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【摘要】我公司独立完成的薄壁大圆筒带载转向搬运拖车技术已获国家发明专利,在无导轨、无气囊的条件下实现了薄壁大圆筒带载转向拖运功能,成功地解决了薄壁大圆筒在搬运施工过程,极易导致构件塑性变形、裂缝、破损的技术难题,提高了功效降低了施工成本。
【关键词】薄壁大圆筒;带载转向;拖车
一、前言
薄壁大圆筒码头与其它重力式码头相比具有很多优势,一是薄壁大圆筒无底和中间隔舱,相比沉箱大约节省30%钢筋混凝土用量;二是预制所用钢模板,结构简单,省去了沉箱中间隔舱所用的大量内模;三是效率高,建造周期短;四是码头造价低,相比沉箱码头降低成本约25%左右。大圆筒采用的是薄壁结构,体积大重量大,在搬运过程中具有一定的技术难度,稍有不慎,极易导致构件的塑性变形、裂缝、破损形成废品,如何实现薄壁大圆筒的安全、高效搬运成为行业难题。薄壁大圆筒带载转向搬运拖车施工工艺,成功应用在我公司承建的多个薄壁大圆筒结构码头及护岸工程中,其中包括:2000年建设的万吨级山东省岚山港液体石油化工品码头,2001年威海市海滨南路环境绿化美化工程,2008年蓬莱中柏京鲁船业顺岸及3万吨突堤舾装码头工程和2010年山东蓬莱中柏京鲁船业舾装码头2#突堤工程。其中威海市海滨南路环境绿化美化工程荣获“鲁班奖”,山东省岚山港液体石油化工品码头,被评为山东省建筑工程质量“泰山杯奖”,“山东省交通科技进步一等奖”和“山东省科学技术三等奖”等奖项。以薄壁大圆筒带载转向搬运拖车为核心技术的两项科技成果获得“省部级工法”,一项获得“山东省建筑业技术创新一等奖”。
二、薄壁大圆筒带载转向搬运拖车技术方案
1、关键技术梗概
薄壁大圆筒施工的关键技术之一就是圆筒搬运,不同工程所采用的圆筒尺寸和形状也不尽相同,2000年建设的万吨级山东省岚山港液体石油化工品码头,大圆筒结构,底部周圈设前趾,且设有左右对称的对接加强肋,单体大圆筒重量273t,直径16m,壁厚0.35m,高3.90~4.55m不等,结构如图1所示。
2008年我公司承建的蓬莱中柏京鲁船业顺岸及3万吨突堤舾装码头工程,薄壁大圆筒结构底部有不对称前趾,故重心偏移,设有左右接缝槽,单体大圆筒重量230t,直径8m,壁厚0.30m,高10.20m,采用4 孔吊装,结构如图2所示。
我公司设计的“实现薄壁大圆筒码头施工构件转向搬运的拖车”技术工艺,不使用导轨、不使用气囊仅利用预制场混凝土地坪就可以实现了薄壁大圆筒带载转向拖运功能,并且成功地解决了薄壁大圆筒在搬运施工过程,极易导致构件塑性变形、破损的技术难题,提高了功效降低了施工成本。薄壁大圆筒的搬运,在地形复杂的预制厂,需要多次转向时,使用了转向拖车,大大提高了工作效率。其工作原理是:在大圆筒的底部,均布4台单车。处于前端的两台为导向车,在导向车中心位置安装有立轴并与托盘固定为一体,用于承载大圆筒。托盘和车体弧形钢板的边缘等角度开有多个销孔,在弧形排列的定位孔内,装有两个定位销,用于固定千斤顶,操作水平放置的千斤顶,就可以实现托盘与车体之间相对转动,实现带载转弯,角度有级调整。
以薄壁大圆筒带载可转向拖车为主的《薄壁大圆筒码头施工关键技术》,2011年5月经中国水运建设行业协会专家组鉴定,科技成果为国内领先。
2、大圆筒搬运技术方案
一般情况下,在预制场预制的大圆筒,需要搬运到海边,对500t 以下圆筒构件,由起重船吊运到方驳上,然后拖运至预定位置进行水上安装。无底的大圆筒无法使用气囊搬运。我公司研发的薄壁大圆筒带载转向拖车专利技术,采用无轨带载转向搬运拖车,采用小直径钢轮行走,大大降低了大圆筒的起升高度。实例应用于500t以下大圆筒的搬运,取得良好效果。
