南京五桥索塔钢壳吊装运输及抛锚定位研究

陈 平

(南京市公共工程建设中心，江苏 南京 210019)

1 工程概况

南京五桥创新性采用纵向钻石型钢—混组合塔，标准节段高度4.8 m，其中最大节段纵桥向宽14.5 m，横桥向宽约13.8 m。

钢壳部分为双壁异形箱型结构，双壁间距1.2 m，由内外钢壁板、竖向加劲肋、水平加劲肋、水平角钢、竖向角钢、焊钉组成。外侧钢壁板标准厚度为14 mm，内壁板标准厚度为6 mm。最复杂的下塔柱标准断面见图1[1]。

作为大节段钢结构，不仅体积大，而且重量重，在长江上吊装运输及抛锚定位难度高，风险大，本文主要针对这一全过程进行分析研究。

2 吊装运输分析

2.1 厂内运输

除平稳安全的将超大超重钢壳节段运输至码头，更重要的是防止钢壳节段变形。经分析，采用2台液压运梁平车并排方式同步并联运送，针对最重的中塔ZT1和边塔BT1节段，节段底部支撑腿间增设抬梁保证其运输平稳安全。

2.2 装船准备工作

1)根据钢壳节段结构特点以及重量、重心分布，确定吊点位置，并设计特制框式吊具，采用码头800 t门吊配合进行吊装，见图2。

2)编制配载图：根据钢壳重心、支撑点及船舶的受载重心情况，编制配载方案，并在甲板上标明摆放点、防止在装运过程中发生倾斜，造成运输安全隐患，见图3。

2.3 吊装装船

1)吊装前，先复核运输船的支墩位置，保证支撑墩支撑于节段壁板角部，利用水准仪对支撑墩进行调平，保证各支撑点支撑稳固。

2)为防止运输过程中损伤壁板坡口，在节段壁板底部设置专用的支撑。

3)按照设计图要求连接好吊耳，拧紧螺栓。采用800 t门吊，利用框式吊具吊装节段，避免节段壁板受水平力而导致壁板侧向变形。框式吊具下采用4根直径50 mm，长度为3 m的循环钢丝绳吊装，单根钢丝绳可承35 t重量，吊耳处采用55 t卸扣，保证承载力需要。

4)吊耳及框式吊具计算分析采用ANSYS软件，建立有限元模型，计算结果如图4所示，均可满足吊装安全的需要。

其中，吊耳及吊点处节段的等效应力最大约277 MPa，为局部应力，位置在吊耳销孔及上排左右两侧高强螺栓连接处附近。

框式吊具吊装最重节段时的等效应力最大约为267 MPa，主要集中于吊耳销孔两侧的局部范围。

同时，针对下塔柱节段进行吊装分析，吊点选择在较厚的中间钢壳靠近角点位置，考虑钢壳的自重和钢筋重量。

由图5分析可知，最大位移为竖向位移4.126 mm，满足要求；钢壳应力较小，吊点处应力较大，为172 MPa，满足要求。

2.4 绑扎固定

2.4.1捆扎方法

根据钢壳尺寸及重量，选用适装船舶，根据装载和卸船顺序编制配载图和捆扎固定方案，确定捆扎流程，形成完整的最终方案。

捆扎工具与钢壳不能直接接触，一般接触、受力小的地方垫1层～2层橡皮；受力略大的地方需在橡皮上再放一层10 mm～20 mm木板；受力较大者，还需增加一层3 mm～7 mm的钢板。

2.4.2捆扎加固

1)装船支垫：用10 mm～20 mm厚的薄木板衬垫，放置于钢塔节段支架与船舶货舱甲板之间，以增大支架与船舶货舱甲板间的摩擦力，防止大件位移，减少船舶装载总高度，增加船舶稳性。

2)运输装载：装载时，根据配载示意图，将装载船舶系固于指定装载位置，由吊装人员将钢塔节段吊到船舱指定位置的支架上；待吊装钢丝绳不受力后，对船舶吃水进行全面检查，并认真做好吃水记录；如船舶有纵、横倾现象，对节段做适量位移调整，确保船舶处于正浮状态，再进行加固。

