集装箱船绑扎桥立式总组技术研究

李 毅，任海兵，邹振山，庄亚龙，单玉林

(1.扬州中远海运重工有限公司，江苏 扬州 225200；2.江苏大洋海洋装备有限公司，江苏 泰兴 225453)

0 引言

大型集装箱船作为国内外大型货运船舶造船企业的主力型产品，因其特有的标准化货物运输模式，相较于散货船有着更为复杂的货舱系统。集装箱船的绑扎及堆放系统主要由货舱内的导轨架、堆锥、扭锁及货舱以上的大舱舱口盖、箱柱、绑扎桥、箱脚底座、扭锁、花篮螺丝和接长杆等组成，其中：货舱以上箱柱、舱口盖和绑扎桥在安装时采用一体化安装，兼顾彼此，对于建造精度有着更高的要求。绑扎桥是绑扎及堆放系统的重要组成部分，相较于导轨架、舱口盖和箱柱等，有着复杂程度更甚、制作难度更大、安装精度要求更高的特点。

9 400 TEU集装箱船主要建造周期包括了设计及现场的生产建造，船厂通常会面临工期紧、船东专业要求高、建造难度大，以及分段生产压力和分段堆场压力均非常大的问题。为使总组场地分段有序、按节拍流转，实现总组，可以尝试改变传统的大型舾装件绑扎桥总组方式，由卧式总组改为立式总组。为此，本文以9 400 TEU集装箱船为例，分析了制作和总组大型集装箱船绑扎桥需要面对的困难，以及立式总组胎架本身的强度问题，研究了绑扎桥立式总组的方法，最后对比了立式总组和卧式总组的成效。

1 可行性分析

1.1 分段划分

由于外协厂家附近河道闸口的限制，单榀48 m宽、11 m高的绑扎桥被等分为5个9.5 m宽、11 m高的绑扎桥分段。单船共计有20榀绑扎桥、100个绑扎桥分段。

1.2 堆场压力

由于船厂同期合龙9 400 TEU集装箱船的2艘整船及第3艘船的半船，外协厂家需在首制船全船贯通前的一个半月将分段陆续驳运到堆场，在2个月的周期内陆续提供至少2.5艘船共计250个绑扎桥分段。短期如此大的绑扎桥分段供给量，加之厂内其他船型分段供给量也非常大，导致各大分段堆场堆积密集、流转不畅，船厂堆场压力较大。

1.3 总组场地压力

9 400 TEU集装箱船共有7个大货舱，分隔为17个12.19 m×2.43 m×2.59 m(长×宽×高)的集装箱货舱，基本每2个集装箱货舱需通过1个双面安装导轨架的(上建前后和机舱艉部除外)横隔舱分隔。由于分段结构强度偏弱且分段宽度、高度方向尺寸较大，因而每个横隔舱又分为左、右2个分段。横隔舱在堆放时为卧式堆放，加之其他各区位的几百个分段，占用了大量的坞内和坞边的堆放与总组场地，导致留给绑扎桥的堆放和总组空间十分有限。

1.4 绑扎桥结构特点

利用9 400 TEU集装箱船绑扎桥剪力板和垂直方管构成结构主体，因而垂向强度很高。由于该绑扎桥无斜拉式的方管结构，故其在48 m船宽方向的水平抗弯能力较差，因而在平卧起吊至半空翻转90°的过程中会产生旁弯变形，且该旁弯变形为非完全弹性变形，存在局部发生不可逆形变的可能。

1.5 风压校核

江苏地区的基本风压为400 Pa，按3倍估算最大风压为1 200 Pa，根据DIN 18800标准确认焊缝应力。该胎架主要受力为垂向的压力和受风弯矩。胎架钢材等级为GL-A级，厚度大于25 mm，最低屈服强度为220 MPa。绑扎桥作用在胎架上的强度为重量除以受力面积，约为1 MPa，因此胎架在垂向受力余度很大，可忽略。对于受风弯矩的影响，可将绑扎件简化为仅受弯矩的工字梁。通过计算可知，该工字梁的焊缝许用应力比较值为170 MPa，而最大风压1 200 Pa对工字梁根部所形成的应力约为3 MPa，对比可知，此影响也基本可以忽略。因此，该胎架在强度方面是安全稳定的。

