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岸桥的总体装配

在完成岸桥的结构件制作及零件的部件装配之后,岸桥将进入一个结构件整体拼装和岸桥的总体装配阶段。岸桥的总体装配是岸桥整个生产制造过程中的一个重要中间环节。它是岸桥的各个部件进行再组合的装配过程,同时也是决定最终产品质量的关键工序之一。

 

第一节  岸桥安装的基本要求

一般的岸桥长约120米,宽约25米,梯形架顶部高度约70米,整机总重量

1200吨左右,总体装配多为高空作业。

总体装配前的岸桥各部件的状态、安装场地的条件、安装设备的种类、参数等不同,其相应的总体装配方式也不尽相同。

一、总体装配前对主要大型构件状态的要求

由于岸桥的总体结构庞大,高空作业难度高。因此进行岸桥的总体装配方案设计时在起吊能力许可的情况下,应以保证构件的完整和尽量减少吊装次数和高空作业为原则,保证总体装配的质量,缩短总体装配的周期。

() 门框、梯形架的预拼装及相应构件的组装

  1. 海、陆侧门框的拼装

海、陆侧门框拼装一般在车间内或外场进行。在场地上用经纬仪划出门框中心线、上下横梁中心线、立柱中心线,校验上下横梁和两根立柱的中心距尺寸A、B和对角线尺寸D1、D2(图1-1-1)。按要求在各构件处布置数道支承胎架,胎架布置应对准各构件的横隔板处。

下横梁、立柱、上横梁等构件按先后顺序吊上胎架,用线锤吊对各自地上划出的中心线,并用经纬仪校准各构件的水平,修割余量。构件安装到位后施焊立柱与横梁联接的法兰板焊缝,为防止法兰板在焊接过程中发生角变形,在焊接时需采取防变形措施。

在完成上述焊接工作后需重新对门框进行整体划线,其中有:门框水平中心线(水平基准线)、垂直中心线(垂直基准线),并以这两个平面为基准划出上下横梁的中心线(中心距A)、两根立柱的中心线(中心距B)、上横梁与后大梁连接接头的中心线(中心距E)、下横梁行走支座安装中心线(中心距F),海陆侧连接横梁接头中心线(距下横梁中心线距离I)。复校门框对角线尺寸,测量结果应满足制造规范所要求的公差范围[1]

 

 

图1-11 海陆侧门框预拼装划线图

 

  1. 2. 海侧上横梁与海侧梯形架之间的预拼装

海侧上横梁与海侧梯形架的拼装可在车间内或外场进行。拼装场地上可采用经纬仪划出海侧上横梁中心线及梯形架各安装件的基准线(图14-1-2)。

按要求在各构件处布置数道支承胎架,按顺序分别将海侧上横梁与梯形架吊装至胎架上,用线锤吊对各自地面上的中心线,并用经纬仪校水平。根据尺寸 K划出梯形架圆管的尺寸线并修割余量,开好焊缝坡口。重新定位后按要求施焊梯形架圆管与法兰之间的焊缝。

 

注(1):本文中结构件的公差按JT 5018-86《岸边集装箱技术条件》和QJ/ZHJ-01-96《岸边集装箱起重机安

装指导规程兼验收规范》确定。

完成上述焊接工作后,以海侧上横梁三个方向上的中心线为基准(图1-1-2)划出梯形架的中心线、各拉杆、滑轮销轴孔、海侧后拉杆安装中心线等。拆开海侧上横梁与梯形架,完成梯形架上各类孔的加工和梯子平台的安装。

 

图1-12 海侧上横梁和梯形预拼装及划线图

 

  1. 3. 左右侧门框的拼装

左右侧门框的拼装一般在外场进行。在拼装场地上用经纬仪划出立柱、联系横梁的中心线(图1-1-3),按要求在各构件处布置数道支承胎架。

按顺序分别将海侧立柱、海陆侧联系横梁和陆侧立柱吊装于胎架之上,用线锤分别吊对各自地面上的中心线,用经纬仪校对各构件的水平。划出立柱与联系横梁接头处的修割余量,割去余量并开好焊缝坡口,重新定位并装配门框斜撑。

