基于水平拉索的岸橋防臺系統(tǒng)的研究

鄭宇鵬

（廈門集裝箱碼頭集團(tuán)有限公司海天分公司，福建 廈門361000）

1 概述

廈門集裝箱碼頭集團(tuán)有限公司目前使用的兩臺岸橋（Q21、Q22）是2002 年大連大起集團(tuán)有限公司所設(shè)計生產(chǎn)的，主要承擔(dān)著集裝箱船舶的裝卸任務(wù)。岸橋的臂架和主梁采用單梁箱型結(jié)構(gòu)，門腿拉桿、水平拉桿和后拉桿為螺旋焊管，其余結(jié)構(gòu)件為箱形結(jié)構(gòu)，整體結(jié)構(gòu)為剛性連接，小車為自行式小車，整機(jī)質(zhì)量為1072.4T，這兩臺岸橋設(shè)計上非工作防臺狀態(tài)須將前大梁處于掛鉤位置。其俯仰機(jī)構(gòu)設(shè)在機(jī)器房內(nèi)，操作人員在位于海側(cè)上橫梁的俯仰室內(nèi)操作前大梁的升降，能將前大梁仰起至與水平面呈約80°角位置后用掛鉤固定，也可放開掛鉤將前大梁放回落至水平工作位置。由于這兩臺岸橋所在的泊位受航空限高管制，在防臺時無法提前對岸橋進(jìn)行防臺加固，須在得到管制解除允許升起前大梁的通知后，才能對岸橋進(jìn)行防臺緊固。在以往的防臺過程中都會遇到以下問題：（1）當(dāng)接到允許升起大梁的通知時，往往是臺風(fēng)影響非常強(qiáng)烈的時候，在大風(fēng)的作用下，大梁進(jìn)入鉤區(qū)的角度可能發(fā)生偏離，造成無法完全落鉤的情況；（2）維修及操作人員需冒著狂風(fēng)暴雨進(jìn)入俯仰室進(jìn)行操作，且需爬上梯形架觀察大梁是否正常落鉤，以確保大梁的安全可靠，以上兩點(diǎn)問題對于設(shè)備及人員在防臺錨固過程中都造成極大的不利影響，需對其進(jìn)行改造，以消除事故隱患。

2 岸橋防臺系統(tǒng)改造分析

文獻(xiàn)1 對岸橋防臺系統(tǒng)進(jìn)行改造，主要從機(jī)械和電氣兩個方面對岸橋大車頂軌器進(jìn)行改造，機(jī)械上將原有的頂軌器替換為夾輪器，電氣上增加限位檢測信號提供給電氣控制系統(tǒng)，該改造方法解決了原有頂軌器在防風(fēng)防臺中的缺陷和對軌道的傷害，但沒有解決岸橋進(jìn)行緊固受航空限高管制、防臺緊固受大風(fēng)影響、維修和操作不便的問題，本文針對上述兩個問題，提出了基于水平拉索的岸橋防臺系統(tǒng)的研究，解決岸橋防臺時存在的問題。

經(jīng)查閱圖紙及技術(shù)參數(shù)兩臺岸橋的臂架和主梁采用單梁箱型結(jié)構(gòu)，門腿拉桿、水平拉桿和后拉桿為螺旋焊管，其主要尺寸和工作參數(shù)如表1 所示。

表1 岸橋主要尺寸和工作參數(shù)

受航空限高管制，采用前大梁掛鉤防臺，因受時機(jī)所限，將對人員及設(shè)備產(chǎn)生極不利的影響，如果能在前大梁水平狀態(tài)時也達(dá)到同樣的防臺效果，將有效的避免航空限高的影響。因此采用加裝前大梁水平防臺錨定裝置方式進(jìn)行改造，如圖1 所示，使其在非工作狀態(tài)下前大梁位于水平位置時能滿足防臺要求。為確保安全，防止在防臺狀態(tài)誤仰起大梁，加裝的水平防臺錨定裝置有可靠的安全聯(lián)鎖進(jìn)入岸橋主程序，水平防臺錨定檢測限位采用SCHMERSAL 重型限位開關(guān)檢測，開關(guān)信號進(jìn)入俯仰室模塊。