2.1转向拖车的工作原理
转向拖车的结构形式与转向原理如图6、图7所示,在大圆筒的底部,均布4台单车,每台单车的中心,位于大圆筒底部的平均直径圆上,以保证各车轮承载均匀。处于前端的两台为导向车,其中心位置安装有立轴,其上固定一托盘,承载大圆筒,托盘与车体之间在千斤顶作用下可以相对转动。用钢管将托盘与其它被动单车连成一体,通过生根于导向车体上的钢丝绳滑轮组,在动力牵引下实现搬运。转弯时,操纵千斤顶使导向车体绕立轴转动一个角度(一般<25o),改变牵引方向,即可转弯搬运。在导向单车托盘一侧的边缘,等角度开有数个销孔,使其与车体之间可用销轴固定出不同角度。两台导向车转弯角度为有级调整,并且同步旋转。机械千斤顶大小的匹配与回转阻力、回转力臂等要合理匹配。因拖车轮压较大,要求在平整坚硬的地坪上运行。牵引动力一般使用卷扬机,载荷较小时,也可以使用装载机等牵引力较大且运行平稳的工程机械,而后者更具灵活性。薄壁大圆筒可转向拖车,经国内科技查新,结果显示无相同文献报道。
这种大圆筒搬运方法的特点是:
a、可转向拖车结构简单、尺寸小,既能直线拖运,也可以在不顶升大圆筒的情况下实现转弯拖运。
b、两台处于前端的导向车,其中心位置安装有立轴并与托盘固定为一体,用于承载大圆筒。
c、托盘和车体弧形钢板的边缘,等角度开有多个销孔,在弧形定位孔内装有两个定位销,用于固定千斤顶,利用机械千斤顶提供转弯动力,操作方便。
d、多个单体拖车在圆筒内用整体钢架相连接,牵引钢丝绳通过前面拖车、整体钢架和后面拖车相连结,形成一个整体,实现圆筒的平稳拖运。
e、两台导向车必须同步、等角度旋转。
f、拖车轮子,每个直径300mm、长300mm,承载力一般在6t左右,不会对地坪造成破坏。
g、牵引力与载荷的关系,不同的路况,滚动摩擦系数有所不同,可根据实际情况计算确定。
h、牵引薄壁大圆筒的转弯半径与牵引点要合理布局,回转阻力、回转力臂与机械千斤顶大小要匹配。 2.2转向拖运的操作要点
2.2.1尽量使大圆筒的平均直径圆,坐落在各单车中心围圆上,径向偏差≤±30mm,可划线界定,以均衡各车轮载荷。
2.2.2大圆筒的顶升与降落,须缓慢进行,保持平稳,防止其变形,全过程应由经验丰富的起重工按起重规程指挥操作。
2.2.3大圆筒拖运转弯时,两台导向单车其车体转角一定要相等,保持步调一致。
2.2.4大圆筒的拖运速度控制在2m/min左右,拖运速度慢了效率低,拖运速度过快容易出现危险,转弯时大圆筒的拖运速度控制在1m/min左右为宜。
2.2.5两台导向单车前面与一根平衡拖杠的两端相连接,平衡拖杠的两端与羊角拖索相连接,羊角拖索的中心拖点与滑轮组相连,滑轮组钢丝绳与卷扬机相连接。卷扬机转动通过钢丝绳、滑轮组、羊角拖索、平衡拖杠、四台单车、四台单车连接架拖运大圆筒前行。
2.2.6大圆筒拖运转弯时,操作两台千斤顶,使两台导向单车的车轮与车体旋转一定的角度,卷扬机转动通过钢丝绳、转弯点处的滑轮组、羊角拖索、平衡拖杠、四台单车、四台单车连接架拖运大圆筒转弯行进。
2.2.7制动系统与拖运动力系统相同,拖运大圆筒行进时,要松动制动系统的卷扬机钢丝绳,在起重工的统一指挥下,制动系统与拖运动力系统同步操作,协调一致。
2.2.8制动系统与拖运动力系统相同,但是由于大圆筒的拖运速度较慢前行阻力较大,所以制动系统的作用不是太大。
2.3大圆筒搬运工艺流程
