岸橋海運標準化設計的可行性研究

秦軒 國紅波 于婷婷

摘 要：為有效縮短設計和生產周期，提高岸橋海運的安全系數，提出在岸橋設備在海運階段前，結構設計階段中就引入海運載荷因素加以克服，避免主結構完成后返工。通過公式法和經驗值法確定海運三向加速度，建模模擬鋼結構受力情況，完成各類岸橋的海運綁扎進行規(guī)范化，系列化、標準化的三化設計。關鍵詞：岸橋；海運加速度；建模加載；海綁標準化圖紙設計DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.09.1870 前言

本文提出的岸橋場橋海運的標準化設計，可以有效縮短設計和生產周期，提高投標時運價的準確性，降低在生產階段增加額外成本的風險。以此滿足不同外部條件需求，從而提高公司產品的市場競爭力。 1 問題剖析

在以往的項目中，海綁設計環(huán)節(jié)基本與產品的設計周期脫節(jié)。直到選定運輸船后才能開始進行海綁工裝、鋼結構預制件的圖紙設計，因此會遇到鋼結構本身、鋼結構上的海綁預制件無法通過海運計算，必須重新加強，甚至更換的情況。造成了生產成本極大的浪費，甚至可能造成生產周期拖期。

2 模擬海運三向加速度的獲取及精確性確認

完成產品的海綁標準化設計核心問題在于設計初始階段（結構建模）中，如何能夠提前獲取合理的海運加速度參數。如果預估加速度過大，不僅增加鋼結構本身的重量，額外增加的輪壓還會對提高大車行走機構驅動選型要求。如果預估加速度過小，則完全無法起到作用，容易引發(fā)海運事故。綜上所述，設計人員提出公式法和經驗值法相結合以獲得最為合理的加速度。2.1 公式法

首先根據新項目在投標過程中選擇的運輸船進行加速度估值，比如新項目有兩臺A港的岸橋，根據其外形尺寸選定運輸船B完成運輸工作。

然后根據《GD008-97中國船級社海上拖航指南》（附錄1）《作用在支承件及綁扎部件上負荷的近似計算方法及強度標準》中第2節(jié)“作用在被拖船（物）內所載運貨物上的力計算中”為依據，制作出了《運輸船加速度速算表格》，將選定運輸船的參數及起重機的相應參數代入計算表格，獲得預估三向加速度數值。2.2 經驗值法

所謂經驗值法并非憑借個人經驗對單次的項目船運條件進行預估。而是依靠有大量可靠數據為基礎的專業(yè)數據庫作為參照，盡量對目標項目的預估船用加速度進行合理化修正。為此，技術人員搜集海西重機建廠以來所有港機產品項目，篩選所需要的數據，整合生成了《岸橋發(fā)運數據庫》和《運輸船數據庫》兩個數據庫。3 鋼結構建模及加載計算

結構工程師根據用戶提供的技術規(guī)格書和《起重機設計規(guī)范》，為岸橋建立模型后，將優(yōu)化海運加速度對模型進行加載。

由于所有的加速度不可能同時發(fā)生，所以根據它們所呈現的載荷組合是偏于保守的。并將海運中擬定計算風速也加入模型。建模中除岸橋自身鋼結構的受力以外，海陸側門框內部、聯系橫梁下部、前大梁與海側上橫梁三個常規(guī)的海綁受力綁扎點以及整機與甲板綁扎的剛性綁扎的受力分布均已被考慮，在建模加載以后，完成8類工況下整機鋼結構受理情況及應力圖分析，計算最大載荷及位置，獲得該產品海綁結構剛性綁扎件和柔性綁扎件的最大受力結果。4 岸橋類型與海運工況的歸類標準

海綁工裝件主要分為鋼結構預制件以及剛性綁扎工裝件兩類。

在上述建模計算中，可判斷出岸橋在海運過程中鋼結構的各個危險受力點，并通過相應的綁扎技術加以保護。但是岸橋作為大型非標項目，各個項目的岸橋的參數各不相同，一套標準化的海綁圖紙是無法涵蓋所有機型和海況的。因此要滿足標準化設計理念，需要對產品分類，結合海況航線組合，進行系列化設計。

技術人員將岸橋根據“前伸距50M軌距30M”的分水線歸為兩類，該標準以下的歸類為中小型岸橋；以上的歸類為大型岸橋。此外根據海運工況分為兩大類：近海短途和遠洋長途。由于在受載數據對比中發(fā)現，中小型岸橋的預制件本身受力在不同海況下變化相對較小。綜上所述，最后將系列化歸結成以下三個系列：

（1）中小型岸橋+近海短途/遠洋長途工況；（2）大型岸橋+近海短途工況；（3）大型岸橋+遠洋長途工況。5 海綁工裝件的標準化設計

在三大工況分類的基礎上。按照建模加載計算方法，確定各種工況下每一個重要受力點的最大受載情況，獲得精確地數據支持，在進行標準化工裝件設計。5.1 鋼結構預制件的標準化設計

根據第4章的三種分類，找出合適的標桿岸橋（詳見海西岸橋標準化設計）進行鋼結構預制件的標準化設計，形成海邦標準化圖紙及技術文件。在新產品主結構設計階段，根據標準圖紙及標準計算書，結合《岸橋發(fā)運數據庫》和《運輸船數據庫》，確定主結構需剛性固定、結構加強或增設吊耳位置，將此類結構設計至主結構中，避免主結構油漆后在進行焊接或返工。5.2 整機與甲板捆扎工裝件

區(qū)別于傳統海運撐桿的設計方法，針對三種類別工況，每個系列的撐桿不區(qū)分橫裝和縱裝，內側和外側，只分為45°和非45°兩種。45°撐桿無疑是受力最好的，適用A于所有施工空間足夠的地方。但考慮到船寬限制以及兩臺機間距限制是海運中的常見問題，因此非45°撐桿同樣必不可少。在設計圖紙中，每一系列中的非45°撐桿的角度均設置成自由值。在實際運用當中需二次設計。6 結論

綜上所述，通過可靠公式估算加速度、專業(yè)數據庫類比分析、有限元分析建模計算、專業(yè)工裝件及預制件系列化分類設計，實現了岸橋場橋等港口機械產品的海運捆扎標準化設計。

目前，本文所提出的方法已運用到了海西重機負責設計生產項目中，證明了此方法在實際操作的可行性。在未來，也將推廣到更多的項目及其他類型的產品中去。參考文獻：[1]GB/T 3811-2008 起重機設計規(guī)范[S].北京：中國標準出版社.2008.[2]GD008--97海上拖航指南[S].北京：中國船級社.1997，附錄1：30-34.作者簡介：秦軒（1983-），男，上海人，本科，工程師，研究方向：各類港口機械產品的設計、制造、安裝、海運。