港珠澳大橋非通航孔橋鋼箱梁吊裝關(guān)鍵設(shè)備研究

（廣東省長(zhǎng)大公路工程有限公司，廣東 廣州 510000）

港珠澳大橋非通航孔橋鋼箱梁吊裝關(guān)鍵設(shè)備研究

余瑋瑋

（廣東省長(zhǎng)大公路工程有限公司，廣東 廣州 510000）

以港珠澳大橋非通航孔橋鋼箱梁吊裝為工程依托，對(duì)關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)；主要介紹了3200t雙臂架變幅式起重船、鋼箱梁吊具和三維調(diào)節(jié)系統(tǒng)。3200t雙臂架變幅式起重船是目前國(guó)內(nèi)起重量最大的雙臂架變幅式起重船，惡劣海況適應(yīng)性強(qiáng)，技術(shù)先進(jìn)，安全性高；鋼箱梁吊具采用桁架式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠、操作方便、受力均勻、起吊載荷大等特點(diǎn)；三維調(diào)節(jié)系統(tǒng)將X、Y、Z三個(gè)方向，六個(gè)自由度的調(diào)節(jié)集成為一體，采用PLC編程控制系統(tǒng)，精度高，安全性高，拆裝方便，極大地提高了施工效率。

鋼箱梁吊裝；起重船；吊具；三維調(diào)節(jié)系統(tǒng)

1 工程概況

港珠澳大橋是我國(guó)繼三峽工程、青藏鐵路之后又一重大基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目，是具有國(guó)家戰(zhàn)略意義的世界級(jí)跨海通道。其主體工程橋梁工程非通航孔橋段采用110m跨鋼箱連續(xù)梁橋，以通航孔橋?yàn)榻?，東側(cè)非通航孔橋里程樁號(hào)為K22+083～K27+253，跨徑組合7×(6×110)+(5×110)=5170m；西側(cè)非通航孔橋里程樁號(hào)為K28+247～K29+237，跨徑組合5×110+4×110=990m。單片鋼箱梁的最大吊重為2312t，最小吊重為1930t。采用3200T雙臂架變幅式起重機(jī)進(jìn)行吊裝。

2 鋼箱梁吊裝施工方案

鋼箱梁制作完成后由大型平駁船運(yùn)輸至橋位處，起重船拋錨就位，安裝好吊具并將吊具與鋼箱梁連接。通過絞錨移動(dòng)起重船，將鋼箱梁吊至安裝位置上方，通過起重船吊臂變幅進(jìn)行粗調(diào)，并下落至安裝位置，通過墩頂和臨時(shí)牛腿下的三維調(diào)節(jié)裝置，精確調(diào)整鋼箱梁的位置，然后連接鋼箱梁。非通航孔鋼箱梁吊裝示意見圖1。

圖1 非通航孔橋鋼箱梁吊裝示意圖

3 關(guān)鍵設(shè)備研究

港珠澳大橋地處伶仃洋海域，海況復(fù)雜，長(zhǎng)時(shí)間直面風(fēng)、流、浪多重作用，吊裝作業(yè)施工難度大，工程精度要求高，環(huán)保要求高，可替代設(shè)備資源有限。為保障吊裝作業(yè)的安全可靠性和安裝便利性，在此背景下，研發(fā)了3200t雙臂架變幅式起重船，鋼箱梁吊具，三維調(diào)節(jié)系統(tǒng)等一批關(guān)鍵設(shè)備。

3.1 3200t雙臂架變幅式起重船

3.1.1 起重船尺寸與規(guī)格

船體尺寸為110m×48m×8.4m，設(shè)計(jì)吃水4.8m，結(jié)構(gòu)吃水6m。4只800t主吊鉤，額定起重能力3200t，起升高度100m，AC-14錨8只。

3.1.2 優(yōu)越性能體現(xiàn)

①目前國(guó)內(nèi)起重量最大的雙臂架變幅式起重船，其液壓、電器設(shè)備均選用國(guó)際先進(jìn)的設(shè)備。②整船配有先進(jìn)的電控系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)等，高精度GPS輔助定位，惡劣海況適應(yīng)性強(qiáng)，技術(shù)先進(jìn)，能很好的滿足本工程大型鋼箱梁吊裝的需要。③采用8個(gè)錨，錨力強(qiáng)，保證船體平穩(wěn)，安全性高，配有短距離推進(jìn)系統(tǒng)，移動(dòng)就位方便，有利于提高施工效率。④該船通過船級(jí)社CCS認(rèn)證，可拖航于無限航區(qū)，自帶污水處理設(shè)備，滿足本合同工程對(duì)施工環(huán)保的要求。3200t雙臂架變幅式起重船見圖2。

圖2 3200t雙臂架變幅式起重船示意圖

3.2 鋼箱梁吊具

鋼箱梁吊具共分為兩層，上層為一級(jí)吊具，下層為二級(jí)吊具。一級(jí)吊具總重175t，二級(jí)吊具總重500t。

3.2.1 一級(jí)吊具

一級(jí)吊具尺寸為24m×5.375m，鋼結(jié)構(gòu)采用焊接結(jié)構(gòu)，主要鋼結(jié)構(gòu)材料均采用低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼Q345-B、Q460-C、Q620等。

