集裝箱船綁扎橋立式總組技術研究

李 毅，任海兵，鄒振山，莊亞龍，單玉林

(1.揚州中遠海運重工有限公司，江蘇 揚州 225200；2.江蘇大洋海洋裝備有限公司，江蘇 泰興 225453)

0 引言

大型集裝箱船作為國內外大型貨運船舶造船企業的主力型產品，因其特有的標準化貨物運輸模式，相較于散貨船有著更為復雜的貨艙系統。集裝箱船的綁扎及堆放系統主要由貨艙內的導軌架、堆錐、扭鎖及貨艙以上的大艙艙口蓋、箱柱、綁扎橋、箱腳底座、扭鎖、花籃螺絲和接長桿等組成，其中：貨艙以上箱柱、艙口蓋和綁扎橋在安裝時采用一體化安裝，兼顧彼此，對于建造精度有著更高的要求。綁扎橋是綁扎及堆放系統的重要組成部分，相較于導軌架、艙口蓋和箱柱等，有著復雜程度更甚、制作難度更大、安裝精度要求更高的特點。

9 400 TEU集裝箱船主要建造周期包括了設計及現場的生產建造，船廠通常會面臨工期緊、船東專業要求高、建造難度大，以及分段生產壓力和分段堆場壓力均非常大的問題。為使總組場地分段有序、按節拍流轉，實現總組，可以嘗試改變傳統的大型舾裝件綁扎橋總組方式，由臥式總組改為立式總組。為此，本文以9 400 TEU集裝箱船為例，分析了制作和總組大型集裝箱船綁扎橋需要面對的困難，以及立式總組胎架本身的強度問題，研究了綁扎橋立式總組的方法，最后對比了立式總組和臥式總組的成效。

1 可行性分析

1.1 分段劃分

由于外協廠家附近河道閘口的限制，單榀48 m寬、11 m高的綁扎橋被等分為5個9.5 m寬、11 m高的綁扎橋分段。單船共計有20榀綁扎橋、100個綁扎橋分段。

1.2 堆場壓力

由于船廠同期合龍9 400 TEU集裝箱船的2艘整船及第3艘船的半船，外協廠家需在首制船全船貫通前的一個半月將分段陸續駁運到堆場，在2個月的周期內陸續提供至少2.5艘船共計250個綁扎橋分段。短期如此大的綁扎橋分段供給量，加之廠內其他船型分段供給量也非常大，導致各大分段堆場堆積密集、流轉不暢，船廠堆場壓力較大。

1.3 總組場地壓力

9 400 TEU集裝箱船共有7個大貨艙，分隔為17個12.19 m×2.43 m×2.59 m(長×寬×高)的集裝箱貨艙，基本每2個集裝箱貨艙需通過1個雙面安裝導軌架的(上建前后和機艙艉部除外)橫隔艙分隔。由于分段結構強度偏弱且分段寬度、高度方向尺寸較大，因而每個橫隔艙又分為左、右2個分段。橫隔艙在堆放時為臥式堆放，加之其他各區位的幾百個分段，占用了大量的塢內和塢邊的堆放與總組場地，導致留給綁扎橋的堆放和總組空間十分有限。

1.4 綁扎橋結構特點

利用9 400 TEU集裝箱船綁扎橋剪力板和垂直方管構成結構主體，因而垂向強度很高。由于該綁扎橋無斜拉式的方管結構，故其在48 m船寬方向的水平抗彎能力較差，因而在平臥起吊至半空翻轉90°的過程中會產生旁彎變形，且該旁彎變形為非完全彈性變形，存在局部發生不可逆形變的可能。

1.5 風壓校核

江蘇地區的基本風壓為400 Pa，按3倍估算最大風壓為1 200 Pa，根據DIN 18800標準確認焊縫應力。該胎架主要受力為垂向的壓力和受風彎矩。胎架鋼材等級為GL-A級，厚度大于25 mm，最低屈服強度為220 MPa。綁扎橋作用在胎架上的強度為重量除以受力面積，約為1 MPa，因此胎架在垂向受力余度很大，可忽略。對于受風彎矩的影響，可將綁扎件簡化為僅受彎矩的工字梁。通過計算可知，該工字梁的焊縫許用應力比較值為170 MPa，而最大風壓1 200 Pa對工字梁根部所形成的應力約為3 MPa，對比可知，此影響也基本可以忽略。因此，該胎架在強度方面是安全穩定的。

