馬威

（上海振華重工（集團）股份有限公司，上海 200125）

0 引言

隨著世界航運的快速發(fā)展，碼頭基建也正做適應性的改變。部分碼頭設備利用率較低，占用大量資源，造成低效和浪費，因此港口碼頭資源整合、碼頭改造勢在必行。由于各個碼頭作業(yè)面、道路、堆場規(guī)劃和布置有差異，在建設的初期，各碼頭設計的岸橋大車軌距存在一定的差別。因此，舊岸橋為了適應新碼頭和改造后的碼頭，其軌距往往需要進行適應性改造。以下從前期的設計、到施工，最后再到評估驗收，全方位的進行探討。

1 設計過程的考慮

1.1 不同方案的探討

舊岸橋在搬遷后，為了適應新碼頭軌距，通常會涉及擴軌，而擴軌往往有三個方案：①將海側（或者陸側）聯(lián)系橫梁下部的原立柱以及對應下橫梁進行更換，然后設計新制一段傾斜的變截面立柱，新制立柱的界面從下至上寬度逐漸變大，最后達到岸橋作業(yè)要求的軌距尺寸，且滿足與原立柱對筋的要求；②新制一段新的聯(lián)系橫梁，相當于原聯(lián)系橫梁加長，同時在擴軌側立柱與聯(lián)系橫梁之間增加斜撐結構，使豎向的載荷傳遞到下橫梁上面；③在原立柱上端部預留有接口，通過新制一段斜立柱與新的聯(lián)系橫梁、新的新的立柱，從而將豎向的載荷傳遞到新的聯(lián)系橫梁和新的立柱上。

這三種針對不同的擴軌尺寸，第一種軌距增加較小，一般1m左右。第二種軌距增加中等，一般不超過原始軌距的1/4。第三種軌距增加較大。以下主要針對第三種情況（大擴軌）進行探討。

1.2 可行性及結果論證

擴軌改造，不僅要考慮到碼頭承載，還需要從設備本身考慮。包括但不限于岸橋整機的穩(wěn)定性、輪壓和鋼結構強度等。

鋼結構的強度方面，由于岸橋擴軌主要是對立柱、下橫梁和大車行走機構產生影響，因此，需要對整機進行ANSYS物理建模（參考見圖1），如有必要，還需在相應地方進行結構加強。而本次項目經過ANSYS物理建模，經過受力分析，僅需要在斜立柱處進行加強。

圖1 ANSYS物理建模

岸橋穩(wěn)定性及輪壓方面，大擴軌由于陸側下橫梁、陸側立柱向后場移動距離較大，從16000~30480mm，這就導致海陸、側結構所承受的橋吊載荷在改造前后有較大的變化。由于向陸側方向擴軌，岸橋的重心也會相應的向陸側移動，因此海、陸側的輪壓也會發(fā)生變化，需要對輪壓進行校核，如果超出最大許用值，則還需增加大車車輪的數(shù)量以降低輪壓。此次改造，陸側輪壓由13.19t增加為15.82t，在碼頭基建允許范圍內，不需要額外改造大車車輪。

2 施工過程出現(xiàn)或可能出現(xiàn)的問題和解決情況

盡管在前期設計考慮過了結構強度、穩(wěn)定性以及輪壓等問題，但是在整個施工過程中，實際的情況與理想情況還是有一些不同，尤其是面對不同的工況，還需要考慮拼接、吊裝、碼頭地面承載等問題。

2.1 拼接問題

由于新制部件體積、尺寸都較大，又需要與原結構對接上，因此需要在制作結束后、施工前進行預拼，以確保能夠在實際現(xiàn)場施工的時候正常拼接而不會出現(xiàn)過長或者過短等對接不上的情況，避免現(xiàn)場返工而耽誤工期，造成時間和費用的浪費。

在下發(fā)生產制造圖紙的同時，也提出預拼要求。包括：陸側下橫梁與大車支撐配合面的平面度精度要求在0.5mm內；后陸側立柱下段與陸側下橫梁預拼，且它們預拼的那段開好焊接用坡口；后陸側立柱下段與后聯(lián)系橫梁預拼，且它們預拼的那段開好焊接用坡口；后聯(lián)系橫梁、后陸側立柱上段均需要預留修個余量，以便現(xiàn)場修割。