拖车及卷扬机就位→钢丝滑轮组与导向车连接→用千斤顶将大圆筒顶升至适当高度→将大圆筒平稳安放在拖车上→启动卷扬机搬运大圆筒→根据需要操作千斤顶转动两个转向轮→两个导向拖车同步转向→改变大圆筒拖车行进方向→搬运大圆筒到位后用千斤顶将大圆筒顶升换成垫木→用卷扬机拖出拖车→进行下一个搬运大圆筒工序
2.4材料与设备
2.4.1卷扬机:受拖车制造、安装精度和转弯的影响,其牵引力可按大圆筒重量的8%计算,再考虑牵引速度和适当钢丝绳倍率,选用卷扬机。
2.4.2转向滑轮、拖车:该滑轮主要用于改变钢丝绳的牵引方向,可根据钢丝绳的规格确定。拖车车轮一般采用铸钢铸造,内置圆锥滚子轴承,安装在轮轴的两端。
2.4.3一般4轮组成一台单车,4台单车组成一台拖车,各单车之间,用两端带销孔的钢管铰接成一体。单车的支撑梁,固定在两轮轴中部之上,被动单车在支撑梁顶部设有托盘,用以承载大圆筒。
2.4.4导向单车支撑梁的中部设有立轴,与支撑梁之间可作相对转动,立轴的顶部固定托盘,用以承载大圆筒,托盘的一侧呈扇形,其边缘处开有9个圆形销孔。
2.4.5支撑梁顶部一侧也固定一扇形钢板,对应上部承载扇面,在同样的半径上也开有9个圆形销孔,便于用销轴将上下两扇面固定。在支撑梁扇面的边缘,另开有9个圆形销孔,用以安装千斤顶顶部销子。
2.4.6承载扇面的9个销孔,即作为两扇面的穿销固定孔,又是安装转向千斤顶底部销子的孔(一般仅安装在端部两孔),而安装千斤顶的销子,在转向完成后,即改作上下两扇面的固定销。
2.4.7为减小导向单车的转动阻力,在上下两扇面之间设有两个摩擦系数较小的圆形衬垫(可用无润滑轴承材料,或粗糙度较小的青铜制作,并加有润滑脂),形成推力轴承,这样可以降低托盘与扇面的加工精度。
2.4.8在导向车前端两牵引钢丝绳之间,设有拖杠,承载钢丝绳的侧向分力,减小车体结构和销子的水平荷载。钢管连接架,需用稳定的三角形结构,防止搬运过程中各单车因连接架变形而错位,可参考图7所示的十字形连接方式,也可以采用其它结构。
2.4.9单车制作时,要保证轮轴的平行度,整车连接时,要保证各单车方向一致,安装精度直接影响轴承的使用寿命和牵引力的大小,必须严格控制。
2.5质量控制
2.5.1单车两轮轴的平行度±1.5mm,单车之间轮轴的平行度±10mm,可拉线检验。参阅《焊接结构的一般尺寸公差和形位公差GB/T19804-2005》
2.5.2拖杠与车体之间的连接钢丝绳扣,长度要一致,误差≤10mm。
2.5.3安装轴承后,用手应能自由转动车轮,但径向游隙不宜太大,应符合低速重载的规范要求。
2.5.4由钢管连接架定位的各单车中心围圆(即由各中心点确定的圆),应与大圆筒的平均直径圆一致,半径偏差≤±12mm,且保证单车中心点均布。
2.5.5因轮压较大,要求地坪混凝土C25,厚度200mm以上,夯实基础,并铺设地瓜石。
2.5.6大圆筒的拖运速度控制在2m/min左右,拖运速度慢了效率低,拖运速度过快容易出现危险,转弯时大圆筒的拖运速度控制在1m/min左右为宜。
2.5.7卷扬机受拖车制造、安装精度和转弯的影响,其牵引力可按大圆筒重量的8%计算,再考虑牵引速度和适当钢丝绳倍率选用卷扬机拖力。
2.6大圆筒带载转向拖车基本计算
2.6.1车轮接地比压计算
Φ400×400 45号铸钢
荷载F=300t÷24=12.5t
接地面积 S=2×40=80cm2
用C25混凝土制作预制、拖运场地,C25混凝土强度20MPa=250kg/cm2
接地压强б=F/S=12.5×103kg/80cm2=156.25kg/cm2<25MPa=250kg/cm2
安全
2.6.2轮轴强度计算
Φ100×400 45号钢
荷载 F=300t÷24=12.5t
抗弯截面模量 W=π×d3/32=π×113/32=130.6cm3 许用应力〔б〕=2400kg/cm2