按要求施焊各构件间的焊缝。在施焊海、陆侧立柱与联系横梁的接头焊缝时,可采用陶瓷衬垫单面焊双面成形的工艺,以避免仰焊操作和碳刨清根的工序,即降低了劳动强度,又提高了焊缝质量。焊后重新校对尺寸P、Q和对角线M、N,划出尺寸R和门框斜撑的中心线。

 

图1-13   左右侧门框拼装图

 

  1. 4. 梯子、平台等附件的安装

由于在海、陆侧门框和左、右侧门框的拼装过程中已经确定了各构件间的关联尺寸及本身的中心位置线,因此可以划出梯子平台等其它附件的安装中心线,安装好门框上的梯子平台、电梯轨道等附件。

()后大梁组件的状态要求

  1. 海、陆侧上横梁与后大梁的组装

海、陆侧上横梁与后大梁的组装( 图1-1-4a、b)是一项技术要求较高的工作,其安装尺寸的准确度将直接影响到小车运行轨道和大车运行轨道的垂直度,进而影响岸桥的整机质量,因此必须加以严格控制。

图 1-1-4c为海陆侧上横梁与后大梁焊接的焊接顺序。由于海、陆侧上横

梁与后大梁之间的四个连接接头承担了前、后大梁的重量、小车等移动部分重量引起的载荷、吊具以及额定的集装箱重量引起的载荷等,其中许多为交变载荷,因此这四个连接处的焊缝质量极为重要。施焊时必须在母材、焊接方法、焊接材料、焊工、接头的制备、定位焊、焊前预热及道间温度、焊接后热与保温、无损探伤等各方面加以严格的控制。

图1-14   海陆侧上横梁安装示意图

  1. 划线、镗孔

焊接完成后重新用经纬仪校正后大梁的水平,以海陆侧上横梁中心线为基准重新划出后大梁纵向中心线,上、下铰点销轴孔、拉杆销轴孔的中心线并镗孔。

  1. 部件排装,梯子平台的安装

根据已划好的后大梁和海、陆侧上横梁的中心线,划出小车运行缠绕系统、

起升缠绕系统的滑轮、张紧装置、挂舱保护装置和梯子平台等零部件的装配位

置线,并按要求装配施焊。

  1. 海侧梯形架、后拉杆与后大梁的组装

海侧梯形架、后拉杆与后大梁的组装一般在外场进行( 图1-1-5)。在海、

陆侧上横梁连接法兰下布置两对胎架,在后大梁尾部(后大拉杆销轴孔处拱度为零的部位)布置一对胎架。

 

图1-15   海侧后拉杆的安装

 

  1. 小车运行轨道与拖令轨道的铺设

将镗好铰点孔的前大梁与后大梁对接,穿好销轴孔(图1-1-6),用经纬

校正水平。然后以海、陆侧上横梁的垂直中心平面为基准,划出两边轨道的中心线。以此中心线为基准,先铺设前、后大梁接合处的短轨,其接合处的间隙、左右、高低错位不应超过标准要求。同时应划出前、后大梁拖令轨道的中心线并安装,小车轨道直线度的偏差也不应超过所规定要求。

由于上横梁承受大梁及机房的重量,结构件会产生微量的下挠,而后大梁与上横梁为刚性连接,因此上横梁的下挠会引起后大梁的横截面有一个微量的旋转,其结果是使后大梁承轨梁的中心线在大梁纵向上变成一个平滑过渡的曲线。如果在铺轨时不考虑这一点,当总体装配完成后会产生轨道直线度超差,从而产生啃轨现象。由于大梁截面形状复杂,各台桥吊结构形式各不相同,从理论上把握承轨梁中心线变化的曲线很困难,因此在实际划线铺轨时,可以采用模拟实际工况的工艺方法。

 

图1-16   前大梁对接、铺轨

 

  1. 后拉杆系统的组装

后拉杆系统的组装如图1-1-7所示。分别将海、陆侧上横梁中间部分的后

拉杆系统安装好,并按图所示拉好平衡钢丝绳。

 

