橋式抓斗卸船機前大梁撓度修復技術研究

趙玉春

（中國電建集團港航建設有限公司，天津 300000）

1 橋式抓斗卸船機的主要組成及具體特點

（1）門框系統。海側門框和陸側門框為關鍵組成部分，單側門框又細分為多類構件，即立柱、上下橫梁，以焊接的方式連接于一體。

（2）大梁。卸船機大梁普遍由兩根平行布置的大梁共同組成。以鉸點為中心，大梁可分為前大梁和后大梁，彼此間通過鉸點實現穩定連接。卸船機非工作狀態時，前大梁可靈活轉動，即繞鉸點上揚80°，在該姿態下借助掛鉤的輔助作用與梯形架穩定結合。以單板焊接的方法實現大梁與海、陸側上橫梁的連接處理，具有受力合理、穩定可靠、操作便捷等多重應用優勢。

（3）梯形架。根據布設位置，梯形架包含海側梯形架及陸側梯形架，兩者的上方設置上橫梁，起到連接作用。對于海側梯形架，該結構所處平面與水平面呈垂直的位置關系。

（4）拉桿系統。前拉桿、后撐桿是關鍵組成部分，前大梁呈仰起狀態時前拉桿可根據實際要求做折疊處理，掛鉤將前大梁與海側梯形架穩定結合。

（5）門框連接系統。門框連接系統的細分構件主要有水平撐、斜撐、聯系橫梁以及撐桿。通過左、右橫梁的配套，將門框的下半部分與海、陸側門框剛性連接。在該結構設置方式下，有效保證了門框連接系統的受力特性（強度和剛度均較高），從而有效承受物料的重力等外部作用力。

2 橋式抓斗卸船機前大梁的結構分析

前大梁是橋式抓斗卸船機的關鍵組成部分，此處以1600t/h卸船機為例，對其應用特點展開分析：

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

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

（3）在前大梁結構中，各主梁均設置為箱型截面梁結構，由于平行四邊形存在不穩定的特點，有必要在大梁內按照特定的間距依次設置橫隔板，借助此類構件，有效提高大梁的穩定性。通常，間距根據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，具體視實際情況在該區間內做靈活的調整。為給電氣設備的安裝以及后續檢維修工作的開展創設便捷的條件，在加工橫隔板時，分別留設矩形孔，最小凈高度1.3m，孔的寬度0.7m；厚度方面，由于橫隔板并非關鍵的受力結構，因此無需特意增加厚度，通常8mm的厚度設置標準便能夠滿足要求。對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，必須加強受力分析，避免受力異常。根據結構特點，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定性，在箱形截面梁處設適量縱筋，現階段應用較為廣泛的是“L”型縱筋，具體根據前大梁的結構特點選取合適的規格并控制好縱筋的數量。

3 卸船機前大梁撓度變形

國外某煤電站項目，在該碼頭的硬件配套中，1600t/h橋式抓斗卸船機為關鍵裝置，數量為2臺。其中，1號橋式抓斗卸船機額定卸船效率1600t/h，平均利用率超50%，資源效用價值得到有效的發揮。但隨著使用時間的延長，卸船機受長期負荷、高溫高鹽霧及潮濕空氣等因素的影響，部分金屬構件有腐蝕、變形問題，其中最為明顯的部分為前大梁處，有較大幅度的下撓變形現象。針對前大梁下撓變形質量缺陷做深入的分析，以鉸點為起點，向海側按照2.5m的間距依次設置測點并編號。以大梁鉸點為基準點，將該部分的前大梁上表面視為參考高度，在此條件下檢測，明確測點的水平度，具體內容如表1所示。

表1 前大梁左右兩側的水平度檢測數據

根據要求，前大梁在非作業狀態下的預拱度為(1．4～1．6)S/1000mm（S為前大梁有效工作懸臂長）。結合表1的檢測數據做對比分析，發現大梁鉸點至拉桿鉸點段所有測點的撓度均為負值，并且各自的程度不盡相同，其中以右側測點6最為特殊，檢測數據顯示該點位的下撓度達到-51mm，并不能達到箱梁上撓要求，若直接將設備投入使用，極有可能誘發質量、安全等層面的問題。因此，有必要以起重機前大梁的質量缺陷為立足點，對其采取檢維修、更換措施。

4 橋式抓斗卸船機前大梁撓度修復的具體方法

橋式抓斗卸船機已經經過長時間的使用，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，針對存在問題的部分采取維修措施，從根本上處理前大梁下撓變形問題。基本思路是：對大梁拉桿的長度做適當的調整，協調好拉桿鉸點的分布位置，使其在左右兩側大梁同一水平面處；在前大梁撓度修復中，采取的是外力張拉、火攻矯正和腹板加固定形三重措施。修復方案的具體操作要點，如下。

（1）適度調整拉桿的長度，檢查并控制左右側的拉桿鉸點的大梁面，理想狀態是兩者共處同一水平度上。（2）根據梯型架的結構特點，在其頂部掛設4個10t手拉葫蘆。為避免前大梁旁彎，采用到活動鋼性撐桿連接的方法，按5m的間距將桿件設置在兩個大梁間。（3）拉緊手拉葫蘆，適當向上抬起前大梁，經過檢查后掌握左右側前大梁的具體位置，經調整后使其在同一水平面。（4）對設置在前大梁兩側的腹板做加熱處理（儀器加熱，即專用烤槍），加熱區域規劃在箱梁圈筋處，加熱溫度500～600℃。前大梁腹板加熱時，適當調整手拉葫蘆的張緊度，目的在于確保其始終存在一個向上的力；按照要求完成修復操作后，使腹板自然冷卻，隨后松掉葫蘆。（5）除了修復外，還在前大梁兩側內底部設2條角鋼，增強結構的穩定性。

5 修復后的檢測以及實際效果分析

修復后組織檢測，確定前大梁兩側各測點的水平度，具體內容如表2所示。自修復以來，經過半年使用后，再次檢測水平度，此階段的數據如表3所示。

表3 使用半年后的水平度檢測數據

綜合分析修復完成后以及使用半年后的檢測數據，發現前大梁撓度無異常現象。對比發現，即便經過半年的使用，前大梁撓度也依然穩定在相對合理的區間內，意味著增加縱向加強筋（角鋼）的方式對于提高前大梁剛度而言具有重要作用，通過一系列修復措施的落實，卸船機金屬構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、穩定，未見開裂、變形問題，起升小車能夠正常運行，各項功能正常使用。由此說明，該項目中采取的前大梁撓度修復技術的綜合應用效果較好，具有可行性。

6 結語

綜上所述，橋式抓斗卸船機是現階段港口碼頭散貨卸船作業中的關鍵設備，但在長時間使用后，受內外部因素的影響易出現前大梁撓度變形問題，不利于正常生產。經過本文的分析，提出針對前大梁撓度變形問題的修復技術，項目的修復效果較好，前大梁撓度問題得到有效解決，涉及到的修復技術具有參考價值。