力臂L=40/2=20cm
实际弯矩 M=F×L=12.5×103kg×20cm =2.5×105kg.cm
实际弯曲应力б=M/W=2.5×105kg.cm/130.6cm3=1914kg/cm2<〔б〕=2400kg/cm2
安全
2.6.3千斤顶固定轴强度计算
Φ60x100 45号钢
荷载 F=20t
抗弯截面模量 W=π×d3/32=π×63/32=21.2cm3
许用应力〔б〕=2400kg/cm2
力臂L=10/2=5cm
实际弯矩 M=F×L=20×103 kg×5cm =1×105kg.cm
实际弯曲应力б=M/W=1×105kg.cm/5cm3=2000kg/cm2<〔б〕=2400kg/cm2
安全
2.6.4拖车拉杆销轴剪切应力计算
Φ50x100 45号钢
荷载 F=23t
剪切截面S=π×d2/4=π×52/4=19.6cm2
许用剪切应力〔τ〕=1440kg/cm2
实际剪切应力τ=F/S=23×103kg/19.6cm2=1173kg/cm2<〔τ〕=1440kg/cm2
安全
2.7安全措施
2.7.1拖运大圆筒,应由专业起重工负责指挥与操作,带好安全帽。 2.7.2制定符合实际情况的安全操作规程,并严格执行。
2.7.3认真贯彻“安全第一、预防为主”的方针,建立以项目经理为负责安全生产责任制,成立安全生产管理委员会和“三防”机构,配备专职安全员。
2.7.4对重大危险源进行分析鉴别,并登记建档,进行定期监测、评估、监控,设置标志标识。
2.8环保措施
2.8.1健全文明施工和环境保护的规章制度,包括目标责任制、环境管理、场地设施管理和检查验收、考核奖罚制度、会议制度,并落实到人。
2.8.2施工时做到文明施工、施工材料、机具存放整齐,场地要清洁,建筑垃圾、生活垃圾集中存放,用车运至指定地点,不得随意抛弃。
2.8.3严格按照国家、交通部和山东省的有关规定,注意进行环境保护工作。
2.8.4注意对机械设备的保养,以减小其噪音量。合理分布动力机械设备的工作场所,对噪音超标的机械设备,采用消音器隔音材料、隔音内衬、隔音棚等措施,降低振动部件的噪音。
三、薄壁大圆筒带载转向搬运拖车的使用效果
使用薄壁大圆筒带载转向搬运拖车发明专利技术对预制场地没有过高的要求,不需要设置或改造专用预制场地,操作灵活、投入少、提高了模板周转利用率。薄壁大圆筒转向拖车,结构简单,尺寸小,功效高,操作方便,提高了预制场的利用率。预制场内不铺设导轨,既降低了成本,又便于其他工序作业。通过对上述关键技术的研究与应用,节约了人财物消耗,大大节省了施工成本,加快了施工进度,确保了圆筒的施工质量,为今后重力式码头圆筒结构工程的应用,提供了可靠的决策和技术指标,综合经济效益明显。
2000年我公司承建的山东省岚山港液体石油化工品码头工程,为大圆筒结构,底部有内外周圈对称前趾,单体大圆筒重量273t,直径15m,壁厚0.35m,高3.90~4.55m不等。2001年威海市海滨南路环境绿化美化工程为大圆筒结构,底部有内外周圈对称前趾。2008年我公司承建的蓬莱中柏京鲁船业顺岸及3万吨突堤舾装码头工程,大圆筒结构,底部有不对称前趾,故重心偏移,单体大圆筒重量230t,直径8m,壁厚0.30m,高10.20m。2010年山东蓬莱中柏京鲁船业舾装码头2#突堤工程,大圆筒结构,底部有不对称前趾,单体大圆筒重量230t,直径8m,壁厚0.30m,高10.20m,以上四个工程都采用了薄壁大圆筒带载转向搬运拖车,全部大圆筒的拖运都取得了圆满的成功满足了施工需要。
四、结束语