3)装载完毕，在节段支架的前后左右分别用工字钢衬档支衬定位，并将工字钢牢固焊接于载货甲板上，确保节段和船体固定为一体。

4)捆扎加固：为防止运输途中船舶摇摆，使用钢丝绳、螺丝、卸扣等将钢壳紧固于船舶甲板上，保证节段与船体固定为整体。

3 现场抛锚定位

3.1 抛锚前的准备工作

1)认真查阅资料，了解抛锚范围内各类条件等对船舶操作的影响。进入桥位抛锚范围前，利用雷达、望远镜瞭望，观察桥位抛锚范围内的其他船舶通行情况。

2)抵达桥位抛锚范围前应停车、换向、倒车启动试验，以防长时间航行，主机出现故障；同时检查锚机液压并预热等。

3)控制船速，鉴于施工为满载状态，抛锚余速应低于1节。

4)设置一定区域的禁航水域，并且在禁航水域外的来船方向设置一艘海事执法船进行巡航执勤。

3.2 船舶定位方式

1)船舶进入施工水域，调顺船身，距吊点外侧30 m，缓慢上行。当船驶过大桥约200 m后停车淌航。若船速过快，微倒右车，待船无前进速度后，抛下左锚，锚到水底后，微倒右车，船有后退速度后，边松锚链边紧链，确认锚已抓入水底后，停车利用流水后退淌航；待船距大桥约50 m时，进车右微舵上行，将船舶定位于大桥内侧30 m、大桥上200 m处，抛下右锚，锚到水底后，微倒左车，船有后退速度后，边松锚链边紧链，确认已抓入水底后，停车利用流水后退淌航；待船距大桥约50 m，微倒车同时松左右锚锚链，让船继续后退，当船艏退过大桥10 m后，扎紧左右锚，艏八字锚完成。

2)船艏退至大桥下10 m后，用舵保向，利用机动小艇将左艉锚运至吊点外侧30 m、下100 m处抛下，利用艉锚机或卷扬机绞紧左艉锚，让左艉锚抓入水底，左艉锚即完成；用同样的方法完成右艉锚抛锚，艉八字锚抛锚即完成。

3)左右艉锚成功完成后，同步慢铰左右艏锚，缓慢松左右艉锚，让钢塔节段、塔柱重心与桥上吊点在同一桥梁直线上，若节段、塔柱重心、与吊点左右有误差，松紧左右不同锚链微调，利用GPS精确定位，确保节段、塔柱重心与吊点不超过50 cm，定位即完成。

4)落潮流锚泊定位过程[2]。

船舶沿塔边上驶，艉过约60 m时，抛下艏锚，操纵船舶缓速后退，利用锚艇控制船位，始终保持艏艉中心线与中塔轴线平行，艏锚送出约80 m锚链，抛下艉锚，绞艏锚链，松艉锚缆，艉锚缆送出约40 m时，使艏艉锚链(缆)均受力，停松绞，使船位稳定，利用抛锚艇送出1号、2号、3号、4号锚及锚缆，送出锚缆长度均约150 m，各锚缆分别与船舶艏艉线保持约45°夹角，分别收绞1号、2号、3号、4号锚缆，调整船位至适合钢壳吊装位置。

5)定位船辅助定位。

提前考虑风速、水流速较大时的抛锚控制方案，在运输船舶自身动力抛锚定位确有困难时，可增加一艘500P拖轮辅助定位。

风速、水流速过大时则停止抛锚作业。

4 结语

通过对吊装运输全过程的分析，明确了厂内运输、装船准备、吊具准备、吊点确定，并对受力和变形进行计算，以及捆绑固定等一系列关键工序，确保了吊装运输的有效性。

加强抛锚定位前准备工作，确定适合南京五桥施工现场的抛锚定位方式，为索塔钢壳的准确安全吊装奠定基础。