青島永泰長榮
標(biāo)題: 氣囊搬運(yùn)沉箱技術(shù)重點(diǎn)難點(diǎn)分析 [打印本頁]
作者: 永泰長榮 時間: 2023-12-30 17:38
標(biāo)題: 氣囊搬運(yùn)沉箱技術(shù)重點(diǎn)難點(diǎn)分析
結(jié)合碼頭施工經(jīng)驗，對氣囊搬運(yùn)技術(shù)的相關(guān)問題進(jìn)行分析，重點(diǎn)介紹氣囊技術(shù)參數(shù)選擇、牽引系統(tǒng)控制、平移過程中 的糾偏、不規(guī)則沉箱重心計算和氣囊的助浮問題。
關(guān)鍵詞： 高壓氣裹氣囊平移重心計算助浮
廣東省粵電惠來(靖海)電廠一期工程煤碼頭及港池航道疏溲 工程位于廣東省惠來縣靖海鎮(zhèn)，建設(shè)規(guī)模為7萬噸級(結(jié)構(gòu)為15萬 噸級)泊位一個。煤碼頭單位工程采用9個獨(dú)立墩組成重力墩式結(jié) 構(gòu)。靠船平臺長208米，碼頭面寬25米?？看詹捎脝渭料渲?3010噸(尺寸為L26.5×B13.5×H20.8米)的鋼筋混凝土矩形沉箱結(jié) 構(gòu)，對于這些大型沉箱的預(yù)制、安裝工藝采用預(yù)制廠預(yù)制、陸上氣囊 托運(yùn)至臨時碼頭前沿進(jìn)入半潛駁、由半潛駁運(yùn)至基床進(jìn)行安裝的成 套工藝運(yùn)用越來越廣泛，因此高壓氣囊搬運(yùn)技術(shù)在大型沉箱施工中 的應(yīng)用成為現(xiàn)階段成熟施工工藝，從實際施工中總結(jié)出氣囊的技術(shù) 參數(shù)，重點(diǎn)對氣囊的選用和助浮問題進(jìn)行探討。
氣囊搬運(yùn)大型沉箱技術(shù)參數(shù)選擇
1.氣囊直輕的選擇
隨著大型沉箱的在國內(nèi)重力式碼頭的不斷應(yīng)用，氣囊平移沉箱 的技術(shù)已經(jīng)趨于成熟。在選擇氣囊作為平移沉箱時，不僅要考慮安 全可靠，同時也要兼顧其經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)眾多參與沉箱平移的施工單 位的實踐經(jīng)驗，選擇氣囊直徑 D=1000mm 來進(jìn)行沉箱平移出運(yùn)， 技術(shù)成熟，操作安全性高，成本合適，配套設(shè)施(空氣壓縮機(jī)、壓力 表、充氣管、連接件等)市場充足。
2.在不同工作狀態(tài)氣囊高度的選擇
現(xiàn)有預(yù)制沉箱的底模處理方式有兩種；第一種采用底模鋪設(shè)型 鋼或枕木，中間填沖砂，表層鋪一層木板的方式，頂升沉箱時，氣囊 的工作高度建議按40CM 考慮，方便撒除底模型鋼或枕木有足夠空 間，平移沉箱時氣囊的工作高度按30CM計算氣囊的工作壓力，搬 運(yùn)時沉箱穩(wěn)性高，沉箱重心低，安全性高；另外一種底模采用預(yù)留管 溝槽(一般高度為200MM), 頂升沉箱時氣囊的工作高度建議按 450MM 考慮，平移沉箱時氣囊的工作高度按30CM 計算氣囊的工作 壓力。
3.氣素長度的計算
氣囊長度的選擇是根據(jù)氣囊的承載面長度和氣囊公稱直徑而 定，氣囊的承載面長度與沉箱的底板尺寸有關(guān)，按氣囊在沉箱放置 方向計算長度，同時，應(yīng)考慮氣囊囊頭伸出沉箱部分不宜過長， 一般
伸長長度按略大于氣囊直徑計。
氣囊長度的計算公式為：L=La+2×0.866D
式中L—?dú)饽铱傞L (m)L—?dú)饽页休d面長度(m);D—?dú)庀骞Q 直徑(m) 。參見氣囊結(jié)構(gòu)示意圖1
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4.單個氣囊承載力計算和出適沉輔所需氣囊數(shù)量
單個承載力計算
公式：Q=PxSx1.03
式 中 Q——單 個
氣囊承載力(kN ); P—
