橋式抓斗卸船機(jī)前大梁撓度修復(fù)技術(shù)研究

趙玉春

（中國電建集團(tuán)港航建設(shè)有限公司，天津 300000）

1 橋式抓斗卸船機(jī)的主要組成及具體特點(diǎn)

（1）門框系統(tǒng)。海側(cè)門框和陸側(cè)門框?yàn)殛P(guān)鍵組成部分，單側(cè)門框又細(xì)分為多類構(gòu)件，即立柱、上下橫梁，以焊接的方式連接于一體。

（2）大梁。卸船機(jī)大梁普遍由兩根平行布置的大梁共同組成。以鉸點(diǎn)為中心，大梁可分為前大梁和后大梁，彼此間通過鉸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定連接。卸船機(jī)非工作狀態(tài)時(shí)，前大梁可靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，即繞鉸點(diǎn)上揚(yáng)80°，在該姿態(tài)下借助掛鉤的輔助作用與梯形架穩(wěn)定結(jié)合。以單板焊接的方法實(shí)現(xiàn)大梁與海、陸側(cè)上橫梁的連接處理，具有受力合理、穩(wěn)定可靠、操作便捷等多重應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

（3）梯形架。根據(jù)布設(shè)位置，梯形架包含海側(cè)梯形架及陸側(cè)梯形架，兩者的上方設(shè)置上橫梁，起到連接作用。對(duì)于海側(cè)梯形架，該結(jié)構(gòu)所處平面與水平面呈垂直的位置關(guān)系。

（4）拉桿系統(tǒng)。前拉桿、后撐桿是關(guān)鍵組成部分，前大梁呈仰起狀態(tài)時(shí)前拉桿可根據(jù)實(shí)際要求做折疊處理，掛鉤將前大梁與海側(cè)梯形架穩(wěn)定結(jié)合。

（5）門框連接系統(tǒng)。門框連接系統(tǒng)的細(xì)分構(gòu)件主要有水平撐、斜撐、聯(lián)系橫梁以及撐桿。通過左、右橫梁的配套，將門框的下半部分與海、陸側(cè)門框剛性連接。在該結(jié)構(gòu)設(shè)置方式下，有效保證了門框連接系統(tǒng)的受力特性（強(qiáng)度和剛度均較高），從而有效承受物料的重力等外部作用力。

2 橋式抓斗卸船機(jī)前大梁的結(jié)構(gòu)分析

前大梁是橋式抓斗卸船機(jī)的關(guān)鍵組成部分，此處以1600t/h卸船機(jī)為例，對(duì)其應(yīng)用特點(diǎn)展開分析：

（1）前大梁為箱型梁截面形式，上下蓋板以及左右腹板聯(lián)合受力，能夠有效避免受力異常的現(xiàn)象。

（2）考慮到受力穩(wěn)定性和裝置輕便化的雙重要求，根據(jù)前大梁各部位的受力條件合理選擇鋼板材料（將厚度作為重點(diǎn)控制指標(biāo)），受力較大時(shí)采用厚鋼板，受力較小時(shí)以薄鋼板為宜，予以焊接。需注意的是，不等板厚的鋼板在焊接時(shí)對(duì)操作方法提出較高的要求，應(yīng)從一側(cè)開始制作成不超過1:4的過渡斜度，實(shí)現(xiàn)平順過渡。

（3）在前大梁結(jié)構(gòu)中，各主梁均設(shè)置為箱型截面梁結(jié)構(gòu)，由于平行四邊形存在不穩(wěn)定的特點(diǎn)，有必要在大梁內(nèi)按照特定的間距依次設(shè)置橫隔板，借助此類構(gòu)件，有效提高大梁的穩(wěn)定性。通常，間距根據(jù)上下蓋板間的腹板總高度而定，以該值的0.5倍至2倍較為合適，具體視實(shí)際情況在該區(qū)間內(nèi)做靈活的調(diào)整。為給電氣設(shè)備的安裝以及后續(xù)檢維修工作的開展創(chuàng)設(shè)便捷的條件，在加工橫隔板時(shí)，分別留設(shè)矩形孔，最小凈高度1.3m，孔的寬度0.7m；厚度方面，由于橫隔板并非關(guān)鍵的受力結(jié)構(gòu)，因此無需特意增加厚度，通常8mm的厚度設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)便能夠滿足要求。對(duì)于不存在安裝需求以及檢維修需求的，則直接采用無孔橫隔板即可。

（4）載重小車停在前伸距處的前大梁的受力條件較為特殊，必須加強(qiáng)受力分析，避免受力異常。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將該部分前大梁簡化為中前部受集中載荷作用的簡支梁。為提高前大梁的整體穩(wěn)定性，在箱形截面梁處設(shè)適量縱筋，現(xiàn)階段應(yīng)用較為廣泛的是“L”型縱筋，具體根據(jù)前大梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選取合適的規(guī)格并控制好縱筋的數(shù)量。

3 卸船機(jī)前大梁撓度變形

國外某煤電站項(xiàng)目，在該碼頭的硬件配套中，1600t/h橋式抓斗卸船機(jī)為關(guān)鍵裝置，數(shù)量為2臺(tái)。其中，1號(hào)橋式抓斗卸船機(jī)額定卸船效率1600t/h，平均利用率超50%，資源效用價(jià)值得到有效的發(fā)揮。但隨著使用時(shí)間的延長，卸船機(jī)受長期負(fù)荷、高溫高鹽霧及潮濕空氣等因素的影響，部分金屬構(gòu)件有腐蝕、變形問題，其中最為明顯的部分為前大梁處，有較大幅度的下?lián)献冃维F(xiàn)象。針對(duì)前大梁下?lián)献冃钨|(zhì)量缺陷做深入的分析，以鉸點(diǎn)為起點(diǎn)，向海側(cè)按照2.5m的間距依次設(shè)置測(cè)點(diǎn)并編號(hào)。以大梁鉸點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，將該部分的前大梁上表面視為參考高度，在此條件下檢測(cè)，明確測(cè)點(diǎn)的水平度，具體內(nèi)容如表1所示。

