭,門框可直接吊裝至碼頭軌道上,不需要再轉(zhuǎn)方向,節(jié)約吊裝時(shí)間。1 200 t浮吊利用安裝的門框整體吊裝吊耳,采用正面雙鉤吊裝門框組件,浮吊仰角50°,吊高53 m,起吊落入用戶碼頭軌道(見圖1)。
圖1 浮吊正面吊裝門框組件
后大梁總重280 t,采用正面吊裝上岸,吊裝過程中浮吊臂架需注意避讓梯形架(見圖2)。采用浮吊副鉤單鉤吊裝后大梁,臂架俯仰角度45°,吊高56 m,單鉤額定載荷4 000 kN。后大梁在駁船上并排縱向布置,穿好吊裝鋼絲繩及拉好浪風(fēng)鋼絲繩后,緩慢起吊后大梁至60 m,注意浮吊臂架與梯形架的距離。緩慢將后大梁陸側(cè)先放置于陸側(cè)立柱連接法蘭,通過引銷將陸側(cè)上橫梁工藝法蘭與陸側(cè)立柱法蘭孔對(duì)齊,安裝連接螺栓;再緩慢將后大梁海側(cè)放置于海側(cè)立柱連接法蘭,通過引銷將海側(cè)上橫梁工藝法蘭與海側(cè)立柱法蘭孔對(duì)齊,安裝連接螺栓,然后按工藝要求擰緊達(dá)到規(guī)定扭矩。
圖2 浮吊正面吊裝后大梁組件
機(jī)器房總重約200 t,吊裝過程中機(jī)房和浮吊臂架需避讓梯形架,經(jīng)過作圖計(jì)算,浮吊與碼頭夾角約52°,臂長(zhǎng)約67 m可以避免浮吊臂架與梯形架干涉。實(shí)際吊裝采用副鉤單鉤吊裝,臂架俯仰角度45°,吊高62 m,單鉤額定載荷4 000 kN(見圖3)。使用浮吊纜繩及拖輪調(diào)整浮吊與碼頭角度,緩慢將機(jī)器房放置于后大梁機(jī)房支座上,用葫蘆調(diào)整機(jī)房與后大梁機(jī)房支座螺栓孔對(duì)齊,穿引銷及安裝連接螺栓并按圖紙要求擰緊達(dá)到規(guī)定扭矩。
圖3 吊裝機(jī)器房
前大梁總重180 t,采用浮吊雙鉤吊裝,臂架俯仰角度45°,吊高約56 m。浮吊左舷靠用戶碼頭吊裝,需與碼頭平行線旋轉(zhuǎn)一定角度,錯(cuò)開3 m左右的安全距離(見圖4)。實(shí)際吊裝時(shí)浮吊采用雙鉤起吊前大梁至60 m,使前大梁鉸點(diǎn)與后大梁鉸點(diǎn)對(duì)齊,緩慢將前大梁向陸側(cè)移位,使前大梁鉸點(diǎn)緩慢插入后大梁鉸點(diǎn),安裝大梁兩側(cè)鉸點(diǎn)軸;再穿前大梁俯仰鋼絲繩,松開浮吊陸側(cè)鉤頭吊裝鋼絲繩,將海側(cè)鉤頭抬高3 m,通過引繩與鋼絲繩連接,將引繩連接到俯仰卷筒,利用應(yīng)急電機(jī)旋轉(zhuǎn)卷筒完成俯仰鋼絲繩穿繩。最后將前大梁扳起后連接前大梁拉桿,完成整機(jī)安裝。
圖4 雙鉤吊裝前大梁組件
南京龍?zhí)栋稑虼a頭為內(nèi)河碼頭,總裝期處于碼頭的低水位期,阻礙了整機(jī)滾裝上岸。通過對(duì)碼頭實(shí)地考察并根據(jù)當(dāng)?shù)馗〉踉O(shè)備起重能力,最終采用性價(jià)比較高的四大件吊裝總裝方案。實(shí)踐證明,通過編制合理的吊裝工藝,使有限的浮吊設(shè)備發(fā)揮最大化功能,降低生產(chǎn)成本。南京龍?zhí)栋稑蛩拇蠹跹b的成功,為后續(xù)內(nèi)河碼頭無法整機(jī)滾裝上岸的項(xiàng)目提供了參考。