馮木水 何鏡明 楊坤榮 李德朝

摘 要：本文研究在大艙頂部搭設(shè)懸空的腳手架，用于主甲板反面結(jié)構(gòu)的施工，減少搭架的工作量，這是一種全新的不同于常規(guī)的搭架方式。

關(guān)鍵詞：大艙；主甲板反面；腳手架

中圖分類號(hào)：U667.59 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： This paper introduces the erection of suspended scaffold on the top of ship hold， which is used for the construction of the main deck reverse structure. The new way of scaffold erection will reduce the work load for workers.

Key words： Ship hold； Upper deck reverse side； Scaffold

1 前言

在我司業(yè)務(wù)中，大型、超大型貨輪修理占很大比例，特別是大型油輪很多需要換新主甲板和甲板縱骨，需要在甲板的反面施工。對(duì)于300 000 DWT的超大型油輪，施工位置距艙底有30 m高，之前的方法是從艙底搭滿艙腳手架到艙的頂部進(jìn)行施工作業(yè)，成本高、時(shí)間長(zhǎng)，不僅花費(fèi)很多的人力、物力和財(cái)力，而且不安全。因此，對(duì)于船舶的高空作業(yè)和修理，亟需研制一種新的工裝，解決在船上高空進(jìn)行施工作業(yè)的難題。

我司曾承接2艘300 000 DWT油船改裝成FPSO的項(xiàng)目，17個(gè)大艙的主甲板及甲板縱骨全部更換，如果按常規(guī)做法需要搭滿艙架，當(dāng)時(shí)公司腳手架資源不足，如重新購買腳手架需要很大的成本，于是我們研制出一種新的工裝，采用大艙內(nèi)懸掛式反頂架，大大節(jié)省了人力、物力和財(cái)力，成功解決了在高空進(jìn)行施工作業(yè)的難題。

2 設(shè)計(jì)與安裝方案

傳統(tǒng)的搭架方式為從低往高搭設(shè)，如果需要作業(yè)的高度較高，則傳統(tǒng)的搭架方式就不合適，會(huì)占用大量的時(shí)間和很高的成本。而先在高空中拉設(shè)兩根鏈條，然后在鏈條上搭設(shè)平臺(tái)，形成一條類似鐵索橋，再將鐵索橋懸掛固定在艙頂?shù)姆疵婵v骨上，防止平臺(tái)晃動(dòng)，在平臺(tái)上面施工既安全又節(jié)約時(shí)間和成本。

2.1 鏈條安裝

在甲板面大艙人孔上方設(shè)置高1 800 mm的門字架，加斜撐燒焊固定；在橫梁上燒一個(gè)3 t的吊環(huán)，掛5t的導(dǎo)向滑輪；在同一個(gè)大艙的另一端，在甲板面人孔旁掛上另一個(gè)5 t的葫蘆：在人孔下方的甲板縱骨面板上焊接固定一個(gè)5 t的吊環(huán)，同時(shí)在人孔下方的橫艙壁焊接固定一個(gè)5 t的吊環(huán)掛導(dǎo)向滑輪。

在大艙前后橫艙壁相應(yīng)位置各焊接5個(gè)吊環(huán)，用來掛鐵鏈和掛滑輪，吊環(huán)與甲板面的高度差即為甲板相應(yīng)位置的梁拱差。其中用來掛鐵鏈的吊環(huán)共2個(gè)；間距為3 800 mm；掛導(dǎo)向滑輪的吊環(huán)共2個(gè)，位置為向舷側(cè)偏200 mm；橫艙壁中間居中掛1個(gè)滑輪。

在甲板面門字架旁分別安裝一臺(tái)5 t卷揚(yáng)機(jī)，燒焊固定；然后將卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩穿過門字架和吊梁上的導(dǎo)向滑輪后拉入大艙，再穿過前后橫艙壁相應(yīng)吊環(huán)上的導(dǎo)向滑輪。

將已經(jīng)備好的兩條鐵鏈（D13）從甲板面人孔放入大艙，幾個(gè)人一起將鐵鏈的一端用4.5 t的卸扣分別固定在4艙前壁吊環(huán)1上面，然后另一端放入艙底；同時(shí)放兩條（D14）的鋼絲繩，一端固定在吊環(huán)3上，一條用于拉懸掛架跳板，一條用于最后掛安全帶用；最后用從另一端進(jìn)入大艙的鋼絲繩向后拉緊上升，其中鋼絲繩用5.3 t的蝴蝶扣扣在鐵鏈前端向后24 m的位置，鋼絲繩直接拉到后壁，3個(gè)人把鋼絲繩暫時(shí)綁到甲板縱骨流水孔上；鐵鏈每條總長(zhǎng)為27 m、艙長(zhǎng)25.5 m，待在鋼絲繩把鐵鏈拉緊適度后，3個(gè)人一起將鐵鏈自由一端固定在吊環(huán)上，最后再松開蝴蝶扣，拉出拉鐵鏈的鋼絲繩；解鐵鏈蝴蝶扣和用卸扣綁定鐵鏈與橫艙壁上的吊環(huán)。

兩條鐵鏈拉緊完成后，開始鋪懸掛架長(zhǎng)4000 mm的支撐管到鐵鏈上方，同時(shí)用螺桿將支撐管下方的U型碼封閉連接固定，放置支撐桿拖出鐵鏈；然后用搭架隊(duì)架子長(zhǎng)1770 mm的橫桿連接固定，形成片體，鋪9件寬400 mm的跳板用鐵絲綁扎牢固，最后用鋼絲繩向前拉動(dòng)1800 mm的距離；此時(shí)再用橫桿連接固定形成片體鋪跳板，用鐵絲綁牢，最后再逐次向前拉動(dòng)跳板。