图1-17   总体装配前后大梁的状态

  1. 其它
  • 将已排装完毕的运行小车从铰点一端套入后大梁,并根据工艺要求在某一位置固定。
  • 排装液压张紧装置,电缆拖令等。

一般后大梁在总体装配前的状态可为图1-1-7所示。

(三)前大梁组件在安装前的状态要求

  1. 1. 前大梁构件的拼接

前大梁构件的拼接如图1-1-8。可在拱度为零处布置2~3对胎架,两件单

箱体调整到位后按规定的要求安装联系横梁并施焊。

  1. 划线、镗孔

焊后重新校正前大梁的水平,划出纵向的中心线,以零拱度处承轨梁上平面和上铰点板为参考基准,划出上铰点销轴孔的中心线。以上铰点孔中心线为基准划出下铰点、各前大拉杆销轴孔、安全构承销孔的中心线。以所划中心线为基准镗孔。

  1. 部件排装,梯子平台的安装

根据已划好的中心线安装俯仰、起升、小车运行缠绕系统布置在后大梁上的滑轮、倾转装置、梯子平台等零部件,并按要求施焊。

 

图1-18  前大梁拼接、划线示意图

 

  1. 排轨

前大梁的轨道中心线应在与后大梁对接时一起划出。

  1. 前大拉杆的安装

与前大梁直接连接的前大拉杆剩余部分安装于前大梁之上。

前大梁整机安装前的状态如图1-1-9。

图1-19  前大梁总体装配前的状态

()机器房在总体装配前的状态

机器房底盘制作完成后在其支撑点(与后大梁螺栓连接的部位)布置8件

胎架(图1-1-10a),并用经纬仪校核其平面。开出机房的中心线、各机构卷

筒安装中心线(图1-1-10b)。以所划的线为基准排装好俯仰、起升、小车运行三大机构。安装好电控柜等所有机房内的零部件,电器线路的排装也在吊装以前全部完成。同时安装机房结构、室内维修行车。

机房的吊耳一般安装在底盘的主梁上(图1-1-10c)。吊装时钢丝绳将穿

过机房顶部结构。因此必须根据钢丝绳的穿越位置在顶部预留4个孔 (图1-1-10d),并在吊装完毕后补上。

图1-110

()运行小车在总体装配前的状态

运行小车钢结构制作完成后对小车整体划线,划出小车架的中心线车轮孔 中心线、起升滑轮孔中心线(图1-1-11),并按图复校车轮孔的中心对角线。

为保证小车车轮安装精度,在镗小车车轮孔时,同一轴线上的孔尽可能用通排加工,以保证同心度。加工四组孔的两根镗排必须保证在同一平面内且互相平行(小车架车轮孔应在所有的焊接作业基本完成以后进行,以防止焊接变形影响车轮孔的精度)。

排装运行小车上包括走道平台、电缆卷盘、所有的滑轮、钢丝绳托架、小车车轮等全部零部件(驾驶室暂不安装)。为保证小车在运行过程中不发生跑偏、啃轨等现象,车轮安装完毕后须再次检测其在各方向上的尺寸精度。

 

图1-111  运行小车划线、排装图

 

(六)大车行走机构在整机安装前的状态

大车行走机构在整机安装前的状态与岸桥的安装场地有关。如果岸桥整机安装后须横向移动时,行走机构的状态应如图1-1-12a所示;如岸桥在安装完毕后不再横向移动,则大车行走机构的状态如图1-1-12b所示。

二、总体装配场地的布置与吊装设备、运输的相互关系

岸桥总体装配的场地与总体装配的起吊设备是相互依存的。总体装配场地将决定总体装配的起吊设备的种类,而总体装配的起吊设备又决定了总体装配的场地要求。同时,岸桥最终从制造厂运输给用户的运输状态与场地要求也是相互依存的。

 

图1-112   整机安装前大车行走机构的状态

 

