淺談橋吊拆解方案

顧菁

（上海振華重工(集團)股份有限公司，上海 200125）

起重機鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則是做到技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全適用和確保質(zhì)量。因此，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計要解決的根本問題是在結(jié)構(gòu)的可靠性和經(jīng)濟性之間選擇一個最佳的平衡。岸邊集裝箱起重機外形尺寸龐大，作業(yè)工況嚴(yán)酷，起制動頻繁，沖擊大。裝卸集裝箱要求定位精確，高速高效。主鋼結(jié)構(gòu)的大部分構(gòu)件為箱形截面，部分為管狀構(gòu)件。

鋼材在反復(fù)荷載、復(fù)雜應(yīng)力、突然加載、冷作及時效硬化、焊接缺陷等條件下容易發(fā)生脆斷。鋼材的破壞形式分為塑性破壞和脆性破壞。靜載時材料的力學(xué)性能（見圖1）。

圖1

O→ E：

已知：σP=yP σe=ye σs= ys σb= yB

應(yīng)力σ不超過σe時，應(yīng)力與應(yīng)變成正比，也就是說，OP是直線，P點是保持這種關(guān)系的最高點；σP稱為比例極限。σe為不產(chǎn)生永久變形的最大應(yīng)力，稱為彈性極限。

剛度：表示材料抵抗彈性變形抗力的大小；

強度：在外力作用下，材料抵抗變形和斷裂的能力；

動載時材料的力學(xué)性能（見圖2）：

圖2

動載形式：一是載荷以較高速度施加到零構(gòu)件上,形成沖擊；二是載荷的大小和方向作周期性變化,形成交變載荷。

許多機械零件,如彈簧、軸、齒輪等，在工作時承受交變應(yīng)力，即使交變應(yīng)力往往低于曲服強度，但經(jīng)一定循環(huán)次數(shù)后便發(fā)生斷裂。實驗證明，金屬材料能承受的交變應(yīng)力σ與斷裂前應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N有如圖3規(guī)律。

圖3

σ-1：疲勞強度。

塑性破壞：鋼結(jié)構(gòu)變形是超過屈服點的塑性破壞；

脆性破壞：鋼結(jié)構(gòu)裂縫。

近年來，一些碼頭的老式岸橋進入報廢期，尤其是鋼結(jié)構(gòu)的一部分或者在某一特定狀態(tài)達到最大承載能力或出現(xiàn)不適于繼續(xù)承載的變形，比如，強度破壞、喪失穩(wěn)定、疲勞破壞、結(jié)構(gòu)傾覆、結(jié)構(gòu)變?yōu)闄C構(gòu)體系或者構(gòu)件出現(xiàn)過度的塑性變形等，影響正常使用的局部破壞（比如裂縫）等為承載能力極限狀態(tài)，一般不可逆。這些鋼結(jié)構(gòu)的破壞會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效，從而導(dǎo)致這些橋吊在功能上都存在著或多或少的問題，安全上也存在不少隱患，進一步會影響碼頭的工作效率。因此，針對這些情況必須慎重對待，所以橋吊的拆解工作也迫在眉睫。

首先，須考慮對鋼結(jié)構(gòu)失效部分進行卸荷轉(zhuǎn)移處理。同時，還須考慮拆解過程中大型起重機鋼結(jié)構(gòu)吊裝重心這一關(guān)鍵點。

本文針對報廢橋吊提供2套拆解方案并作一比較分析，同時，提出了局部優(yōu)化方案。

1 準(zhǔn)備工作

（1）橋吊一般自重在550～650kg，考慮碼頭承壓載荷，核算各拆除部件的尺寸。

（2）對于橋吊上現(xiàn)有的可繼續(xù)使用的設(shè)備進行拆離，如電機、減速箱、電控元件、電纜等。

（3）對設(shè)備做好安全檢查，保證主電源脫離。

2 方案一 (自上往下拆解)

2.1 準(zhǔn)備

（1）選擇天氣晴朗，風(fēng)速小于10米/秒的天氣施工。

（2）工具設(shè)備準(zhǔn)備。采用500T浮吊（需滿足在40米高處起重能力達到200噸以上）、50T汽車吊、叉車、吊耳、吊裝鋼絲繩、大型切割設(shè)備、焊接設(shè)備等。

（3）考慮吊裝的重心位置確定安全可靠性。提前在斜撐管與海側(cè)立柱間焊接撐桿，以保持斜撐桿穩(wěn)定。

（4）拆除前，預(yù)先拉設(shè)好臨時防風(fēng)和腳手架，保證拆除時的安全。預(yù)先在起重機拆除點處搭設(shè)臨時腳手架，門架結(jié)構(gòu)預(yù)先拉設(shè)臨時纜風(fēng)繩，做好安全維護。

