基于水平拉索的岸桥防台系统的研究

郑宇鹏

（厦门集装箱码头集团有限公司海天分公司，福建 厦门361000）

1 概述

厦门集装箱码头集团有限公司目前使用的两台岸桥（Q21、Q22）是2002 年大连大起集团有限公司所设计生产的，主要承担着集装箱船舶的装卸任务。岸桥的臂架和主梁采用单梁箱型结构，门腿拉杆、水平拉杆和后拉杆为螺旋焊管，其余结构件为箱形结构，整体结构为刚性连接，小车为自行式小车，整机质量为1072.4T，这两台岸桥设计上非工作防台状态须将前大梁处于挂钩位置。其俯仰机构设在机器房内，操作人员在位于海侧上横梁的俯仰室内操作前大梁的升降，能将前大梁仰起至与水平面呈约80°角位置后用挂钩固定，也可放开挂钩将前大梁放回落至水平工作位置。由于这两台岸桥所在的泊位受航空限高管制，在防台时无法提前对岸桥进行防台加固，须在得到管制解除允许升起前大梁的通知后，才能对岸桥进行防台紧固。在以往的防台过程中都会遇到以下问题：（1）当接到允许升起大梁的通知时，往往是台风影响非常强烈的时候，在大风的作用下，大梁进入钩区的角度可能发生偏离，造成无法完全落钩的情况；（2）维修及操作人员需冒着狂风暴雨进入俯仰室进行操作，且需爬上梯形架观察大梁是否正常落钩，以确保大梁的安全可靠，以上两点问题对于设备及人员在防台锚固过程中都造成极大的不利影响，需对其进行改造，以消除事故隐患。

2 岸桥防台系统改造分析

文献1 对岸桥防台系统进行改造，主要从机械和电气两个方面对岸桥大车顶轨器进行改造，机械上将原有的顶轨器替换为夹轮器，电气上增加限位检测信号提供给电气控制系统，该改造方法解决了原有顶轨器在防风防台中的缺陷和对轨道的伤害，但没有解决岸桥进行紧固受航空限高管制、防台紧固受大风影响、维修和操作不便的问题，本文针对上述两个问题，提出了基于水平拉索的岸桥防台系统的研究，解决岸桥防台时存在的问题。

经查阅图纸及技术参数两台岸桥的臂架和主梁采用单梁箱型结构，门腿拉杆、水平拉杆和后拉杆为螺旋焊管，其主要尺寸和工作参数如表1 所示。

表1 岸桥主要尺寸和工作参数

受航空限高管制，采用前大梁挂钩防台，因受时机所限，将对人员及设备产生极不利的影响，如果能在前大梁水平状态时也达到同样的防台效果，将有效的避免航空限高的影响。因此采用加装前大梁水平防台锚定装置方式进行改造，如图1 所示，使其在非工作状态下前大梁位于水平位置时能满足防台要求。为确保安全，防止在防台状态误仰起大梁，加装的水平防台锚定装置有可靠的安全联锁进入岸桥主程序，水平防台锚定检测限位采用SCHMERSAL 重型限位开关检测，开关信号进入俯仰室模块。

图1 前大梁水平防台锚定装置

2.1 大梁水平拉索受力分析

经计算，大梁水平，风平行大车轨道，大梁风载荷，大梁水平拉索受力如下：

前大梁水平迎风面积A=107m2

非工作状态风速VS=55m/s

风压Q=1852.8N/m2

大梁风力中心到铰点距离L=27.27m

大梁水平拉杆力臂Lp=11.894m

前大梁的水平风力F=1.35*Q*A=267638.77N

大梁水平拉索拉力Fp =F*L/Lp=613629.49N

可以根据水平拉索在风速VS=55m/s 时所需承受的拉力进行拉索选型。

2.2 轮压和稳定性分析

2.2.1 轮压情况

增加水平拉索后，经计算：

工作风速，前大梁水平、小车位于前伸距时最大轮压50.80T；

工作风速，前大梁水平、小车位于后伸距时最大轮压39.80T；

非工作风速，前大梁水平、小车位于停车位时最大轮压47.11T；

各种状态下的轮压均符合要求。

2.2.2 整机稳定性情况

增加水平拉索后，经计算：

无风静载，前大梁放平，小车位于前伸距和后伸距，稳定力矩分别为18786t.m 和16821.55t.m，倾覆力矩分别为-11713.45t.m 和-2111.39t.m；

有风动载，前大梁放平，垂直轨道方向，小车位于前伸距和后伸距的有风动载惯性力状态，稳定力矩分别为18786t.m 和16821.55t.m，倾覆力矩最大分别为-12265.10t.m 和-3058.75t.m；

有风动载，前大梁放平，平行轨道方向的惯性力状态，稳定力矩为9450.17t.m，倾覆力矩为-1318.18t.m；

有风动载，前大梁放平，垂直轨道方向，小车位于前伸距和后伸距，稳定力矩分别为18786t.m 和16821.55t.m，倾覆力矩分别为-15077.45t.m 和-5871.10t.m；

有风动载，前大梁放平，平行轨道方向的冲击状态下，稳定力矩为9450.17t.m，倾覆力矩为-3316.09t.m；

有风动载，前大梁放平，垂直轨道方向，小车位于前伸距和后伸距的突然卸载或吊具脱落状态下，稳定力矩分别为19411.31t.m 和20244.74t.m，倾覆力矩分别为-1800.68t.m 和-5786.96t.m；

有风动载，前大梁放平，平行轨道方向的突然卸载或吊具脱落状态下，稳定力矩为8659.99t.m，倾覆力矩为-765.28t.m；

暴风下非工作状态，前大梁放平，小车位于停车位置，垂直轨道方向海测风和陆侧风，稳定力矩分别为14291.3t.m 和19797.04t.m，倾覆力矩分别为-5960.24t.m 和-7579.52t.m；

暴风下非工作状态，前大梁放平，平行轨道方向风，稳定力矩为8878.49t.m，倾覆力矩为-6900.76t.m。

由以上轮压和稳定性力矩计算得知，增加水平防风拉索后，与原设计无明显差异，但改造后岸桥前大梁处于水平，大车进入锚定，系固的非工作状态能抵御风速55m/s 的台风袭击。

3 改造后的效果

改造后岸桥前大梁处于水平、大车进入锚定的非工作状态时能抵御风速为55m/s（2 分钟时距）的台风袭击，且水平防台锚定装置方便操作使用和维修保养，并有可靠的安全联锁进入岸桥主程序。在工作状态下，前大梁可正常操作升降，满足船舶的靠离泊需要及航空限高要求。这两台岸桥在防台时将不再受航空限高管制影响，为岸桥提前做好防台工作创造了有利条件，保证了岸桥自身的安全。同时，也保障了维修及操作人员在防台时的人身安全，间接降低了生产成本。

4 结论

采用加装前大梁水平防台锚定装置方式进行改造，改造后经过惯性力状态、冲击状态、突然卸载或吊具脱落状态、暴风下非工作状态下的稳定性分析，得出改造后的岸桥防台系统在非工作状态能抵御风速为55m/s 的台风袭击，改造后效果显著，解决了岸桥防台系统因航空限高所带来的问题并保障了维修操作人员的人身安全，保障了设备生产的连续性与稳定性。