(一)总体装配场地与运输状态的关系

岸桥的总体装配一般需考虑到日后的发运的方式。因为岸桥为港口大型机械设备,一台在制造厂调试好的岸桥通常以水上运输的方式运抵至用户码头,所以总体装配的场地一般均设置在码头前沿和稍后的地方(码头后场)。

  1. 采用码头前沿作为岸桥总体装配场地

采用码头前沿作为岸桥总体装配场地,可方便岸桥日后的装船运输,可大大减少装船运输的工作量。因而在场地许可、吊装方便的情况下,这是总体装配场地布置的首选方案。(图1-1-13 岸桥在码头前沿直接装船运输)

图1-113

  1. 采用码头后场作为岸桥总体装配场地

岸桥的总体装配布置在码头后场进行是由于码头前沿场地不足及总装设备的类型所决定的。采用这类总体装配的场地布置在岸桥运输装时,需先将岸桥移位至码头前沿再行装船(图1-1-14 岸桥从后场移位到码头前沿示意图)。

 

图1-114 岸桥从后场移到码头前沿示意图

 

(二)总体装配场地与起吊设备的关系

岸桥总体装配的场地布置与总体装配的起吊设备是相互依赖的。目前岸桥总体装配的起吊设备一般可分为流动机械、固定轨道式起重机和浮式起重机三大类。

  1.   在码头后场进行岸桥总体装配所采用的起吊设备

将岸桥总体装配的场地布置在码头后场来进行,其常采用的吊装设备有:流动式起重机械(图1-1-15用汽车吊及履带吊进行岸桥的总体装配照片)、固定轨道式起重机(图1-1-16用门座式起重机进行岸桥的总装示意图)。

  1. 在码头前沿进行岸桥总体装配所采用的起吊设备

将岸桥的总体装配场地布置在码头前沿来完成,其常采用的起重设备有:门座式起重机、浮式起重船(图1-1-16浮式起重船总装岸桥的示意)二大类。

不管采用何种吊装机械来进行岸桥的总体装配吊装,其吊装设备起吊能力的主参数必须能够满足其岸桥总体装配的要求。

图1-115       用汽车吊吊装机器房现场照片

图1-116 用浮式起重船或门座式起重机进行总体装配的示意图

  1. 3. 在码头前沿进行岸桥总体装配所采用的起吊设备

将岸桥的总体装配场地布置在码头前沿来完成,其常采用的起重设备有:门座式起重机、浮式起重船(图1-1-16浮式起重船总装岸桥的示意)二大类。

不管采用何种吊装机械来进行岸桥的总体装配吊装,其吊装设备起吊能力的主参数必须能够满足其岸桥总体装配的要求。

采用流动式起重机械和固定轨道式起重机在码头后场进行岸桥总体装配的优点是可以利用后场较大的场地进行总体装配,在码头前沿场地不能满足总体装配的需求时可以采用这种方法,但由于这两种起重机械的起重量是非常有限的,如图1-1-15中用汽车吊吊装后大梁组件,由于起重量所限,需三台汽车吊同时作业要保证同,难度较大。而轨道式起重机和汽车吊的起重量都不足以使岸桥在总体装配时可以组成几个大组件进行吊装,而必须分成许多重量较小的组件分别吊装,这就使得总体装配过程中起吊的次数多,高空作业量大,工作效率低,危险性也大。而起吊能力较大的浮式起重船来进行岸桥的总体装配可以将岸桥形成几个大的部件来吊装,这样可以大大减少高空的作业量,降低劳动强度和作业危险性,同时也大大提高岸桥整机的装配质量和工作效率。

 

第二节  制定总体装配工艺的原则

制定总体装配的工艺文件需要大量的技术资料来支持。它不但涉及到广泛的理论知识,还要考虑到总装场地、吊装设备、总装周期、运输的装船方式等诸多因素,条件不同其总装方案也不尽相同。