（5）提前檢測吊耳的性能是否符合要求。在前大梁、后大梁、機房以及海陸側(cè)立柱合適位置處焊接吊裝吊耳，必要時，在箱體內(nèi)部添加筋板做加強。

（6）考慮吊裝重心位置的選取：調(diào)整小車至門框中。

2.2 步驟

（1）浮吊拆下前大梁。先將前大梁揚起，掛在安全鉤上；將前拉桿中間段銷軸取下，使前拉桿上下段分開；再將前大梁放平，然后，通過浮吊吊住前大梁，拆除俯仰鋼絲繩；將前大梁在鉸軸處拆下，通過浮吊將前大梁緩緩放到地面枕木或胎架上，待進一步解體。

（2）機房拆解。浮吊鉤頭通過吊裝鋼絲繩分別與機房內(nèi)的4只吊耳連接；割除機房連接底座；將機房吊離后大梁，放到地面枕木面上，待進一步解體。

（3）拆解后大梁。浮吊鉤頭通過吊裝鋼絲繩分別與后大梁上的4只吊耳連接；割除上橫梁與海陸側(cè)立柱的連接，并將斜撐桿與海側(cè)上橫梁銷軸拆下，調(diào)整左右的平衡；將后大梁吊離立柱，放地面枕木上；(將小車停在靠近浮吊吊鉤中心位置)；在小車接觸到地面時，先將小車與小車架連接處割斷；待小車架與地面接觸時，將小車架與后大梁連接處割斷并拆下；緩緩將后大梁主體放在枕木或胎架上，待進一步解體。

（4）大梁以下部分拆除。拆除前，預(yù)先拉設(shè)好臨時纜風(fēng)和臨時腳手架，保證拆除時的安全。浮吊鉤頭通過鋼絲繩與左片（或右片）連接；將海陸側(cè)立柱和下橫梁連接處割斷，將左右片分別吊到枕木上，待進一步解體。

（5）下橫梁拆解。利用吊車將下橫梁吊住，將下橫梁與大車行走機構(gòu)連接處割斷，并將下橫梁放到枕木上，待進一步解體。

（6）拆除運輸。待起重機構(gòu)件全部拆除到地面后，利用現(xiàn)場叉車以及吊車把大型結(jié)構(gòu)分解，注意碼頭對分解的塊需滿足單塊20噸以下，長寬高不大于6×2×2.5m。最后，利用運輸設(shè)備運離場地。

3 方案二(自下往上拆解)

主要使用設(shè)備：汽車吊、叉車、5～50噸吊耳（在主梁中間斷、起升機房和后大梁后半段整體吊、俯仰機房、梯形架上安裝、門框、小車總成、后大梁前半段、焊接起重吊耳）等。

3.1 移位

（1）橋吊向碼頭陸側(cè)移動適當(dāng)距離，遇到行走轉(zhuǎn)向情況需利用原臺車以及臨時碼頭面鋼板鋪設(shè)，目的是盡量使大梁從空間位置基本位于碼頭面內(nèi)。

（2）在海陸側(cè)下橫梁端部架設(shè)頂升工裝（見圖4），使得大車車輪脫離軌道面。

圖4 頂升位置

（3）頂起后，將原臺車90度轉(zhuǎn)向，并在車輪方向上鋪設(shè)臨時鋼板，利用卷揚機(或正面吊)拉力使得橋吊往后場移動，直至前大梁投影區(qū)域均在陸地部位。

（4）待橋吊行至拆解區(qū)域后，用卡板、擋槽固定（見圖5），防止側(cè)移。

圖5 用卡板固定，防滑移

3.2 行走機構(gòu)拆除

在海陸側(cè)下橫梁處開通孔，頂升梁通過鏟車放入孔內(nèi)，架設(shè)好頂升工裝，待頂升至車輪脫離地面，開始拆除臺車機構(gòu)，脫離后用胎架保住。

3.3 前后大梁、小車總成及機房的拆除

（1）小車總成的拆解：整個門框拆除后，小車總成基本著陸于地面，直接用切割設(shè)備將其分塊解體，鏟車協(xié)助分離。

（2）大梁仰起、解除拉桿連接、放平大梁、起重千斤繩套入（兩臺起重設(shè)備抬吊）大梁并承重；解除鋼絲繩連接（鋼絲繩處理：①盤繞回卷筒；②收放至地面）。

（3）割除大梁與鉸點連接，大梁落地。

（4）解除起升鋼絲繩連接（鋼絲繩盤繞回卷筒或者收放至地面）。拆離起升機房和主梁后半段（兩者作為一個整體切除）、落地（兩臺起重設(shè)備）。

（5）機房的拆除：利用鏟車與吊籠配合，切割作業(yè)人員站立于吊籠內(nèi)，利用汽車吊吊裝機房頂端做保險，對機房房體進行一一割除，機房內(nèi)的設(shè)備根據(jù)需要利用和回收，吊點示意如圖6。

圖6 吊點示意

（6）梯形架逐段分離：利用小噸位汽車吊（或正面吊）吊起梯形架，稍離地即可，割除部分拉桿，使得余下拉桿豎直下擺，然后，至下而上開始割除，小型起重設(shè)備協(xié)助將切割部位分離主體，直至將梯形架全部割除（見圖7）。

