超大型集裝箱船綁扎橋的工藝探討

于春雷 夏建鵬

摘? 要：針對超大型集裝箱船綁扎橋的工藝進(jìn)行了分析，以20000TEU綁扎橋的建造作為主要分析對象，以精度控制為核心，分析了綁扎橋的工藝過程，提出了綁扎橋建造過程當(dāng)中的精度控制要求，并對實踐中出現(xiàn)的問題進(jìn)行了總結(jié)，提出了一些優(yōu)化改進(jìn)的建議，僅供參考。

關(guān)鍵詞：超大型集裝箱船;綁扎橋;工藝;精度

中圖分類號：U674 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2020）26-0111-02

Abstract： This paper analyzes the technology of binding bridge of super large container ship， takes the construction of 20000TEU binding bridge as the main analysis object， takes precision control as the core， analyzes the technological process of binding bridge， puts forward the precision control requirements in the construction process of binding bridge， summarizes the problems in practice， and puts forward some suggestions for optimization and improvement for reference only.

Keywords： super large container ship; banding bridge; technology; precision

隨著集裝箱船日益大型化，船只甲板上最大裝箱重量日益提升，對綁扎橋結(jié)構(gòu)要求越來越高，所謂綁扎橋是立柱和薄板所組成的一種板架式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)本身比較弱，若尺寸持續(xù)加大，必然影響綁扎橋強(qiáng)度和剛度。當(dāng)然綁扎橋的制造工藝也對其剛度、強(qiáng)度有顯著影響，必須要在制造過程中，嚴(yán)格把握工藝要求，確保綁扎橋強(qiáng)度和剛度。

1 綁扎橋概述

綁扎橋建造工藝中，最初的地樣線以及胎架設(shè)計布置對后續(xù)構(gòu)件的裝配起到非常關(guān)鍵的作用，一方面地樣線和胎架設(shè)計布置的合理性將直接關(guān)系綁扎橋建造效率。另一方面則需要嚴(yán)格控制精度，確保分段以及總段建造過程高精度裝配。

因為綁扎橋結(jié)構(gòu)類似框架剪力墻，可以通過如下模型對結(jié)構(gòu)受外荷載作用下的內(nèi)力分布情況進(jìn)行分析。

假設(shè)立柱墻加抗剪剛度為C1，剪力墻抗剪剛度為C2，則可以得到如下模型：

按照上述模型，h為各平臺層高，α為立柱剪切剛度修正系數(shù)，該系數(shù)與立柱所在位置有緊密關(guān)系，IC為各立柱的截面慣性矩，Ei和Ii為各剪力墻的彈性模量和截面慣性矩。隨著綁扎橋結(jié)構(gòu)高度增加，薄板所形成的剪力墻內(nèi)部的剪力會不斷減小，隨著高度增加，周圍立柱框架內(nèi)部的剪力相應(yīng)增加，所以綁扎橋必須要對底部進(jìn)行加強(qiáng)，可設(shè)置加強(qiáng)筋或增加底部墻體的板厚。對于上部結(jié)構(gòu)，則主要考慮立柱框架抗剪性能，通過一定側(cè)板，提高抗剪剛度。

2 綁扎橋工藝特點

目前在超大型集裝箱船綁扎橋建造中容易出現(xiàn)水平超差、平臺板合攏時間隙超差，單獨(dú)立柱間距差，斜插板角度差，立柱下口余量過多等問題。平臺間隙問題是因為尺寸收縮量不標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場建造未對端面進(jìn)行精度控制，脫胎后焊接出現(xiàn)收縮，水平失衡，引起了尺寸偏差。立柱間距較大可能是分段收縮不標(biāo)準(zhǔn)，收縮失控，焊接未按照焊接順序要求進(jìn)行，分段脫胎后，焊接量大，引起收縮控制因素缺失。斜插板問題則主要是未按照要求進(jìn)行裝配、余量過大則是工藝精度控制不到位。