一、装船方式对总体装配的影响

岸桥的运输装船方式对岸桥的安装位置有着很大的影响。目前岸桥的装船方式最常采用的为三大类。即:叉装、滚装、吊装。

(一) 叉装装船方式对岸桥总体装配位置的要求

岸桥运输采用叉装的装船方案时,船将于码头垂直锚泊,同时还要求叉船在叉装岸桥作业时岸桥不可远离码头,否则叉船无法作业。因此岸桥采用叉装装船运输时,要求岸桥总体装配位置应尽可能地布置在码头前沿,否则将会对装船带来极大的工作量和难度。

(二)滚装船方式对岸桥总体装配位置的要求

岸桥运输采用滚装的装船方案时,船将顺泊于码头前沿。如果在总体装配场地许可的条件下,岸桥总体装配位置也要求尽可能地选择在码头前沿,以减少装船工作量。

(三)吊装船方式对岸桥总体装配位置的要求

岸桥运输采用吊装的装船方案时,岸桥的总体装配位置必须布置在装船的吊装设备能够吊得起及吊装设备能够到达的地方。

二、吊装方式对总体装配位置的要求

因有许多起重设备的最大起重能力是由多组吊钩共同承担的。1000t浮式起重船是一个拥有两个主钩(单钩最大起重量为500t),两个副钩(125T)的大型起重船,若在进行双主钩作业时,其被吊重物将不能在吊钩下旋转,最终只能在一个固定的方向处进行吊装(图1-2-2)。这就要求岸桥总体装配的位置应使起重船能到达岸桥的侧面使起重臂的中心线垂直于岸桥大梁纵向中心线的位置。

图1-22   1000T浮吊主钩(双钩吊)吊装后大梁

 

三、结构形式、组件重量、重心位置与吊装设备性能参数的关系

必须详细计算吊装组件的重量、重心位置,并根据吊装设备的性能参数及被吊构件的结构形式才能制定可行的吊装方案。

图1-2-3所示为一台美国长滩岸桥的后大梁组件,机器房在海侧上横梁和

陆侧上横梁之间,总重量为450t,为避免钢丝绳与机房顶干涉,在大梁铰点处增设了 30t的配重,这时的重量基本在两组吊耳间平均分布,按图示方案配用钢丝绳,从而保证了这一组件的顺利吊装成功。

图1-23     吊装纽约岸桥后大梁组件示意图 图1-24     前后大梁一起吊装示意图  

图1-2-4所示为前、后大梁组件(包括机器房)一起吊装的示意图。

采用多钩同时吊装时,其吊装设备臂架顶部的起升缠绕系统定滑轮的最大的偏转角一般不得大于5°,故一般均如图1-2-3所示,用钢丝绳将两主构相连使主钩保持一定的距离,以保证起升缠绕定滑轮的最大偏转角小于5°,同时其钩头的起升速度必须保持尽可能的同步。

四、总体装配的吊点设计的注意事项

总体装配的吊点设计必须考虑到被吊装组件的重量、结构形式、结构强度、

吊装工索具的规格、吊装设备的特点等多种因素,在设计时应充分考虑以下几点:

1.吊点应尽量布置在结构件承载的主结构上。例如:机器房和小车架的吊耳应布置在其承载的主梁上(机房的吊耳布置见图1-1-10c)。

2.吊耳的主板应对准箱形结构或工字型结构的腹板,使吊耳所受的力通过腹板传递到结构件上。对于受力过大的吊耳(一般超过 50t ),可将吊耳的主板插

入结构的腹板中。图1-2-5所示的双箱式后大梁的总装吊耳一般受力在 100t左右,故应将其主板设计成插入箱体腹板的结构形式。

3.吊耳的设计必须保证其力流的顺畅,并避免造成结构的应力集中。如工字型拉杆吊耳被设计成如图1-2-7所示的形式,图1-2-4所示的大梁吊耳,都充分考虑了力流顺畅地传递至结构的腹板,并避免应力集中。

图1-25 双箱式后大梁总装吊耳示意图

图1-26 拉杆吊耳示意图

 

4.吊点数量的设置、吊点的分布应根据被吊装构件的结构形式、构件强度、吊装形式、吊装工索具的规格、吊装设备的起吊能力等加以决定。因而其吊点的数量通常设计成有:单钩单点、单钩两点、单钩四点、单钩多点及多钩多点等(图1-2-6)。