薄壁大圆筒带载转向搬运拖车发明专利技术不需要设置或改造专用预制场地,操作灵活、投入少、提高了模板周转利用率节约了人财物消耗,大大节省了施工成本,加快了施工进度,确保了大圆筒的施工质量。
【关键词】薄壁大圆筒;带载转向;拖车
一、前言
薄壁大圆筒码头与其它重力式码头相比具有很多优势,一是薄壁大圆筒无底和中间隔舱,相比沉箱大约节省30%钢筋混凝土用量;二是预制所用钢模板,结构简单,省去了沉箱中间隔舱所用的大量内模;三是效率高,建造周期短;四是码头造价低,相比沉箱码头降低成本约25%左右。大圆筒采用的是薄壁结构,体积大重量大,在搬运过程中具有一定的技术难度,稍有不慎,极易导致构件的塑性变形、裂缝、破损形成废品,如何实现薄壁大圆筒的安全、高效搬运成为行业难题。薄壁大圆筒带载转向搬运拖车施工工艺,成功应用在我公司承建的多个薄壁大圆筒结构码头及护岸工程中,其中包括:2000年建设的万吨级山东省岚山港液体石油化工品码头,2001年威海市海滨南路环境绿化美化工程,2008年蓬莱中柏京鲁船业顺岸及3万吨突堤舾装码头工程和2010年山东蓬莱中柏京鲁船业舾装码头2#突堤工程。其中威海市海滨南路环境绿化美化工程荣获“鲁班奖”,山东省岚山港液体石油化工品码头,被评为山东省建筑工程质量“泰山杯奖”,“山东省交通科技进步一等奖”和“山东省科学技术三等奖”等奖项。以薄壁大圆筒带载转向搬运拖车为核心技术的两项科技成果获得“省部级工法”,一项获得“山东省建筑业技术创新一等奖”。
二、薄壁大圆筒带载转向搬运拖车技术方案
1、关键技术梗概
薄壁大圆筒施工的关键技术之一就是圆筒搬运,不同工程所采用的圆筒尺寸和形状也不尽相同,2000年建设的万吨级山东省岚山港液体石油化工品码头,大圆筒结构,底部周圈设前趾,且设有左右对称的对接加强肋,单体大圆筒重量273t,直径16m,壁厚0.35m,高3.90~4.55m不等,结构如图1所示。
2008年我公司承建的蓬莱中柏京鲁船业顺岸及3万吨突堤舾装码头工程,薄壁大圆筒结构底部有不对称前趾,故重心偏移,设有左右接缝槽,单体大圆筒重量230t,直径8m,壁厚0.30m,高10.20m,采用4 孔吊装,结构如图2所示。
我公司设计的“实现薄壁大圆筒码头施工构件转向搬运的拖车”技术工艺,不使用导轨、不使用气囊仅利用预制场混凝土地坪就可以实现了薄壁大圆筒带载转向拖运功能,并且成功地解决了薄壁大圆筒在搬运施工过程,极易导致构件塑性变形、破损的技术难题,提高了功效降低了施工成本。薄壁大圆筒的搬运,在地形复杂的预制厂,需要多次转向时,使用了转向拖车,大大提高了工作效率。其工作原理是:在大圆筒的底部,均布4台单车。处于前端的两台为导向车,在导向车中心位置安装有立轴并与托盘固定为一体,用于承载大圆筒。托盘和车体弧形钢板的边缘等角度开有多个销孔,在弧形排列的定位孔内,装有两个定位销,用于固定千斤顶,操作水平放置的千斤顶,就可以实现托盘与车体之间相对转动,实现带载转弯,角度有级调整。
以薄壁大圆筒带载可转向拖车为主的《薄壁大圆筒码头施工关键技术》,2011年5月经中国水运建设行业协会专家组鉴定,科技成果为国内领先。
2、大圆筒搬运技术方案
一般情况下,在预制场预制的大圆筒,需要搬运到海边,对500t 以下圆筒构件,由起重船吊运到方驳上,然后拖运至预定位置进行水上安装。无底的大圆筒无法使用气囊搬运。我公司研发的薄壁大圆筒带载转向拖车专利技术,采用无轨带载转向搬运拖车,采用小直径钢轮行走,大大降低了大圆筒的起升高度。实例应用于500t以下大圆筒的搬运,取得良好效果。
2.1转向拖车的工作原理
