岸橋大擴(kuò)軌探討

馬威

（上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司，上海 200125）

0 引言

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

1 設(shè)計(jì)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(yīng)新碼頭軌距，通常會(huì)涉及擴(kuò)軌，而擴(kuò)軌往往有三個(gè)方案：①將海側(cè)（或者陸側(cè)）聯(lián)系橫梁下部的原立柱以及對應(yīng)下橫梁進(jìn)行更換，然后設(shè)計(jì)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(dá)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(dāng)于原聯(lián)系橫梁加長，同時(shí)在擴(kuò)軌側(cè)立柱與聯(lián)系橫梁之間增加斜撐結(jié)構(gòu)，使豎向的載荷傳遞到下橫梁上面；③在原立柱上端部預(yù)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(kuò)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(kuò)軌）進(jìn)行探討。

1.2 可行性及結(jié)果論證

擴(kuò)軌改造，不僅要考慮到碼頭承載，還需要從設(shè)備本身考慮。包括但不限于岸橋整機(jī)的穩(wěn)定性、輪壓和鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等。

鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度方面，由于岸橋擴(kuò)軌主要是對立柱、下橫梁和大車行走機(jī)構(gòu)產(chǎn)生影響，因此，需要對整機(jī)進(jìn)行ANSYS物理建模（參考見圖1），如有必要，還需在相應(yīng)地方進(jìn)行結(jié)構(gòu)加強(qiáng)。而本次項(xiàng)目經(jīng)過ANSYS物理建模，經(jīng)過受力分析，僅需要在斜立柱處進(jìn)行加強(qiáng)。

圖1 ANSYS物理建模

岸橋穩(wěn)定性及輪壓方面，大擴(kuò)軌由于陸側(cè)下橫梁、陸側(cè)立柱向后場移動(dòng)距離較大，從16000~30480mm，這就導(dǎo)致海陸、側(cè)結(jié)構(gòu)所承受的橋吊載荷在改造前后有較大的變化。由于向陸側(cè)方向擴(kuò)軌，岸橋的重心也會(huì)相應(yīng)的向陸側(cè)移動(dòng)，因此海、陸側(cè)的輪壓也會(huì)發(fā)生變化，需要對輪壓進(jìn)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(cè)輪壓由13.19t增加為15.82t，在碼頭基建允許范圍內(nèi)，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(shè)計(jì)考慮過了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、穩(wěn)定性以及輪壓等問題，但是在整個(gè)施工過程中，實(shí)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(jié)構(gòu)對接上，因此需要在制作結(jié)束后、施工前進(jìn)行預(yù)拼，以確保能夠在實(shí)際現(xiàn)場施工的時(shí)候正常拼接而不會(huì)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(shí)間和費(fèi)用的浪費(fèi)。

在下發(fā)生產(chǎn)制造圖紙的同時(shí)，也提出預(yù)拼要求。包括：陸側(cè)下橫梁與大車支撐配合面的平面度精度要求在0.5mm內(nèi)；后陸側(cè)立柱下段與陸側(cè)下橫梁預(yù)拼，且它們預(yù)拼的那段開好焊接用坡口；后陸側(cè)立柱下段與后聯(lián)系橫梁預(yù)拼，且它們預(yù)拼的那段開好焊接用坡口；后聯(lián)系橫梁、后陸側(cè)立柱上段均需要預(yù)留修個(gè)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(diào)整。此外，后陸側(cè)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(gòu)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(cè)擴(kuò)軌會(huì)涉及陸側(cè)腿的移位，那么陸側(cè)腿處的受力需要一個(gè)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(cè)的力就轉(zhuǎn)移到高胎架上。此時(shí)，陸側(cè)的大車行走機(jī)構(gòu)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(cè)力轉(zhuǎn)移到低胎架上。這樣成本較低，但是工序較為復(fù)雜。

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

2.4 碼頭地面承載問題

此次擴(kuò)軌的橋吊被搬遷至新碼頭，由于新碼頭在橋吊原陸側(cè)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(shè)計(jì)分載梁，將岸橋在陸側(cè)的壓力進(jìn)行分散分布。

針對原陸側(cè)，經(jīng)過計(jì)算，設(shè)計(jì)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(cè)，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(qiáng)度，屬于硬地基。相比于原陸側(cè)，鋪設(shè)軌道數(shù)量可以減半，同時(shí)這里的軌道主要作用也是用于調(diào)整低胎架底面，使其底面平整，這樣也有利于陸側(cè)下橫梁后期的調(diào)平。

2.5 鋼結(jié)構(gòu)調(diào)平

在施工安裝之前，選擇后大梁位于門框內(nèi)的四個(gè)角為測量點(diǎn)，利用經(jīng)緯儀測量后大梁海陸側(cè)四個(gè)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(cè)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(cè)的千斤頂頂升調(diào)整，使原陸側(cè)與海側(cè)處在同一高度。

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

3 擴(kuò)軌改造后的效果評估

3.1 結(jié)構(gòu)形狀

在擴(kuò)軌改造完成后，需要對大梁、海陸側(cè)下橫梁的水平度以及下橫梁的撓度進(jìn)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(nèi)，結(jié)構(gòu)形狀合格。

3.2 使用情況

岸橋在經(jīng)過兩個(gè)月多月的擴(kuò)軌改造施工后正式投入生產(chǎn)。在這兩個(gè)多月以來，累計(jì)參與101艘次船舶作業(yè)，共計(jì)完成箱量22638TEU，設(shè)備總體性能良好。平均工班效率為28箱/h；單機(jī)設(shè)備可靠性（MMBF）為4783BOX；平均電耗為5.87度/箱。因?yàn)槠鹕叨鹊?、軌距大，整體穩(wěn)定性較好，因此司機(jī)反應(yīng)作業(yè)舒適度比其他岸橋高。

4 結(jié)語

岸橋擴(kuò)軌項(xiàng)目涉及的橋吊多是使用年份久遠(yuǎn)和碼頭（施工現(xiàn)場）環(huán)境、條件糟糕的情況。擴(kuò)軌改造情況較為復(fù)雜，本文通過分析，盡可能從多個(gè)維度來談?wù)剶U(kuò)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(jié)經(jīng)驗(yàn)，為以后的相關(guān)工程維修、改造提供現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)，以便能夠給將來的設(shè)計(jì)和施工提高效率，節(jié)省成本，增加安全。