5.在吊点布置和吊耳设计完成以后,除校核吊耳的强度外,应根据结构件起吊时的受力情况,校核结构件的强度。

图1-271    单钩单点吊装示意图图        图1-272   单钩两点吊装示意图

 

 

图1-273 单钩四点吊装示意图         图1-274 多钩多点吊装示意图

五、其它

(一)风载对总体装配的影响

应考虑总体装配时风载对起吊安全性的影响,特别是用浮式起重船起吊后大梁组件,由于起吊高度高,迎风面积大,风载使吊件难以控制。而且风浪过大使得吊件随起重船上、下起伏不定,造成上横梁的法兰与立柱的法兰对位困难。一般规定:超过6级以上的大风不得使用浮式起重船吊装大型组件。

(二)在水面驳船上进行总体装配的优点及注意事项

岸桥的总体装配除了在码头前沿和后场进行外,还可以在水面驳船上进行安装,这种安装方法具有以下一些优点:

1.在码头前沿安装场地不足的情况下,可以利用驳船作为安装场地,由于建造水面驳船的成本远低于建造码头,因而这种安装方法可以降低岸桥的总体制造成本。

2.许多岸桥的后大梁组件是用双构进行吊装,因而浮式起重船必须在侧面垂直于大梁纵向方向上进行吊装,但如图1-2-8所示的码头位置进行岸桥的总体装

配时,浮式起重船无法到达岸桥的侧面使其臂架的中心线垂直于岸桥大梁中心线的位置。在这种情况下,可以先在水面驳船上进行岸桥的总体装配,在安装

好后大梁组件以后,将岸桥整机移上岸,再进行其他部件的安装及后期的调试。

图1-28 吊装后大梁时浮吊位置示意图

 

3.对于一些整体高度较高的岸桥,如果在码头上进行总提装配时,浮式起重船的起升高度可能不够。而在水面驳船上进行总体装配,可以通过驳船的水舱压载使驳船下沉至一定的吃水深度,则相对提高了起重船的起升高度。

4.无轮采用叉装、滚装或吊装中的任何一种装船方式,在水面驳船上安装的岸桥均可直接从驳船整机移上运输船。

但在水面驳船上进行总体装配必须注意以下几点:

1.由于在驳船上无法使用激光经纬仪,所有需用激光经纬仪定位安装的零、部件或焊连的接头必须在地面完成,在驳船上所完成的应是用螺栓和销轴将各部件相连接。

有些岸桥的立柱和上、下横梁之间的联接采用单片法兰焊接联接(如图1-2-9所示),在门框预拼接时修割好立柱两端的焊接接头,而此接头的焊接则在总体装配时进行。焊接前必需用激光经纬仪调整左、右侧门框的垂直度(以在海、陆侧门框预拼接时划出的立柱中心线为基准),这一工作显然在驳船上无法进行,所以这类岸桥只能在岸上进行总体装配。

图1-29 单片法兰连接示意图

 

2.在驳船上安装的岸桥不能在门框以外的部位进行重载试车以及全速试车,许多试车项目必须到业主码头上进行。

3.在岸桥总体装配完成以后,由于其迎风面积较大,大风时所受的风载也较大,

必须将大车行走机构及整个驳船牢固定位,以防大风时岸桥或驳船发生移位的危险。

(三)吊装工索具的要求

由于岸桥在总体装配时,几个大的部件重量非常重,象后大梁的组件有时达到五百多吨,因此必须保证吊装工索具的安全性,起吊前必须仔细检查钢丝绳和卸扣的完好性,钢丝绳不允许有断丝等损坏现象,而卸扣上如有挤压变形的缺陷必须报废。平时钢丝绳应建立严格的保养制度,避免钢丝绳受到损伤,并建立定期的报废制度。

第三节 总体装配过程的案例

总体装配的装配场地不同、吊装设备不同、吊装前的状态不同、装船运输方式不同等其总体装配的方案也不尽相同。现以越南西贡桥吊(ZP07-1034)为例,介绍其总体装配的主要过程。

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