岸橋大擴軌探討

馬威

（上海振華重工（集團）股份有限公司，上海 200125）

0 引言

隨著世界航運的快速發展，碼頭基建也正做適應性的改變。部分碼頭設備利用率較低，占用大量資源，造成低效和浪費，因此港口碼頭資源整合、碼頭改造勢在必行。由于各個碼頭作業面、道路、堆場規劃和布置有差異，在建設的初期，各碼頭設計的岸橋大車軌距存在一定的差別。因此，舊岸橋為了適應新碼頭和改造后的碼頭，其軌距往往需要進行適應性改造。以下從前期的設計、到施工，最后再到評估驗收，全方位的進行探討。

1 設計過程的考慮

1.1 不同方案的探討

舊岸橋在搬遷后，為了適應新碼頭軌距，通常會涉及擴軌，而擴軌往往有三個方案：①將海側（或者陸側）聯系橫梁下部的原立柱以及對應下橫梁進行更換，然后設計新制一段傾斜的變截面立柱，新制立柱的界面從下至上寬度逐漸變大，最后達到岸橋作業要求的軌距尺寸，且滿足與原立柱對筋的要求；②新制一段新的聯系橫梁，相當于原聯系橫梁加長，同時在擴軌側立柱與聯系橫梁之間增加斜撐結構，使豎向的載荷傳遞到下橫梁上面；③在原立柱上端部預留有接口，通過新制一段斜立柱與新的聯系橫梁、新的新的立柱，從而將豎向的載荷傳遞到新的聯系橫梁和新的立柱上。

這三種針對不同的擴軌尺寸，第一種軌距增加較小，一般1m左右。第二種軌距增加中等，一般不超過原始軌距的1/4。第三種軌距增加較大。以下主要針對第三種情況（大擴軌）進行探討。

1.2 可行性及結果論證

擴軌改造，不僅要考慮到碼頭承載，還需要從設備本身考慮。包括但不限于岸橋整機的穩定性、輪壓和鋼結構強度等。

鋼結構的強度方面，由于岸橋擴軌主要是對立柱、下橫梁和大車行走機構產生影響，因此，需要對整機進行ANSYS物理建模（參考見圖1），如有必要，還需在相應地方進行結構加強。而本次項目經過ANSYS物理建模，經過受力分析，僅需要在斜立柱處進行加強。

圖1 ANSYS物理建模

岸橋穩定性及輪壓方面，大擴軌由于陸側下橫梁、陸側立柱向后場移動距離較大，從16000~30480mm，這就導致海陸、側結構所承受的橋吊載荷在改造前后有較大的變化。由于向陸側方向擴軌，岸橋的重心也會相應的向陸側移動，因此海、陸側的輪壓也會發生變化，需要對輪壓進行校核，如果超出最大許用值，則還需增加大車車輪的數量以降低輪壓。此次改造，陸側輪壓由13.19t增加為15.82t，在碼頭基建允許范圍內，不需要額外改造大車車輪。

2 施工過程出現或可能出現的問題和解決情況

盡管在前期設計考慮過了結構強度、穩定性以及輪壓等問題，但是在整個施工過程中，實際的情況與理想情況還是有一些不同，尤其是面對不同的工況，還需要考慮拼接、吊裝、碼頭地面承載等問題。

2.1 拼接問題

由于新制部件體積、尺寸都較大，又需要與原結構對接上，因此需要在制作結束后、施工前進行預拼，以確保能夠在實際現場施工的時候正常拼接而不會出現過長或者過短等對接不上的情況，避免現場返工而耽誤工期，造成時間和費用的浪費。

在下發生產制造圖紙的同時，也提出預拼要求。包括：陸側下橫梁與大車支撐配合面的平面度精度要求在0.5mm內；后陸側立柱下段與陸側下橫梁預拼，且它們預拼的那段開好焊接用坡口；后陸側立柱下段與后聯系橫梁預拼，且它們預拼的那段開好焊接用坡口；后聯系橫梁、后陸側立柱上段均需要預留修個余量，以便現場修割。