圖1 前大梁水平防臺錨定裝置

2.1 大梁水平拉索受力分析

經(jīng)計算，大梁水平，風(fēng)平行大車軌道，大梁風(fēng)載荷，大梁水平拉索受力如下：

前大梁水平迎風(fēng)面積A=107m2

非工作狀態(tài)風(fēng)速VS=55m/s

風(fēng)壓Q=1852.8N/m2

大梁風(fēng)力中心到鉸點(diǎn)距離L=27.27m

大梁水平拉桿力臂Lp=11.894m

前大梁的水平風(fēng)力F=1.35*Q*A=267638.77N

大梁水平拉索拉力Fp =F*L/Lp=613629.49N

可以根據(jù)水平拉索在風(fēng)速VS=55m/s 時所需承受的拉力進(jìn)行拉索選型。

2.2 輪壓和穩(wěn)定性分析

2.2.1 輪壓情況

增加水平拉索后，經(jīng)計算：

工作風(fēng)速，前大梁水平、小車位于前伸距時最大輪壓50.80T；

工作風(fēng)速，前大梁水平、小車位于后伸距時最大輪壓39.80T；

非工作風(fēng)速，前大梁水平、小車位于停車位時最大輪壓47.11T；

各種狀態(tài)下的輪壓均符合要求。

2.2.2 整機(jī)穩(wěn)定性情況

增加水平拉索后，經(jīng)計算：

無風(fēng)靜載，前大梁放平，小車位于前伸距和后伸距，穩(wěn)定力矩分別為18786t.m 和16821.55t.m，傾覆力矩分別為-11713.45t.m 和-2111.39t.m；

有風(fēng)動載，前大梁放平，垂直軌道方向，小車位于前伸距和后伸距的有風(fēng)動載慣性力狀態(tài)，穩(wěn)定力矩分別為18786t.m 和16821.55t.m，傾覆力矩最大分別為-12265.10t.m 和-3058.75t.m；

有風(fēng)動載，前大梁放平，平行軌道方向的慣性力狀態(tài)，穩(wěn)定力矩為9450.17t.m，傾覆力矩為-1318.18t.m；

有風(fēng)動載，前大梁放平，垂直軌道方向，小車位于前伸距和后伸距，穩(wěn)定力矩分別為18786t.m 和16821.55t.m，傾覆力矩分別為-15077.45t.m 和-5871.10t.m；

有風(fēng)動載，前大梁放平，平行軌道方向的沖擊狀態(tài)下，穩(wěn)定力矩為9450.17t.m，傾覆力矩為-3316.09t.m；

有風(fēng)動載，前大梁放平，垂直軌道方向，小車位于前伸距和后伸距的突然卸載或吊具脫落狀態(tài)下，穩(wěn)定力矩分別為19411.31t.m 和20244.74t.m，傾覆力矩分別為-1800.68t.m 和-5786.96t.m；

有風(fēng)動載，前大梁放平，平行軌道方向的突然卸載或吊具脫落狀態(tài)下，穩(wěn)定力矩為8659.99t.m，傾覆力矩為-765.28t.m；

暴風(fēng)下非工作狀態(tài)，前大梁放平，小車位于停車位置，垂直軌道方向海測風(fēng)和陸側(cè)風(fēng)，穩(wěn)定力矩分別為14291.3t.m 和19797.04t.m，傾覆力矩分別為-5960.24t.m 和-7579.52t.m；

暴風(fēng)下非工作狀態(tài)，前大梁放平，平行軌道方向風(fēng)，穩(wěn)定力矩為8878.49t.m，傾覆力矩為-6900.76t.m。

由以上輪壓和穩(wěn)定性力矩計算得知，增加水平防風(fēng)拉索后，與原設(shè)計無明顯差異，但改造后岸橋前大梁處于水平，大車進(jìn)入錨定，系固的非工作狀態(tài)能抵御風(fēng)速55m/s 的臺風(fēng)襲擊。

3 改造后的效果

改造后岸橋前大梁處于水平、大車進(jìn)入錨定的非工作狀態(tài)時能抵御風(fēng)速為55m/s（2 分鐘時距）的臺風(fēng)襲擊，且水平防臺錨定裝置方便操作使用和維修保養(yǎng)，并有可靠的安全聯(lián)鎖進(jìn)入岸橋主程序。在工作狀態(tài)下，前大梁可正常操作升降，滿足船舶的靠離泊需要及航空限高要求。這兩臺岸橋在防臺時將不再受航空限高管制影響，為岸橋提前做好防臺工作創(chuàng)造了有利條件，保證了岸橋自身的安全。同時，也保障了維修及操作人員在防臺時的人身安全，間接降低了生產(chǎn)成本。

4 結(jié)論

采用加裝前大梁水平防臺錨定裝置方式進(jìn)行改造，改造后經(jīng)過慣性力狀態(tài)、沖擊狀態(tài)、突然卸載或吊具脫落狀態(tài)、暴風(fēng)下非工作狀態(tài)下的穩(wěn)定性分析，得出改造后的岸橋防臺系統(tǒng)在非工作狀態(tài)能抵御風(fēng)速為55m/s 的臺風(fēng)襲擊，改造后效果顯著，解決了岸橋防臺系統(tǒng)因航空限高所帶來的問題并保障了維修操作人員的人身安全，保障了設(shè)備生產(chǎn)的連續(xù)性與穩(wěn)定性。