地樣線的設(shè)計布置可以有效保證主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件的定位效率，提高綁扎橋裝配精度，所以綁扎橋前期設(shè)計及建造過程中布置好地樣線是非常關(guān)鍵的一環(huán)，這些基準(zhǔn)線的尺寸精度必須要保證，精度要求不得偏離標(biāo)定尺寸1mm。胎架一般有專門用途，本身不具備建造其他分段的普適性，在滿足剛度要求下，胎架要精良簡單、建造修改要方便，成本要低廉，這些都是胎架設(shè)計的主要考量因素。當(dāng)然因為主體結(jié)構(gòu)細(xì)長梁比較多，合理的胎架支撐點布置對控制構(gòu)件變形以及整體精度有顯著影響。一般綁扎橋分段胎架主要結(jié)構(gòu)是桁架式，由型鋼焊接而成，平臺地線和立柱地線交點位置一般會采用工字鋼作為支撐，并用T型鋼作垂向連接，因為綁扎橋結(jié)構(gòu)特點，支撐點高度會不一致，一般考慮支撐點的相對高度。相對高度一般以距離水平面500mm為基準(zhǔn)確定，基準(zhǔn)高度設(shè)置在舷側(cè)方鋼管上，其他點以本基準(zhǔn)高度為基準(zhǔn)計算相對高度。

3 綁扎橋建造工藝

3.1 綁扎橋分段裝配和精度控制

綁扎橋分段裝焊胎架布置通過精度報驗后，即可在胎架上進(jìn)行分段制作，在裝配過程主要分如下幾個部分，艉部方鋼管以及工字鋼立柱，艉部走道側(cè)板以及剪力墻，走道板，艏部走道側(cè)板以及走道側(cè)板，艏部方鋼管以及工字鋼立柱。根據(jù)地樣線和胎架的布置情況進(jìn)行分段裝配，要求控制好精度，主要有如下幾個關(guān)鍵點。

矩形鋼管以及地樣線的對位精度必須要滿足要求，矩形鋼管上下沿必須要對準(zhǔn)地樣線頂板基準(zhǔn)線和艙口蓋頂板基準(zhǔn)線，側(cè)沿則需要對準(zhǔn)導(dǎo)向柱基準(zhǔn)線，對位精度要求±2mm，上層矩形鋼安裝時必須要與下層對齊，并用地樣線進(jìn)一步定位，偏差不得超過±2mm。

導(dǎo)向柱間距，劃定地樣線導(dǎo)向柱基準(zhǔn)線過程中，必須要確保劃線精度滿足要求，不得偏離標(biāo)定尺寸±1mm，與矩形鋼之間的對位精度不得偏離±2mm，但是因為導(dǎo)向柱垂向跨度問題，裝配期間可能會出現(xiàn)局部間距偏離情況，因此要求導(dǎo)向柱間距偏差不得超過標(biāo)定值±2mm。

平臺板精度，導(dǎo)向柱布置完成，并且精度報驗收后，安裝走道側(cè)板以及平臺板，對照第四層平臺的基準(zhǔn)線，在矩形鋼上劃平臺板安裝精度線，并基于精度控制線安裝平臺板，平臺板和導(dǎo)向柱的垂直度應(yīng)當(dāng)控制在±3mm內(nèi)，平整度也要求±3mm，其他步行平臺也以第四層平臺作為基準(zhǔn)測定平臺板的安裝位置以及間距，偏差要求控制在±2mm內(nèi)。

3.2 分段擱墩

船舷分段綁扎橋裝配后，需要將船舷分段吊離胎架，并置于專用擱墩上，擱墩布置必須要合理，否則將導(dǎo)致變形。一般要求根據(jù)綁扎橋重量確定負(fù)荷，并確定擱墩數(shù)量，擱墩位置前后以及左右間距需要根據(jù)綁扎橋結(jié)構(gòu)確定，在保證完全承擔(dān)綁扎橋自重的前提下，確保綁扎橋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，防止變形。擱墩必須要容易拆除，而且拆除速度要快。一般情況下，150t支柱擱墩，18個可滿足20000TEU超大型集裝箱船綁扎橋使用，布置位置一般在第一平臺、第四平臺以及走道側(cè)板交接位置，因為這些位置結(jié)構(gòu)強(qiáng)度比較大，放置擱墩可保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且不變形。