2.2 吊裝問題

為了減少吊裝次數與提高拼接精度，后立柱下段與后聯系橫梁焊接完成后整體吊裝，兩者的重心不一致，為了防止吊裝受力不均衡而傾斜，需要找整體的重心及調整。此外，后陸側立柱上段也需要找重心以便能夠傾斜安裝。

吊耳的大小、位置布置也很重要，吊耳的位置要根據汽車吊的站位、吊高高度空間等來決定。吊耳的大小要根據被吊的構件的重量以及受力情況來選擇不同噸位的吊耳。

2.3 胎架支撐問題

陸側擴軌會涉及陸側腿的移位，那么陸側腿處的受力需要一個額外的支撐，有高胎架和低胎架兩種選擇。

高胎架利用高度較高的胎架支撐在聯系橫梁下方，這樣岸橋陸側的力就轉移到高胎架上。此時，陸側的大車行走機構也很方便拆除。而低胎架利用卸船的思路，將低胎架安裝在大平衡梁下方，使陸側力轉移到低胎架上。這樣成本較低，但是工序較為復雜。

此次福州擴軌項目采用低胎架，主要是考慮到成本較低，同時剛好可以利用卸船的軌道、千斤頂等設備，綜合來看施工進度也會更快。此外，高胎架由于高度和重量很大，在制造、運輸方面也會有挑戰性，對項目的施工帶來一定困難。

2.4 碼頭地面承載問題

此次擴軌的橋吊被搬遷至新碼頭，由于新碼頭在橋吊原陸側這里沒有軌道且地基沒有支撐，屬于軟地基，因此地面承載能力有限。為了克服地面承載太小的問題，以防止將地面壓壞而沉降，需要考慮設計分載梁，將岸橋在陸側的壓力進行分散分布。

針對原陸側，經過計算，設計為在胎架下方布置一定數量的分載梁，以增加與地面的接觸面積，從而使重力均布分載，然后將低胎架落在這些分載梁上面。

針對新陸側，由于此處碼頭有大車行走軌道，下方存在有地基支撐，因此地面有一定的強度，屬于硬地基。相比于原陸側，鋪設軌道數量可以減半，同時這里的軌道主要作用也是用于調整低胎架底面，使其底面平整，這樣也有利于陸側下橫梁后期的調平。

2.5 鋼結構調平

在施工安裝之前，選擇后大梁位于門框內的四個角為測量點，利用經緯儀測量后大梁海陸側四個角的高低差情況并做記錄，作為改造后數據對比參考用。在后面的施工過程中，先測得海陸側下橫梁上表面高低差的數據，根據此組數據，通過原陸側的千斤頂頂升調整，使原陸側與海側處在同一高度。

最后在工程結束后，還需要復測后大梁四點的數據，并與之前后大梁此處的數據進行對比，作為改造完成后的岸橋的參考依據。

3 擴軌改造后的效果評估

3.1 結構形狀

在擴軌改造完成后，需要對大梁、海陸側下橫梁的水平度以及下橫梁的撓度進行測量，具體數據參見表1~表3：

表1 下橫梁水平數據 單位：mm

表2 大梁水平數據 單位：mm

表3 空/重載聯系梁下撓數據 單位：mm

以上的數據均在正常偏差范圍內，結構形狀合格。

3.2 使用情況

岸橋在經過兩個月多月的擴軌改造施工后正式投入生產。在這兩個多月以來，累計參與101艘次船舶作業，共計完成箱量22638TEU，設備總體性能良好。平均工班效率為28箱/h；單機設備可靠性（MMBF）為4783BOX；平均電耗為5.87度/箱。因為起升高度低、軌距大，整體穩定性較好，因此司機反應作業舒適度比其他岸橋高。

4 結語

岸橋擴軌項目涉及的橋吊多是使用年份久遠和碼頭（施工現場）環境、條件糟糕的情況。擴軌改造情況較為復雜，本文通過分析，盡可能從多個維度來談談擴軌改造不同階段遇到的挑戰以及解決情況，通過分析、總結經驗，為以后的相關工程維修、改造提供現實基礎，以便能夠給將來的設計和施工提高效率，節省成本，增加安全。