2.2 吊裝問題

為了減少吊裝次數(shù)與提高拼接精度，后立柱下段與后聯(lián)系橫梁焊接完成后整體吊裝，兩者的重心不一致，為了防止吊裝受力不均衡而傾斜，需要找整體的重心及調整。此外，后陸側立柱上段也需要找重心以便能夠傾斜安裝。

吊耳的大小、位置布置也很重要，吊耳的位置要根據(jù)汽車吊的站位、吊高高度空間等來決定。吊耳的大小要根據(jù)被吊的構件的重量以及受力情況來選擇不同噸位的吊耳。

2.3 胎架支撐問題

陸側擴軌會涉及陸側腿的移位，那么陸側腿處的受力需要一個額外的支撐，有高胎架和低胎架兩種選擇。

高胎架利用高度較高的胎架支撐在聯(lián)系橫梁下方，這樣岸橋陸側的力就轉移到高胎架上。此時，陸側的大車行走機構也很方便拆除。而低胎架利用卸船的思路，將低胎架安裝在大平衡梁下方，使陸側力轉移到低胎架上。這樣成本較低，但是工序較為復雜。

此次福州擴軌項目采用低胎架，主要是考慮到成本較低，同時剛好可以利用卸船的軌道、千斤頂?shù)仍O備，綜合來看施工進度也會更快。此外，高胎架由于高度和重量很大，在制造、運輸方面也會有挑戰(zhàn)性，對項目的施工帶來一定困難。

2.4 碼頭地面承載問題

此次擴軌的橋吊被搬遷至新碼頭，由于新碼頭在橋吊原陸側這里沒有軌道且地基沒有支撐，屬于軟地基，因此地面承載能力有限。為了克服地面承載太小的問題，以防止將地面壓壞而沉降，需要考慮設計分載梁，將岸橋在陸側的壓力進行分散分布。

針對原陸側，經過計算，設計為在胎架下方布置一定數(shù)量的分載梁，以增加與地面的接觸面積，從而使重力均布分載，然后將低胎架落在這些分載梁上面。

針對新陸側，由于此處碼頭有大車行走軌道，下方存在有地基支撐，因此地面有一定的強度，屬于硬地基。相比于原陸側，鋪設軌道數(shù)量可以減半，同時這里的軌道主要作用也是用于調整低胎架底面，使其底面平整，這樣也有利于陸側下橫梁后期的調平。

2.5 鋼結構調平

在施工安裝之前，選擇后大梁位于門框內的四個角為測量點，利用經緯儀測量后大梁海陸側四個角的高低差情況并做記錄，作為改造后數(shù)據(jù)對比參考用。在后面的施工過程中，先測得海陸側下橫梁上表面高低差的數(shù)據(jù)，根據(jù)此組數(shù)據(jù)，通過原陸側的千斤頂頂升調整，使原陸側與海側處在同一高度。

最后在工程結束后，還需要復測后大梁四點的數(shù)據(jù)，并與之前后大梁此處的數(shù)據(jù)進行對比，作為改造完成后的岸橋的參考依據(jù)。

3 擴軌改造后的效果評估

3.1 結構形狀

在擴軌改造完成后，需要對大梁、海陸側下橫梁的水平度以及下橫梁的撓度進行測量，具體數(shù)據(jù)參見表1~表3：

表1 下橫梁水平數(shù)據(jù) 單位：mm

表2 大梁水平數(shù)據(jù) 單位：mm

表3 空/重載聯(lián)系梁下?lián)蠑?shù)據(jù) 單位：mm

以上的數(shù)據(jù)均在正常偏差范圍內，結構形狀合格。

3.2 使用情況

岸橋在經過兩個月多月的擴軌改造施工后正式投入生產。在這兩個多月以來，累計參與101艘次船舶作業(yè)，共計完成箱量22638TEU，設備總體性能良好。平均工班效率為28箱/h；單機設備可靠性（MMBF）為4783BOX；平均電耗為5.87度/箱。因為起升高度低、軌距大，整體穩(wěn)定性較好，因此司機反應作業(yè)舒適度比其他岸橋高。

4 結語

岸橋擴軌項目涉及的橋吊多是使用年份久遠和碼頭（施工現(xiàn)場）環(huán)境、條件糟糕的情況。擴軌改造情況較為復雜，本文通過分析，盡可能從多個維度來談談擴軌改造不同階段遇到的挑戰(zhàn)以及解決情況，通過分析、總結經驗，為以后的相關工程維修、改造提供現(xiàn)實基礎，以便能夠給將來的設計和施工提高效率，節(jié)省成本，增加安全。