1.6 立式总组预期优势

以38 m总组场地范围为例，立式总组可实现同时总组12部绑扎桥，而卧式总组技术只能在此范围内总组2.5部绑扎桥，场地可节约近80%，并且可减少一次吊装翻身过程中产生的旁弯变形及焊接和打磨工作量。

2 实现立式总组技术的具体步骤

绑扎桥立式总组胎架各构件包括条形胎架、框架靠山、方管卡箍、靠山支撑及压重坞墩，见图1和图2。胎架主要构件的相互关系为：条形胎架焊接在总组场地的预埋铁上，框架靠山焊接固定在条形胎架上，靠山支撑焊接固定在框架靠山内侧。各构件的安装顺序为：先安装固定条形胎架，再将框架靠山、靠山支撑和方管卡箍的组合体一同安装固定到条形胎架上；当绑扎桥固定到胎架上时，绑扎桥将力逐层传向方管卡箍，由方管卡箍沿框架从上向下传递到条形胎架上，最后从条形胎架传递到地表预埋铁进行分解。正式吊装绑扎桥前，首先在条形胎架两端放置压重坞墩进行压重，降低整个胎架的重心；当绑扎桥吊装到总组胎架上时，利用方管卡箍将绑扎桥上垂直的方管进行锁紧固定，稳定整个胎架系统，实现绑扎桥立式总组的目标。

船厂可以按以下步骤完成绑扎桥的立式总组。

2.1 使用库存麻点板

厂内库存的麻点板、麻点管和场地废料板切割下料后，按照立式总组技术的图纸要求，先在场地进行预划线，划线后进行胎架安装和焊接。

图1 绑扎桥立式总组胎架侧视图

图2 条形胎架俯视图

2.2 上胎前测量

绑扎桥在上胎立式总组前，首先应按图纸要求进行上胎前检测，明确来货尺寸与完工的检测报告是否吻合，同时应检查在转运阶段有无发生变形；若局部产生变形，则应在上胎前及时调整。

2.3 吊装阶段注意事项

按照搭载的需求，分批次吊装绑扎桥分段到立式总组胎架上。在绑扎桥片体吊装时，一旦龙门吊(或塔吊)将绑扎桥分段吊装到位后，应及时安装工装卡马，将绑扎桥分段固定牢固，此时龙门吊方可松钩。整个吊装过程需特别注意：绑扎桥分段与分段之间、绑扎桥分段与胎架的立式槽钢框架之间均需用马板封焊固定。

2.4 胎架阶段调整

(1)预固定结束后，根据绑扎桥的结构详图及精度控制要求，在立式总组胎架上通过油压千斤顶和手拉葫芦配合调整上下、左右、前后的平整度，使其满足水平和垂直度要求。

(2)完成调整工作后可以进行报验。报验通过后便可继续完成5个分段之间4道合龙纵缝的焊接和打磨工作。

(3)在吊装上船前，需先根据船上舱口围板顶板的平整度预先割除绑扎桥方管下口的余量。

(4)余量割除后，先用龙门吊将吊装钢丝绳预拉紧。钢丝绳张紧确认后，可以松开绑扎桥与立式总组胎架间的刚性束缚，吊装上船。

3 立式总组与卧式总组的成效对比

绑扎桥采用立式总组方式，方法可行，安全有效，不仅可以极大缓解分段堆场和总组场地压力，还能够防止吊装过程中产生的变形。通过合理规划场地和设计胎架，顺利实现了9 400 TEU系列船的绑扎桥的立式总组。立式总组与卧式总组的成效对比分析见表1。

表1 立式总组与卧式总组的成效对比分析

4 结论

(1)通过实船的验证，集装箱船绑扎桥立式总组技术可以大幅节约总组场地，具有安全性好、调整精度高及可压缩总组周期等优势，切实提高了大型集装箱船的建造效率。

(2)本技术还可避免绑扎桥总组后吊装上船时，整体翻身90°产生的大量旁弯变形，大幅减轻了船上调整工作量，实现了“船上作业船下做，高空作业低空做”的工序前移目标；且通过合理设计吊点，将绑扎桥自带的绑扎眼板有效利用起来，无需增加任何额外的总组吊耳即可将绑扎桥吊装上船，大幅减少了吊耳安装、割除、打磨和油漆破坏后的补涂等工作，大大压缩了造船周期。