圖7 梯形架吊點示意

（7）俯仰機房拆離落地（見圖8）。

圖8

3.4 門框結(jié)構(gòu)的拆解

起重設(shè)備吊住（保險）橋吊主體，將橋吊立柱逐一切除（可以按每一米一個段落或以操作人員的工作習(xí)慣），小型起重設(shè)備協(xié)助（或5噸叉車）將切割部位分離主體，直至上橫梁落地；在切割現(xiàn)場地面敷設(shè)防護材料（鋼板），以免損壞碼頭地面。

圖9

3.5 將廢鋼解體至符合回收單位的要求（重量和尺寸）

綜上，對比方案一和方案二得出如下結(jié)論：

表1

由此，推出局部優(yōu)化的設(shè)想，該理念借用移位工裝的桁架式可伸縮岸橋移位梁以及對加高工裝采用反設(shè)計形式，主要用于門框拆解的優(yōu)化。

（1）桁架式可伸縮岸橋移位梁：通過將實腹式箱型梁改為桁架梁，通過在桁架梁兩端設(shè)置由電機驅(qū)動的可伸縮式副梁，可以根據(jù)不同項目的軌距對整梁的長度進行調(diào)節(jié)，從而滿足使用要求，省去了重復(fù)制作的成本。在此處可借用伸縮副梁作為拆解裝置的收縮節(jié)點，自上而下分段式拆解。

表2

（2）設(shè)計拆解工裝。岸橋由于整機發(fā)運的高度原因，在經(jīng)過海上橋梁位置時，需要降低自身高度。為針對橋吊在海運途中過橋而設(shè)計并提出了橋吊大梁部分鏈爬提升技術(shù)，目的是通過將橋吊上部結(jié)構(gòu)降下一定高度，使橋吊總高低于過橋通航高度。受此啟發(fā)，在對比了拆解采用的不同形式：鏈板式液壓、鋼絞線液壓、頂升式液壓裝置。

橋吊液壓同步拆解裝置由四節(jié)點塔架及穩(wěn)定結(jié)構(gòu)、輔助結(jié)構(gòu)等組成。通過四節(jié)點的收縮缸同步伸縮、送料缸伸縮、頂升銷、送料銷的插拔及進給缸的進退，來完成同步頂升作業(yè)。

各缸的伸縮、插拔、進退等動作均有傳感器進行檢測，由計算機網(wǎng)絡(luò)進行控制。當(dāng)收縮缸、送料缸伸或縮至標(biāo)定位置時，插銷才能插入或拔出。即僅當(dāng)插拔銷狀態(tài)傳感器接收到“全插”（或“全拔”）信號后，銷子插拔動作才被確認。

收縮缸行程傳感器檢測四點的伸縮行程，計算機監(jiān)控界面通過設(shè)定虛擬行程對各點的行程進行控制調(diào)節(jié)，以此控制各點行程的同步。

主要使用拆解工裝步驟：步驟一：四組頂升工裝分別架設(shè)在門框各個立柱腿，安裝方法較行走拆除一致，開孔位置為千斤頂油缸行程最大處，工裝架設(shè)完畢后，四組千斤頂同時泄壓，注意過程中需緩慢下降，直至油缸行程全部降下。泄壓完畢后，用保險胎架做保護。步驟二：門框結(jié)構(gòu)的拆除至下而上進行，根據(jù)千斤頂油缸行程，將橋吊立柱逐一切除，小型起重設(shè)備協(xié)助（或5噸叉車）將切割部位分離主體，直至將門框全部割除；在切割現(xiàn)場地面敷設(shè)防護材料（鋼板），以免損壞碼頭地面。

4 結(jié)語

根據(jù)鋼材和構(gòu)件由于各種原因，所產(chǎn)生的變形，無論哪種變形，都是由于鋼材各部分存在不同的殘余應(yīng)力。其中，一部分纖維較長，受到周圍的壓縮，另一部分纖維較短，受到周圍的拉伸，造成了鋼材的變形。由于鋼結(jié)構(gòu)變形導(dǎo)致岸橋強度破壞、喪失穩(wěn)定、疲勞破壞、結(jié)構(gòu)傾覆、結(jié)構(gòu)變?yōu)闄C構(gòu)體系或者構(gòu)件出現(xiàn)過度的塑性變形等，影響其正常使用的局部破壞（比如裂縫）等為承載能力極限狀態(tài)，所以，橋吊的拆解工作也十分重要。

本文通過一系列針對岸橋各部位的鋼結(jié)構(gòu)的拆解，突出地強調(diào)了考慮拆解過程中重心轉(zhuǎn)移而采用卸荷轉(zhuǎn)移法的重要性。

在進行鋼結(jié)構(gòu)拆解方案的過程中，我們參閱了大量資料，做了相關(guān)的計算與應(yīng)力分析工作。本文簡要敘述了岸橋拆解的卸荷施工、卸荷工裝以及工藝解決措施和相應(yīng)的技術(shù)方案，可以供相關(guān)工程的設(shè)計與施工參考。