氣囊內(nèi)壓力 (Mpa );
S一氣囊承載面積的投
影面積，S=BL(m2);
B一氣囊承載力面
寬度，B=π(D-Hy 2(
m); 參見氣鬻受壓斷面
示意圖2
根據(jù)搬運(yùn)的沉箱
重量并考慮安全系數(shù)
及氣囊性能，即可計算
出搬運(yùn)單個沉箱時所
需氣囊數(shù)量。計算公式
如下：N=KG/Q (個)
式中 N—滾動氣囊數(shù)量(個);K一系數(shù)，K=1.2~1.3;G—沉箱重量 (kN);Q—每個氣囊體承載力(kN)。
經(jīng)計算得出搬運(yùn)沉箱所需氣囊數(shù)量N, 并考慮各氣囊間的合理 凈距(中心距A≤3m; 凈距S≥0.5), 如果沉箱底尺寸小于計算出的 搬運(yùn)沉箱所需氣囊 N 在滿足氣囊間的合理凈距的條件下排列的需 要長度，則考慮采用合理數(shù)量的超高壓氣囊。另外氣囊數(shù)量與沉箱 底模尺寸有關(guān)，如按計算后氣囊數(shù)量和最小氣囊間凈距超過沉箱底 板的尺寸，要考慮采用適當(dāng)數(shù)量的超高壓氣囊，從而相應(yīng)減少氣囊 總體數(shù)量，使沉箱底尺寸滿足氣囊排列合理凈間距的需要。在具體 計算使用超高壓氣囊的數(shù)量時，計算由于使用超高壓氣囊搬運(yùn)沉箱造成的搬運(yùn)費(fèi)用的增加，在施工成本、安全等多方比較最終選擇 合理使用的超高壓氣囊的數(shù)量。
牽引系統(tǒng)
牽引系統(tǒng)的幸引工作包括正向牽引和反向牽引，正向牽引主要 是沉箱向前移動的動力，為了使沉箱保持平衡和防止沉箱向前移動 過快而造成失穩(wěn)，故需設(shè)置反向牽引系統(tǒng)。
以3000t沉箱為例，牽引系統(tǒng)采用2臺JM-10型卷揚(yáng)及其相應(yīng) 的滑輪組(n=6), 拉力為2×90×0.82=147.6t能滿足氣囊起步的牽引 F=Nxf=3000×4%=120t的要求(其中摩檁系數(shù)f=3%~5%, 與氣囊的 工作氣壓與地面的硬地化有關(guān)，根據(jù)以前的出運(yùn)經(jīng)驗本項考慮取值 為4%。牽引速度宜控制在2mwmin內(nèi)，出運(yùn)時沉箱將正對半潛駁出 運(yùn)，陸地轉(zhuǎn)堆的牽引系統(tǒng)設(shè)置在陸地。
1.地錯、卷揚(yáng)機(jī)牽引系統(tǒng)
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圖3 卷揚(yáng)機(jī)牽引沉箱示意圖
2.牽引力計算
牽引力F=KQgf+KQVT
式中F—搬運(yùn)沉箱的牽引力/kN;Q—沉箱自重/tg—重力加速 度，g=10n/s2;f一氣囊與地面的滾動摩擦系數(shù)，與地面情況和氣囊 的工作高度有關(guān)， 一般取{=0.05;V—沉箱移動速度/m-s-1;T—起動 時間(從0至設(shè)計移動速度);K—安全系數(shù)，取 K=1.2。
氣囊搬運(yùn)沉箱過程中的糾偏
在沉箱前移過程中，由于受偏心的影響和牽引系統(tǒng)對沉箱的作 用力很難控制在始終保持平衡狀態(tài)，故會造成沉箱在橫向和縱向上 的偏位問題。在沉箱前移過程中，每前移1~2m,即測量沉箱的偏移 量，從而不斷采取措施對沉箱進(jìn)行糾偏，防止沉箱因偏移量過大面 難以糾正?？偨Y(jié)以往施工經(jīng)驗，有效的沉箱糾偏措施在下面逐項說 明：
調(diào)整氣囊的傾斜度。在沉箱行進(jìn)過程中，將氣囊擺斜一個適當(dāng) 的角度(可根據(jù)經(jīng)驗確定，約為1/40)。根據(jù)滾杠搬移工作原理，沉箱 在牽引力的作用下就會以氣囊中心為原點(diǎn)，產(chǎn)生一個小角度的旋 轉(zhuǎn)，從而起到一定的糾偏效果。