转向拖车的结构形式与转向原理如图6、图7所示,在大圆筒的底部,均布4台单车,每台单车的中心,位于大圆筒底部的平均直径圆上,以保证各车轮承载均匀。处于前端的两台为导向车,其中心位置安装有立轴,其上固定一托盘,承载大圆筒,托盘与车体之间在千斤顶作用下可以相对转动。用钢管将托盘与其它被动单车连成一体,通过生根于导向车体上的钢丝绳滑轮组,在动力牵引下实现搬运。转弯时,操纵千斤顶使导向车体绕立轴转动一个角度(一般<25o),改变牵引方向,即可转弯搬运。在导向单车托盘一侧的边缘,等角度开有数个销孔,使其与车体之间可用销轴固定出不同角度。两台导向车转弯角度为有级调整,并且同步旋转。机械千斤顶大小的匹配与回转阻力、回转力臂等要合理匹配。因拖车轮压较大,要求在平整坚硬的地坪上运行。牵引动力一般使用卷扬机,载荷较小时,也可以使用装载机等牵引力较大且运行平稳的工程机械,而后者更具灵活性。薄壁大圆筒可转向拖车,经国内科技查新,结果显示无相同文献报道。
这种大圆筒搬运方法的特点是:
a、可转向拖车结构简单、尺寸小,既能直线拖运,也可以在不顶升大圆筒的情况下实现转弯拖运。
b、两台处于前端的导向车,其中心位置安装有立轴并与托盘固定为一体,用于承载大圆筒。
c、托盘和车体弧形钢板的边缘,等角度开有多个销孔,在弧形定位孔内装有两个定位销,用于固定千斤顶,利用机械千斤顶提供转弯动力,操作方便。
d、多个单体拖车在圆筒内用整体钢架相连接,牵引钢丝绳通过前面拖车、整体钢架和后面拖车相连结,形成一个整体,实现圆筒的平稳拖运。
e、两台导向车必须同步、等角度旋转。
f、拖车轮子,每个直径300mm、长300mm,承载力一般在6t左右,不会对地坪造成破坏。
g、牵引力与载荷的关系,不同的路况,滚动摩擦系数有所不同,可根据实际情况计算确定。
h、牵引薄壁大圆筒的转弯半径与牵引点要合理布局,回转阻力、回转力臂与机械千斤顶大小要匹配。 2.2转向拖运的操作要点
2.2.1尽量使大圆筒的平均直径圆,坐落在各单车中心围圆上,径向偏差≤±30mm,可划线界定,以均衡各车轮载荷。
2.2.2大圆筒的顶升与降落,须缓慢进行,保持平稳,防止其变形,全过程应由经验丰富的起重工按起重规程指挥操作。
2.2.3大圆筒拖运转弯时,两台导向单车其车体转角一定要相等,保持步调一致。
2.2.4大圆筒的拖运速度控制在2m/min左右,拖运速度慢了效率低,拖运速度过快容易出现危险,转弯时大圆筒的拖运速度控制在1m/min左右为宜。
2.2.5两台导向单车前面与一根平衡拖杠的两端相连接,平衡拖杠的两端与羊角拖索相连接,羊角拖索的中心拖点与滑轮组相连,滑轮组钢丝绳与卷扬机相连接。卷扬机转动通过钢丝绳、滑轮组、羊角拖索、平衡拖杠、四台单车、四台单车连接架拖运大圆筒前行。
2.2.6大圆筒拖运转弯时,操作两台千斤顶,使两台导向单车的车轮与车体旋转一定的角度,卷扬机转动通过钢丝绳、转弯点处的滑轮组、羊角拖索、平衡拖杠、四台单车、四台单车连接架拖运大圆筒转弯行进。
2.2.7制动系统与拖运动力系统相同,拖运大圆筒行进时,要松动制动系统的卷扬机钢丝绳,在起重工的统一指挥下,制动系统与拖运动力系统同步操作,协调一致。
2.2.8制动系统与拖运动力系统相同,但是由于大圆筒的拖运速度较慢前行阻力较大,所以制动系统的作用不是太大。
2.3大圆筒搬运工艺流程
拖车及卷扬机就位→钢丝滑轮组与导向车连接→用千斤顶将大圆筒顶升至适当高度→将大圆筒平稳安放在拖车上→启动卷扬机搬运大圆筒→根据需要操作千斤顶转动两个转向轮→两个导向拖车同步转向→改变大圆筒拖车行进方向→搬运大圆筒到位后用千斤顶将大圆筒顶升换成垫木→用卷扬机拖出拖车→进行下一个搬运大圆筒工序
2.4材料与设备