2.2 矩形金屬框預(yù)制及安裝

選用無縫鋼管制作，它包括橫桿、縱桿和固定于橫桿兩端下表面的卡碼?？ùa呈U型，開口向下，其下方設(shè)有鎖緊螺釘。

將金屬框安裝于鏈條的上方，安裝方法如下：在后端的橫壁一側(cè)，工人通過搭架將金屬框鋪設(shè)在兩條平行的鏈條的上方，兩條鏈條分別穿過每個(gè)橫桿兩端下方的卡碼，將鏈條卡固于卡碼中，使金屬框與鏈條相對(duì)固定，并可沿鏈條前后滑動(dòng)；用卷揚(yáng)機(jī)將金屬框拉到前端的橫壁一側(cè)，并逐個(gè)將全部金屬框連續(xù)向前運(yùn)送并鋪設(shè)于鏈條的上方。

2.3 平臺(tái)跳板安裝

用大艙前橫艙壁上的鋼絲繩向前拉動(dòng)跳板，跳板鋪滿大艙長(zhǎng)度方向后，將先前暫時(shí)綁扎在甲板縱骨靠后壁的流水孔上的鋼絲繩系牢在后壁的中間吊環(huán)上，工人將安全帶掛靠在此鋼絲繩上，開始安裝安全護(hù)欄立柱和拉安全麻繩。

平臺(tái)跳板是中間帶網(wǎng)狀的平臺(tái)結(jié)構(gòu)，其上表面呈矩形，四個(gè)端點(diǎn)處設(shè)有向外伸出的平臺(tái)掛鉤，平臺(tái)跳板通過平臺(tái)掛鉤掛接于金屬框的兩相鄰橫桿上，用于連接該相鄰橫桿；多個(gè)平臺(tái)跳板在兩個(gè)橫桿之間橫向連接組成平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)。

2.4 吊鉤安裝

用葫蘆配合安裝懸掛架支撐管與甲板縱骨的連接掛鉤。吊鉤包括桿部、鉤部和夾碼。吊鉤通過夾碼固定于縱骨，然后將金屬框的橫桿放置于橫向相鄰吊鉤的鉤部?jī)?nèi)，金屬框通過這種方式固定于吊鉤。

實(shí)際使用時(shí)（見圖1～圖4），可以根據(jù)施工位置的尺寸搭若干個(gè)平臺(tái)，并可以將這些平臺(tái)連成網(wǎng)絡(luò)。

3 強(qiáng)度計(jì)算分析

鏈條吊架搭設(shè)在甲板下方，吊架跨距L=25 m、鏈條直徑為13 mm、自重3.9 kg/m、許用負(fù)荷為F=5.3 t、吊桿為圓鋼Φ20、鋼管為Φ51*5、剖面模數(shù)為W=7.58 cm3、慣性矩為I=19.338 cm4，鋼管上面鋪設(shè)跳板，如圖5所示。

3.1 鋼管受力計(jì)算

腳手架的工作載荷為2 kN/m2、單元腳手架規(guī)格為4 m*1.82 m、自重為195.6 kg，由三個(gè)吊桿承受。鋼管可視為簡(jiǎn)支梁，鋼管長(zhǎng)度為l=2 m、線載荷為q=2195N/m，其彎矩為M=ql2/8=1 097.5 N.m，應(yīng)力為σ=M/W=144.8 N/mm2<175 N/mm2， 滿足強(qiáng)度要求。

3.2 圓鋼強(qiáng)度計(jì)算

圓鋼承受拉力，其截面積為A=3.14 cm2。經(jīng)計(jì)算每個(gè)圓鋼的拉力為F=5.5 kN，應(yīng)力為σ=F/A=17.5 N/mm2<215 N/mm2，滿足強(qiáng)度要求。

3.3 螺栓強(qiáng)度計(jì)算

圓鋼由一個(gè)M20的螺栓連接，截面積A1=3.14 cm2；夾碼由兩個(gè)M10的螺栓連接，截面積為A2=0.78 cm2。經(jīng)計(jì)算M20螺栓的剪切力為F=5.5 kN，應(yīng)力為σ=F/A1=17.5 N/mm2<215 N/mm2，滿足強(qiáng)度要求；M10螺栓的剪切力為F1=F/2=2.75 kN， 應(yīng)力為σ=F1/A2=35.2 N/mm2<215 N/mm2，滿足強(qiáng)度要求。

3.4 鏈條下沉量計(jì)算

鏈條的許用負(fù)荷為F=5.3 t、長(zhǎng)度為L(zhǎng)=25 m、鏈條上的均布載荷為Q=800 N/m，根據(jù)公式F=

可得Fo=52 kN；由Fo=QL2/8 h，可得下沉量為h=1.2 m，因此鏈條的下沉量不能小于1.2 m。

4 經(jīng)濟(jì)效益

我司承接修理的某油輪的甲板縱骨幾乎全部換新，一個(gè)艙有20 000 m3的艙容，如果從油艙內(nèi)底板向上搭滿艙架子，需要35人6天的時(shí)間，勞務(wù)費(fèi)用為13萬元；現(xiàn)在搭設(shè)“懸掛式反頂架”只需要15人3天的時(shí)間，勞務(wù)費(fèi)用為6萬元。按一艘300 000 DWT油輪17個(gè)艙計(jì)算，可節(jié)省100萬元。

由此可見，采用“懸掛式反頂架” 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安全性好、節(jié)約工作時(shí)間和生產(chǎn)成本，提高了工作效率。

5 結(jié)論

懸掛式高空施工平臺(tái)先在高空中拉設(shè)相互平行的鏈條，然后在鏈條上搭設(shè)平臺(tái)，形成一條類似鐵索橋，再將鐵索橋懸掛固定在艙頂?shù)姆疵婵v骨上，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便。

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