調(diào)整牽引及溜尾4條鋼絲繩的拉力，通過短時的不同受力來進(jìn) 行沉箱的糾偏。在這項工作中，指揮人員要利用以往的施工經(jīng)驗，及 時判斷鋼絲繩的松緊程度，保證4條鋼絲繩不超負(fù)荷使用，確保安 全作業(yè)。這種方法進(jìn)行糾偏，在沉箱行進(jìn)2米過程中可達(dá)到20- 30cm的糾偏效果。
不規(guī)則沉箱的重心計算
重心與物體的平衡、物體的運(yùn)動以及構(gòu)件的內(nèi)力分布是密切相 關(guān)的。在陸上托運(yùn)沉箱前移過程中，為了沉箱搬運(yùn)的穩(wěn)定，鋼絲繩擁
綁沉箱的高度位置要低于沉箱重心，另外氣囊的擺放應(yīng)根據(jù)沉箱重 心位置對稱放置，以利氣囊受力均衡，移動不偏位，因此計算沉箱重 心位置是一項關(guān)鍵工作。不規(guī)則沉箱的重心位置對于拖運(yùn)過程中的 平衡問題的分析起著舉足輕重的作用。
下面根據(jù)是合力矩定理對于不規(guī)則沉箱的重心計算。
先從一般性問題進(jìn)行分析。如圖4所示，取直角坐標(biāo)系Oxyz,其 中z 軸平行于物體的重力，將物體分割成許多微小部分，其中某一 微小部分 Mi 的重力為Wi,其作用點(diǎn)的坐標(biāo)為xi,yi、zi,設(shè)物體的重 心以 C表示，重心的坐標(biāo)為xC,yC,zC。
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圖4求物體重心示意圖
物體的重力為W=EW;
應(yīng)用合力矩定理，分別求物體的重力對 x、y軸的矩，有
(1)
由式(1)即可求得重心的坐標(biāo)x、Fe。為了求坐標(biāo)x, 可將物體固 結(jié)在坐標(biāo)系中，隨坐標(biāo)系一起繞x軸旋轉(zhuǎn)90°,使y 軸鉛垂向下。這 時，重力W 與Wi都平行于y 軸，并與y 軸同向，如圖4中帶箭頭的 虛線所示。然后對x軸應(yīng)用合力矩定理，有-W=-ZWa (2)
由式(1)和(2)得到物體重心C的坐標(biāo)公式為式(3)
對于工程中不規(guī)則沉箱的尋求重心問題，可以利用圖形組合法 求出重心，以方便計算。 一般不規(guī)則沉箱是有幾個規(guī)則的易計算出 重心位置的簡單形體組成的，因此可利用規(guī)則形體的組合求出不規(guī) 則沉箱的重心從而方便計算，相應(yīng)的也就把計算中的積分問題轉(zhuǎn)化 為簡單的加減乘除計算。
把沉箱看作是均質(zhì)的，單位體積的重量γ=常量。以 Vi表示看 作是其中一個規(guī)則形體 Mi的體積，以V=ZVi 表示整個物體的體 積，xi表示其中一個規(guī)則形體的形心，則有和，代人式(3),得式(4), 沉箱的重心位置即得出。
氣囊助浮需要技術(shù)參數(shù)計算
現(xiàn)有大型船舶發(fā)展很快，深水碼頭泊位噸位越來越大，相應(yīng)重 力碼頭沉箱的預(yù)制高度越來越高，這勢必增加沉箱的浮運(yùn)難度，浮 船塢或半潛駁要求的下潛深度加深，要求開挖下潛坑的深度也相應(yīng) 加深，而下潛坑在一些施工現(xiàn)場不具備深水條件(或開挖更深的下 潛坑造價過高),在這種情況必須考慮借助氣囊對沉箱助浮，減少沉 箱的吃水深度，滴足浮運(yùn)要求。
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聲明：以上有關(guān)船用氣囊和橡膠護(hù)舷的資料部分會青島永泰長榮工廠技術(shù)資料，也有網(wǎng)絡(luò)上搜集下載所得，本著氣囊護(hù)舷行業(yè)資料共享的精神，我們拿出來分享，如有侵權(quán)，請聯(lián)系0532-84592888刪除，謝謝
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