表1 前大梁左右兩側(cè)的水平度檢測(cè)數(shù)據(jù)

根據(jù)要求，前大梁在非作業(yè)狀態(tài)下的預(yù)拱度為(1．4～1．6)S/1000mm（S為前大梁有效工作懸臂長）。結(jié)合表1的檢測(cè)數(shù)據(jù)做對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)大梁鉸點(diǎn)至拉桿鉸點(diǎn)段所有測(cè)點(diǎn)的撓度均為負(fù)值，并且各自的程度不盡相同，其中以右側(cè)測(cè)點(diǎn)6最為特殊，檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示該點(diǎn)位的下?lián)隙冗_(dá)到-51mm，并不能達(dá)到箱梁上撓要求，若直接將設(shè)備投入使用，極有可能誘發(fā)質(zhì)量、安全等層面的問題。因此，有必要以起重機(jī)前大梁的質(zhì)量缺陷為立足點(diǎn)，對(duì)其采取檢維修、更換措施。

4 橋式抓斗卸船機(jī)前大梁撓度修復(fù)的具體方法

橋式抓斗卸船機(jī)已經(jīng)經(jīng)過長時(shí)間的使用，若采取整體更換的方案，將存在工作量大、難度高、成本多的局限性，缺乏可行性，因此采用維修方案，針對(duì)存在問題的部分采取維修措施，從根本上處理前大梁下?lián)献冃螁栴}。基本思路是：對(duì)大梁拉桿的長度做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，協(xié)調(diào)好拉桿鉸點(diǎn)的分布位置，使其在左右兩側(cè)大梁同一水平面處；在前大梁撓度修復(fù)中，采取的是外力張拉、火攻矯正和腹板加固定形三重措施。修復(fù)方案的具體操作要點(diǎn)，如下。

（1）適度調(diào)整拉桿的長度，檢查并控制左右側(cè)的拉桿鉸點(diǎn)的大梁面，理想狀態(tài)是兩者共處同一水平度上。（2）根據(jù)梯型架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在其頂部掛設(shè)4個(gè)10t手拉葫蘆。為避免前大梁旁彎，采用到活動(dòng)鋼性撐桿連接的方法，按5m的間距將桿件設(shè)置在兩個(gè)大梁間。（3）拉緊手拉葫蘆，適當(dāng)向上抬起前大梁，經(jīng)過檢查后掌握左右側(cè)前大梁的具體位置，經(jīng)調(diào)整后使其在同一水平面。（4）對(duì)設(shè)置在前大梁兩側(cè)的腹板做加熱處理（儀器加熱，即專用烤槍），加熱區(qū)域規(guī)劃在箱梁圈筋處，加熱溫度500～600℃。前大梁腹板加熱時(shí)，適當(dāng)調(diào)整手拉葫蘆的張緊度，目的在于確保其始終存在一個(gè)向上的力；按照要求完成修復(fù)操作后，使腹板自然冷卻，隨后松掉葫蘆。（5）除了修復(fù)外，還在前大梁兩側(cè)內(nèi)底部設(shè)2條角鋼，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

5 修復(fù)后的檢測(cè)以及實(shí)際效果分析

修復(fù)后組織檢測(cè)，確定前大梁兩側(cè)各測(cè)點(diǎn)的水平度，具體內(nèi)容如表2所示。自修復(fù)以來，經(jīng)過半年使用后，再次檢測(cè)水平度，此階段的數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 使用半年后的水平度檢測(cè)數(shù)據(jù)

綜合分析修復(fù)完成后以及使用半年后的檢測(cè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)前大梁撓度無異?，F(xiàn)象。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，即便經(jīng)過半年的使用，前大梁撓度也依然穩(wěn)定在相對(duì)合理的區(qū)間內(nèi)，意味著增加縱向加強(qiáng)筋（角鋼）的方式對(duì)于提高前大梁剛度而言具有重要作用，通過一系列修復(fù)措施的落實(shí)，卸船機(jī)金屬構(gòu)件的安全性得到保證；此外，前大梁火攻和加固部位也依然保持完整、穩(wěn)定，未見開裂、變形問題，起升小車能夠正常運(yùn)行，各項(xiàng)功能正常使用。由此說明，該項(xiàng)目中采取的前大梁撓度修復(fù)技術(shù)的綜合應(yīng)用效果較好，具有可行性。

6 結(jié)語

綜上所述，橋式抓斗卸船機(jī)是現(xiàn)階段港口碼頭散貨卸船作業(yè)中的關(guān)鍵設(shè)備，但在長時(shí)間使用后，受內(nèi)外部因素的影響易出現(xiàn)前大梁撓度變形問題，不利于正常生產(chǎn)。經(jīng)過本文的分析，提出針對(duì)前大梁撓度變形問題的修復(fù)技術(shù)，項(xiàng)目的修復(fù)效果較好，前大梁撓度問題得到有效解決，涉及到的修復(fù)技術(shù)具有參考價(jià)值。