2.4.1卷扬机:受拖车制造、安装精度和转弯的影响,其牵引力可按大圆筒重量的8%计算,再考虑牵引速度和适当钢丝绳倍率,选用卷扬机。
2.4.2转向滑轮、拖车:该滑轮主要用于改变钢丝绳的牵引方向,可根据钢丝绳的规格确定。拖车车轮一般采用铸钢铸造,内置圆锥滚子轴承,安装在轮轴的两端。
2.4.3一般4轮组成一台单车,4台单车组成一台拖车,各单车之间,用两端带销孔的钢管铰接成一体。单车的支撑梁,固定在两轮轴中部之上,被动单车在支撑梁顶部设有托盘,用以承载大圆筒。
2.4.4导向单车支撑梁的中部设有立轴,与支撑梁之间可作相对转动,立轴的顶部固定托盘,用以承载大圆筒,托盘的一侧呈扇形,其边缘处开有9个圆形销孔。
2.4.5支撑梁顶部一侧也固定一扇形钢板,对应上部承载扇面,在同样的半径上也开有9个圆形销孔,便于用销轴将上下两扇面固定。在支撑梁扇面的边缘,另开有9个圆形销孔,用以安装千斤顶顶部销子。
2.4.6承载扇面的9个销孔,即作为两扇面的穿销固定孔,又是安装转向千斤顶底部销子的孔(一般仅安装在端部两孔),而安装千斤顶的销子,在转向完成后,即改作上下两扇面的固定销。
2.4.7为减小导向单车的转动阻力,在上下两扇面之间设有两个摩擦系数较小的圆形衬垫(可用无润滑轴承材料,或粗糙度较小的青铜制作,并加有润滑脂),形成推力轴承,这样可以降低托盘与扇面的加工精度。
2.4.8在导向车前端两牵引钢丝绳之间,设有拖杠,承载钢丝绳的侧向分力,减小车体结构和销子的水平荷载。钢管连接架,需用稳定的三角形结构,防止搬运过程中各单车因连接架变形而错位,可参考图7所示的十字形连接方式,也可以采用其它结构。
2.4.9单车制作时,要保证轮轴的平行度,整车连接时,要保证各单车方向一致,安装精度直接影响轴承的使用寿命和牵引力的大小,必须严格控制。
2.5质量控制
2.5.1单车两轮轴的平行度±1.5mm,单车之间轮轴的平行度±10mm,可拉线检验。参阅《焊接结构的一般尺寸公差和形位公差GB/T19804-2005》
2.5.2拖杠与车体之间的连接钢丝绳扣,长度要一致,误差≤10mm。
2.5.3安装轴承后,用手应能自由转动车轮,但径向游隙不宜太大,应符合低速重载的规范要求。
2.5.4由钢管连接架定位的各单车中心围圆(即由各中心点确定的圆),应与大圆筒的平均直径圆一致,半径偏差≤±12mm,且保证单车中心点均布。
2.5.5因轮压较大,要求地坪混凝土C25,厚度200mm以上,夯实基础,并铺设地瓜石。
2.5.6大圆筒的拖运速度控制在2m/min左右,拖运速度慢了效率低,拖运速度过快容易出现危险,转弯时大圆筒的拖运速度控制在1m/min左右为宜。
2.5.7卷扬机受拖车制造、安装精度和转弯的影响,其牵引力可按大圆筒重量的8%计算,再考虑牵引速度和适当钢丝绳倍率选用卷扬机拖力。
2.6大圆筒带载转向拖车基本计算
2.6.1车轮接地比压计算
Φ400×400 45号铸钢
荷载F=300t÷24=12.5t
接地面积 S=2×40=80cm2
用C25混凝土制作预制、拖运场地,C25混凝土强度20MPa=250kg/cm2
接地压强б=F/S=12.5×103kg/80cm2=156.25kg/cm2<25MPa=250kg/cm2
安全
2.6.2轮轴强度计算
Φ100×400 45号钢
荷载 F=300t÷24=12.5t
抗弯截面模量 W=π×d3/32=π×113/32=130.6cm3 许用应力〔б〕=2400kg/cm2
力臂L=40/2=20cm
实际弯矩 M=F×L=12.5×103kg×20cm =2.5×105kg.cm
