橋吊上部結構抬高技術研究

摘 要：集裝箱在船舶上的堆放高度日益增加，早期使用的大量舊橋吊在高度上已經不能適應新形勢的要求。倘若重新購置新的橋吊，勢必會大大增加成本，同時也造成舊橋吊的浪費。在這種情況下，需要有一項新的技術能夠實現現有橋吊的整體抬高，從而適應新的發展需要，本文的技術方案很好地填補了該領域的空白。

關鍵詞：橋吊 液壓控制系統挑梁

該實用新型技術方案直接應用于將重大裝備（碼頭用橋吊，1800t以上）整體抬升加高（最大可到７.５米以上）領域。

該技術參考了橋吊上橫梁及以上部分鏈爬提升的原理，橋吊鏈爬提升技術主要是針對橋吊在海運途中過橋而設計的，目的是通過將橋吊上部結構降下一定高度，使橋吊總高低于過橋通航高度。主要原理是將提升鏈板懸掛在橋吊4個立柱頂端的吊耳上，在上部結構的底部裝有上、下頂升裝置，并通過銷軸與鏈板相連。上、下頂升裝置以及裝置中的千斤頂通過插銷、頂升、拔銷等動作將上部結構沿鏈板降下。該技術適用于提升上橫梁及以上部分。

圖１ 橋吊鏈爬提升

技術經過改進及創新后，使之能應用于另一個全新的領域－橋吊加高領域，可以將包括立柱在內的橋吊下橫梁以上部分整體抬高，從立柱下對橋吊進行加高接長，詳見圖２。

圖２ 橋吊抬高整體布局

技術內容

此項新技術方案硬件主要由600t液壓油缸（千斤頂）4個、多孔鏈板8條、插銷16個、挑梁2個、抬高裝置4個、提升支架4個、下橫梁支座4個以及立柱牛腿4個等8大部分組成。它們之間的相互運動關系如下：

各大硬件相互布置關系見圖３，提升支架是承受重壓的主體，它的底端固定在下橫梁支座上。抬高裝置固定在提升支架上，其上端（活動端）通過鏈板與挑梁連接，帶動鏈板移動。鏈板是整個提升中傳遞力的紐帶，它穿過抬高裝置，且每兩條拉板組成一組，平行放置，它們的底部與挑梁銷軸連接，插銷在油缸控制下可以將鏈板與抬高裝置相連接。挑梁處于提升架內部，其兩端通過牛腿與橋吊的立柱聯接好。

圖３抬高各構件示意圖

1、技術方案優點

原理清晰明了，具有很強的操作性；實用性強，可以運用到多種類似場合；提升高度可以隨意改變，能適應各種需求；重復利用率高，對于不同的場合，只需通過少量的修改就能投入使用；

2、技術創新點

該技術原理來自于生活中的“吊桶打水”現象：打水時，繩子（如同我們這里的拉板）在兩只手（相當于上、下插銷裝置、活動梁及提升架頂端部分）作用下將吊桶提升。我們只是將簡單的原理輔以大膽的想象與嘗試，設計出可以實現我們的方案。

做好提升過程的重點在于保持整體結構的穩定性以及調整好千斤頂的同步性。因此，我們在設計中盡量滿足這兩方面的要求。例如，在提升架結構設計時，為了使受力集中在架體中心處，在受壓接觸處設計變截面；為了增加4個提升架的整體穩定性，在架子之間增設聯系結構；此外，為了便于安裝、拆卸，還將聯系結構連接端設計成銷軸聯接方式；將提升架通過下橫梁支座卡固在橋吊底部大梁上，充分利用現有資源來減少設計高度，同時又對整體提升結構有一定抗扭轉作用，達到很好的穩定性。

提升液壓控制系統主要分為主、副液壓動力站，提升主油缸，上、下插銷油缸等部分組成，在該系統中由于采用了超高壓元部件，增大了提升力，也使整個液壓裝置的體積大大縮小，從而有利于結構排布與運輸；在提升初期，通過各提升主油缸的壓力傳感器檢測出各支點的重量分布，然后進行重心調整，以確保提升過程的安全可靠，在運行過程中主液壓油缸上的行程傳感器檢測四個點的主缸伸縮行程，控制器對各支點的行程進行比較，以上升（下降）滯后的支點行程作為基準，使其他三支點液壓動力站內的電磁閥動作進行油路的控制，實現加減動作，從而控制各支點的高偏差，使其一直處于安全的規定行程內，同時以此控制各支點行程從而保證同步性。當提升主油缸伸出或者縮至鏈板各銷孔口位置時，主油缸停止動作；插銷油缸動作使上、下銷軸插入或者拔出鏈板銷孔，當插拔銷狀態限位接收到“全插”（或“全拔” ）信號后，插銷（或拔銷）動作完成，然后進行下一步的動作控制。

在提升過程中，由于挑梁變形使得橋吊（牛腿）有滑脫危險。我們在牛腿的下方增設抗剪塊，可以有效防止滑脫。

計算及附圖說明

在鏈板孔與銷軸的相互作用時，通過有限元分析，銷軸孔承壓較大，我們對鏈板和銷軸的材料有特定選擇，以便滿足應力要求；

圖４ 鏈板計算典型模型

其他構件經引入抬高作業外力（風力、頂升點高低差造成的偏移力）后，對結構的強度及穩定性進行驗算，均能滿足設計要求； 附圖５，６為抬高裝置及內部千斤頂實物。

圖５ 抬高裝置

圖6 抬高裝置千斤頂

具體實施方式

從抬高各構件示意圖（圖３）可以知道，挑梁與橋吊的位移始終保持一致。抬高過程中的初始狀態是，橋吊處于原始狀態，4個千斤頂處于初始位置，4個抬高裝置上支架處于最低位置，用8個下插銷將8條鏈板與4組抬高裝置上支架分別連接。抬高開始時，首先將8個上插銷插入，使8條拉板與4個抬高裝置上支架分別相連，然后拔出8個下插銷，接著，4個千斤頂在控制驅動下同時往上頂升一個行程500mm，此時抬高裝置上支架、鏈板 、挑梁、牛腿及橋吊一起上升500mm。一個行程結束后，將8個下插銷插入，8個上插銷拔出，千斤頂回到初始位置。這樣，整個提升高度達到500mm，重復之前的工作可以提升至所需要高度，然后在橋吊支柱間隙中插入預先制做的加長立柱，并用法蘭聯接好。

結語

目前國內尚未有本技術的運用，國外抬高也只是針對小型橋吊（1000t以下），因此，可以說本項技術填補了國內外在抬高重型橋吊（2000t以上）領域的空白。

（作者單位：上海振華重工集團股份有限公司）