吊具主要由無接頭繩圈、上梁、連接梁、支撐梁、拉桿組件、吊臂、下端澆鑄鋼絲繩索具等組成。

吊具通過無接頭繩圈對(duì)折使用，與起重船連接，無接頭繩圈分兩側(cè)布置，左側(cè)上梁和連接梁通過中間軸進(jìn)行連接，此種方式有利于保證吊具承載均勻。支撐梁的下部為4個(gè)吊臂組件，用于連接索具。吊具的吊臂組件為上下層兩體結(jié)構(gòu)，中間用銷軸連接。其中上端孔連接到支撐梁上，使吊臂組件整體可以左右擺動(dòng)，用于滿足尺寸的吊具連接。當(dāng)連接鋼箱梁時(shí)，鋼箱梁的吊點(diǎn)跨度比較大，吊臂將在兩個(gè)方向傾斜，吊臂的下端將向外側(cè)傾斜。為平衡吊臂傾斜對(duì)支撐梁吊耳的影響，設(shè)置了鋼拉桿組件，用于將兩個(gè)吊臂組件連接，平衡吊臂傾斜產(chǎn)生的分力。

3.3.2 二級(jí)吊具

二級(jí)吊具采用桁架式機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠、操作方便、受力均勻、起吊載荷大等特點(diǎn)。

主要部件包括：桁架梁、調(diào)節(jié)梁、通用梁、鋼絲繩索具、滑輪等。

吊具與鋼箱梁間采用串聯(lián)滑輪連接，保證吊點(diǎn)受力均勻，不需對(duì)某一吊點(diǎn)單獨(dú)調(diào)節(jié)。同時(shí)為適應(yīng)鋼箱梁變寬段吊裝要求，吊具下吊點(diǎn)設(shè)計(jì)成可移動(dòng)式結(jié)構(gòu)，方便吊點(diǎn)在寬度方向調(diào)整。針對(duì)鋼箱梁吊點(diǎn)布置情況，每間隔2.5m設(shè)置一吊點(diǎn)。由于各滑輪間采用一根鋼絲繩串聯(lián)連接，保證了各吊點(diǎn)受力均勻。下吊點(diǎn)串聯(lián)結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 下吊點(diǎn)串聯(lián)結(jié)構(gòu)示意圖

吊具寬度調(diào)節(jié)在兩桁架梁下弦桿間設(shè)連接梁，固定滑輪套在連接梁上，可沿梁左右移動(dòng)。通過手輪帶動(dòng)絲桿調(diào)節(jié)動(dòng)滑輪位置，從而實(shí)現(xiàn)吊點(diǎn)在寬度方向的調(diào)節(jié)，以適應(yīng)鋼箱梁變寬段吊裝要求，吊點(diǎn)寬度調(diào)節(jié)到位后用鎖緊裝置將定滑輪鎖緊，防止其在使用過程中發(fā)生移動(dòng)。吊具寬度調(diào)節(jié)裝置見圖4。

圖4 吊具寬度調(diào)節(jié)裝置示意圖

3.3 三維調(diào)節(jié)系統(tǒng)

三維調(diào)節(jié)系統(tǒng)根據(jù)本項(xiàng)目需要進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì)，可滿足鋼箱梁精確對(duì)位的施工需要。

三維調(diào)節(jié)系統(tǒng)由三向千斤頂、臨時(shí)支座、液壓泵站、控制系統(tǒng)組成。三向千斤頂可進(jìn)行X、Y、Z三個(gè)方向的調(diào)節(jié)，PLC編程控制?？蓪?duì)鋼箱梁等大型結(jié)構(gòu)件的X、Y、Z三個(gè)維度、六個(gè)自由度進(jìn)行精確定位。三向千斤頂規(guī)格參數(shù)見表1。

表1 三向千斤頂規(guī)格參數(shù)表

優(yōu)越性能體現(xiàn)：①三維調(diào)節(jié)系統(tǒng)將X、Y、Z三個(gè)方向的調(diào)節(jié)集成為一體，采用PLC編程控制系統(tǒng)，可通過“線控”或者“遙控”方式完成三維調(diào)控各個(gè)環(huán)節(jié)的動(dòng)作，安全性高。②液壓系統(tǒng)均使用世界可靠品牌全進(jìn)口零部件，設(shè)備品質(zhì)高，傳感器可靠、靈敏度高，調(diào)節(jié)精度高，技術(shù)先進(jìn)，可有效保證施工質(zhì)量和各項(xiàng)施工控制指標(biāo)。③三維調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用四個(gè)單頂來調(diào)整物體在六自由度的精確定位的，特別是物體的原地旋轉(zhuǎn)是國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。④拆裝方便，有利于提高施工效率。操作簡(jiǎn)單可靠，精度高，可精確至0.5mm。其高效性更可有效提高結(jié)構(gòu)體定位連接作業(yè)的效率。整個(gè)系統(tǒng)精調(diào)過程耗時(shí)約30分鐘。

三維調(diào)節(jié)系統(tǒng)見圖5，三維自由度調(diào)整見圖6。

圖5 三維調(diào)節(jié)系統(tǒng)示意圖

4 結(jié)語

圖6 三維自由度調(diào)整示意圖

以港珠澳大橋非通航孔橋鋼箱梁吊裝為工程背景，詳細(xì)介紹了3200t雙臂架變幅式起重船、鋼箱梁吊具和三維調(diào)節(jié)系統(tǒng)三類關(guān)鍵設(shè)備的技術(shù)參數(shù)和優(yōu)越性，可為今后其他類似項(xiàng)目在關(guān)鍵設(shè)備的研發(fā)和選型方面提供有價(jià)值的借鑒參考。

[1]孟凡超，劉明虎，等.港珠澳大橋設(shè)計(jì)理念及橋梁創(chuàng)新技術(shù)[J].

TU61

：A

：1671-0711（2017）06（上）-0107-03