实际弯曲应力б=M/W=2.5×105kg.cm/130.6cm3=1914kg/cm2<〔б〕=2400kg/cm2
安全
2.6.3千斤顶固定轴强度计算
Φ60x100 45号钢
荷载 F=20t
抗弯截面模量 W=π×d3/32=π×63/32=21.2cm3
许用应力〔б〕=2400kg/cm2
力臂L=10/2=5cm
实际弯矩 M=F×L=20×103 kg×5cm =1×105kg.cm
实际弯曲应力б=M/W=1×105kg.cm/5cm3=2000kg/cm2<〔б〕=2400kg/cm2
安全
2.6.4拖车拉杆销轴剪切应力计算
Φ50x100 45号钢
荷载 F=23t
剪切截面S=π×d2/4=π×52/4=19.6cm2
许用剪切应力〔τ〕=1440kg/cm2
实际剪切应力τ=F/S=23×103kg/19.6cm2=1173kg/cm2<〔τ〕=1440kg/cm2
安全
2.7安全措施
2.7.1拖运大圆筒,应由专业起重工负责指挥与操作,带好安全帽。 2.7.2制定符合实际情况的安全操作规程,并严格执行。
2.7.3认真贯彻“安全第一、预防为主”的方针,建立以项目经理为负责安全生产责任制,成立安全生产管理委员会和“三防”机构,配备专职安全员。
2.7.4对重大危险源进行分析鉴别,并登记建档,进行定期监测、评估、监控,设置标志标识。
2.8环保措施
2.8.1健全文明施工和环境保护的规章制度,包括目标责任制、环境管理、场地设施管理和检查验收、考核奖罚制度、会议制度,并落实到人。
2.8.2施工时做到文明施工、施工材料、机具存放整齐,场地要清洁,建筑垃圾、生活垃圾集中存放,用车运至指定地点,不得随意抛弃。
2.8.3严格按照国家、交通部和山东省的有关规定,注意进行环境保护工作。
2.8.4注意对机械设备的保养,以减小其噪音量。合理分布动力机械设备的工作场所,对噪音超标的机械设备,采用消音器隔音材料、隔音内衬、隔音棚等措施,降低振动部件的噪音。
三、薄壁大圆筒带载转向搬运拖车的使用效果
使用薄壁大圆筒带载转向搬运拖车发明专利技术对预制场地没有过高的要求,不需要设置或改造专用预制场地,操作灵活、投入少、提高了模板周转利用率。薄壁大圆筒转向拖车,结构简单,尺寸小,功效高,操作方便,提高了预制场的利用率。预制场内不铺设导轨,既降低了成本,又便于其他工序作业。通过对上述关键技术的研究与应用,节约了人财物消耗,大大节省了施工成本,加快了施工进度,确保了圆筒的施工质量,为今后重力式码头圆筒结构工程的应用,提供了可靠的决策和技术指标,综合经济效益明显。
2000年我公司承建的山东省岚山港液体石油化工品码头工程,为大圆筒结构,底部有内外周圈对称前趾,单体大圆筒重量273t,直径15m,壁厚0.35m,高3.90~4.55m不等。2001年威海市海滨南路环境绿化美化工程为大圆筒结构,底部有内外周圈对称前趾。2008年我公司承建的蓬莱中柏京鲁船业顺岸及3万吨突堤舾装码头工程,大圆筒结构,底部有不对称前趾,故重心偏移,单体大圆筒重量230t,直径8m,壁厚0.30m,高10.20m。2010年山东蓬莱中柏京鲁船业舾装码头2#突堤工程,大圆筒结构,底部有不对称前趾,单体大圆筒重量230t,直径8m,壁厚0.30m,高10.20m,以上四个工程都采用了薄壁大圆筒带载转向搬运拖车,全部大圆筒的拖运都取得了圆满的成功满足了施工需要。
四、结束语
薄壁大圆筒带载转向搬运拖车发明专利技术不需要设置或改造专用预制场地,操作灵活、投入少、提高了模板周转利用率节约了人财物消耗,大大节省了施工成本,加快了施工进度,确保了大圆筒的施工质量。