1.6 立式總組預期優勢

以38 m總組場地范圍為例，立式總組可實現同時總組12部綁扎橋，而臥式總組技術只能在此范圍內總組2.5部綁扎橋，場地可節約近80%，并且可減少一次吊裝翻身過程中產生的旁彎變形及焊接和打磨工作量。

2 實現立式總組技術的具體步驟

綁扎橋立式總組胎架各構件包括條形胎架、框架靠山、方管卡箍、靠山支撐及壓重塢墩，見圖1和圖2。胎架主要構件的相互關系為：條形胎架焊接在總組場地的預埋鐵上，框架靠山焊接固定在條形胎架上，靠山支撐焊接固定在框架靠山內側。各構件的安裝順序為：先安裝固定條形胎架，再將框架靠山、靠山支撐和方管卡箍的組合體一同安裝固定到條形胎架上；當綁扎橋固定到胎架上時，綁扎橋將力逐層傳向方管卡箍，由方管卡箍沿框架從上向下傳遞到條形胎架上，最后從條形胎架傳遞到地表預埋鐵進行分解。正式吊裝綁扎橋前，首先在條形胎架兩端放置壓重塢墩進行壓重，降低整個胎架的重心；當綁扎橋吊裝到總組胎架上時，利用方管卡箍將綁扎橋上垂直的方管進行鎖緊固定，穩定整個胎架系統，實現綁扎橋立式總組的目標。

船廠可以按以下步驟完成綁扎橋的立式總組。

2.1 使用庫存麻點板

廠內庫存的麻點板、麻點管和場地廢料板切割下料后，按照立式總組技術的圖紙要求，先在場地進行預劃線，劃線后進行胎架安裝和焊接。

圖1 綁扎橋立式總組胎架側視圖

圖2 條形胎架俯視圖

2.2 上胎前測量

綁扎橋在上胎立式總組前，首先應按圖紙要求進行上胎前檢測，明確來貨尺寸與完工的檢測報告是否吻合，同時應檢查在轉運階段有無發生變形；若局部產生變形，則應在上胎前及時調整。

2.3 吊裝階段注意事項

按照搭載的需求，分批次吊裝綁扎橋分段到立式總組胎架上。在綁扎橋片體吊裝時，一旦龍門吊(或塔吊)將綁扎橋分段吊裝到位后，應及時安裝工裝卡馬，將綁扎橋分段固定牢固，此時龍門吊方可松鉤。整個吊裝過程需特別注意：綁扎橋分段與分段之間、綁扎橋分段與胎架的立式槽鋼框架之間均需用馬板封焊固定。

2.4 胎架階段調整

(1)預固定結束后，根據綁扎橋的結構詳圖及精度控制要求，在立式總組胎架上通過油壓千斤頂和手拉葫蘆配合調整上下、左右、前后的平整度，使其滿足水平和垂直度要求。

(2)完成調整工作后可以進行報驗。報驗通過后便可繼續完成5個分段之間4道合龍縱縫的焊接和打磨工作。

(3)在吊裝上船前，需先根據船上艙口圍板頂板的平整度預先割除綁扎橋方管下口的余量。

(4)余量割除后，先用龍門吊將吊裝鋼絲繩預拉緊。鋼絲繩張緊確認后，可以松開綁扎橋與立式總組胎架間的剛性束縛，吊裝上船。

3 立式總組與臥式總組的成效對比

綁扎橋采用立式總組方式，方法可行，安全有效，不僅可以極大緩解分段堆場和總組場地壓力，還能夠防止吊裝過程中產生的變形。通過合理規劃場地和設計胎架，順利實現了9 400 TEU系列船的綁扎橋的立式總組。立式總組與臥式總組的成效對比分析見表1。

表1 立式總組與臥式總組的成效對比分析

4 結論

(1)通過實船的驗證，集裝箱船綁扎橋立式總組技術可以大幅節約總組場地，具有安全性好、調整精度高及可壓縮總組周期等優勢，切實提高了大型集裝箱船的建造效率。

(2)本技術還可避免綁扎橋總組后吊裝上船時，整體翻身90°產生的大量旁彎變形，大幅減輕了船上調整工作量，實現了“船上作業船下做，高空作業低空做”的工序前移目標；且通過合理設計吊點，將綁扎橋自帶的綁扎眼板有效利用起來，無需增加任何額外的總組吊耳即可將綁扎橋吊裝上船，大幅減少了吊耳安裝、割除、打磨和油漆破壞后的補涂等工作，大大壓縮了造船周期。