3.3 分段組合拼裝

在分段安裝時因為平放在胎架上，成臥態(tài)，總組過程前需要對分段翻身90°，使分段呈直立狀態(tài)，所以分段上必須要安裝焊接翻身和臨時吊耳。具體線將分段片體起吊并翻身，對稱中心線垂直對準(zhǔn)總組胎架上的基準(zhǔn)線，注意確保綁扎橋中心線對應(yīng)地面船體中心線，基本到位后，調(diào)整精確位置。分段立柱底部與胎架槽鋼進(jìn)行焊接，10mm焊腳，利用鋼絲繩拉緊固定分段片體，吊車松鉤，以此起吊分段按上述操作步驟完成分段組合?？傮w精度要求水平度±3mm內(nèi)，整體尺寸公差為±8mm內(nèi)，中心線距離導(dǎo)向柱的公差要求±5mm，步行平臺與導(dǎo)向柱間的平整度應(yīng)當(dāng)在7～9mm±0.45mm，綁扎平臺與導(dǎo)向柱間的平整度應(yīng)當(dāng)為4～6mm±0.3mm，剪力墻面的平整度要求為6～9mm±0.45mm，平臺項鏈導(dǎo)向柱間撓度在±5～10mm±0.5mm。

4 綁扎橋相關(guān)工藝思考

因超大型集裝箱船綁扎橋結(jié)構(gòu)跨度大，結(jié)構(gòu)較弱，吊裝、運(yùn)輸、擺放等工藝過程都可能對結(jié)構(gòu)造成影響，單純靠精度控制工藝過程一定程度上無法保證最終總組精度要求，因此需要一些特殊工藝作為支撐。

首先，因為20000TEU超大型集裝箱船綁扎橋變形因素較多，加強(qiáng)支撐必不可少。根據(jù)前文描述，綁扎橋底部應(yīng)當(dāng)做加強(qiáng)筋強(qiáng)化結(jié)構(gòu)。實際上在前期制作綁扎橋時，會對其進(jìn)行一定加強(qiáng)，如加裝1根吊碼，但實際上一根吊碼明顯不足，實踐中20000TUE集裝箱船綁扎橋經(jīng)過翻身、擺放、吊裝等步驟后，會出現(xiàn)嚴(yán)重變形，變形量達(dá)70mm，因此對吊碼必須要加強(qiáng)，可增加吊碼至4根，提高綁扎橋剛性，減少變形因素。

其次，綁扎橋吊裝期間，因為結(jié)構(gòu)較弱，可以明顯看出方形管會出現(xiàn)中拱現(xiàn)象，此中拱在后期無法恢復(fù)，會造成水平變形，因此，必須要注意吊裝過程，通過增加吊點，并合理布置點位，確保吊裝平穩(wěn)，且不破壞方形管。

最后，擱墩擺放優(yōu)化，因為分段裝配過程較為復(fù)雜，需要多次挪動綁扎橋構(gòu)件，擱墩位置會因為移動綁扎橋而出現(xiàn)位移現(xiàn)象，需要重新定位擱墩，這個過程中會出現(xiàn)很多變形因素，而綁扎橋受力點有限，如果擱墩位置偏移，必定造成變形問題，因此針對上述擱墩布置情況，進(jìn)一步優(yōu)化，通過增加擱墩數(shù)量，增加擱墩與綁扎橋的接觸點，降低變形因素出現(xiàn)概率，并合理布置擱墩點，主要通過調(diào)整擱墩高低來對應(yīng)綁扎橋高度不一致的情況，進(jìn)一步則對擱墩位置精度進(jìn)行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)位移立即修正。

5 結(jié)束語

超大型集裝箱船綁扎橋的工藝相對復(fù)雜，其中核心要點在于裝配精度問題，精度控制不好，綁扎橋必定出問題，影響整船系固性能。針對綁扎橋精度控制工藝進(jìn)行分析，得出必須要對地樣線和胎架進(jìn)行精度控制，同時思考了過程精度工藝的優(yōu)化改進(jìn)，可進(jìn)一步對超大型集裝箱船綁扎橋裝配精度提供一些參考，當(dāng)然本文分析可能存在一些不足，在后續(xù)的實踐中還將進(jìn)一步總結(jié)經(jīng)驗，對此進(jìn)行持續(xù)完善。

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