重大型钢引桥吊装装置的设计研究

重大型钢引桥吊装装置的设计研究

徐东日 ,孙保花

山东港口日照船机有限公司钢结构工程公司  山东港湾建设集团有限公司日照分公司  

摘要  在日照港岚山港区30万吨级原油码头三期工程中，钢引桥共计3跨,每跨重量为880吨，总结以往的钢桥吊装施工经验，钢引桥吊装每跨需要15h，且安装完成后，如需调整将更加费时费力且安全工作无法保障，在整个工程工期中存在较大的施工困难。为保证工程进度、保障吊装安全、节约施工成本，研究出一种适合海上吊装的吊装设备来解决钢引桥的吊装问题。实践证明本技术具有实用性、安全性、高效性、环保经济、节能降耗的特点，且该关键技术在保证安全生产方面效果显著。

关键词钢引桥  吊装抱箍  

正文

1、工程概况

日照港岚山港区30万吨级原油码头三期工程，位于日照港岚山港区中作业区原油码头区内，建设1个30万吨级原油泊位以及相应配套设施，码头长418m，由1座工作平台、2个靠船墩、6个系缆墩及人行桥组成。码头平台墩、靠船墩、系缆墩均采用重力墩式沉箱结构。码头平面呈蝶型布置，码头中部布置工作平台，工作平台两侧对称布置2个靠船墩和6个系缆墩，码头平台、靠船墩及系缆墩、与相邻工程的系缆墩由人行桥连接，码头与后方陆域通过引桥连接。钢引桥共计3跨,码头与引桥呈“T”型布置，引桥之间布置2个引桥墩、1个控制楼平台墩。其吊装荷载重量详见下表：1#钢引桥，跨径*桥宽80.8m*11.6m，单跨重量876.1t，桥自重671.8t、脚手架、管道及管架84.3t,吊索具120吨；2#钢引桥，跨径*桥宽80.8m*11.6m，单跨重量877.3t，桥自重671.8t、脚手架、管道及管架85.5t,吊索具120吨；3#钢引桥，跨径*桥宽80.8m*11.6m，单跨重量877.3t，桥自重671.8t、脚手架、管道及管架85.5t, 吊索具120吨。

2、2、研究过程

2.1 理论基础

本次针对海上钢结构预制构件研制一种安全、方便、实用的吊装辅助装置。旨在改进以往施工中所用吊装装置存在的缺点，减少施工过程中的安全隐患，节约施工成本，提高施工的安全系数。

2.2 研究条件

日照港岚山港区30万吨级原油码头三期工程钢引桥吊装工程就是一个典型的海上钢构件吊装案例，借鉴以往30万吨一期、二期的施工经验，施工过程中船舶挂钩、摘钩需要在钢引桥构件上搭建较高的脚手架，施工作业时间较长，人员操作十分不安全。如何安全降本的解决工作人员上下脚手架且方便构件挂钩和摘钩是我们面临的一个重要问题，山东港湾建设集团有限公司日照港岚山港区30万吨级原油码头三期工程项目部在总结以往施工经验的基础上，开展技术攻关和工艺研发，经大连理工大学土木建筑设计研究院安全核算，对海上引桥吊安装设备和工艺进行创新优化，经工程实践和总结，形成了《重大型钢引桥吊装装置的设计研究》课题。采用拱肋包裹兜底吊装施工工艺，优化平衡梁和吊索具，根据吊装重量以及安装高度，选择东南起九号起重船（1100t固定臂架浮吊)  承担吊装任务，经业主监理审定，本课题大大减少了船吊施工难度，降低了安全风险，并且保证了施工质量。

2.3 技术方案

重大型钢引桥吊装装置的设计研究：与大连理工大学签订设计验算合同，确保其安全系数达标，优化平衡梁和吊索具，将托架包裹拱肋，用兜底吊装施工工艺，大大减少了船吊施工难度，降低了安全风险，并且保证了施工质量，节约了施工成本。项目确定采用Q355-B50mm厚钢板制作吊耳板，Q355-B32mm厚钢板制作弧形面板，Q355-B20mm厚钢板制作加劲肋版，吊索具采用80吨卸扣和直径84钢丝绳，组合成钢引桥吊装抱箍装置，按照钢引桥的吊点形状，制作成弧形结构形式，使挂、摘钩在吊点处完成，既不用脚手架搭设至吊梁处，也方便了人员挂、摘钩。

2.3.2技术要点

吊装设备的研制需要解决吊耳板的承重、弧形面板的受力、加劲肋板的支撑以及吊装钢丝绳和扣件的规格尺寸等问题。根据受力计算及现场实地考察，各分部装置的受力即材料使用具体如下：

1、吊耳板：截取1900*1200*50mmQ355-B50mm厚钢板2块，根据设计图及放样图下料，将下料好的吊耳板在车床上镗孔，制作1859*1138*50mm  4块，1859*1100*50mm  4块，吊耳孔孔壁光滑，能够自由安装销轴，经验算具有相应承载力，确保各项指标达到要求。

2、弧形面板装置：截取2200*1800*32mm Q355-B32mm厚钢板1块，2000*1500*10mm橡胶板1块，根据设计图纸及放样图纸进行下料并煨弯制作成与拱肋一致的弧度要求，尺寸为2146*1700*32mm 1块，经验算具有相应承载力，确保各项指标达到要求。

3、加劲肋板：按照尺寸截取300*1800*20mm Q355-B20mm厚钢板3块、1700*900*30mm Q355-B20mm厚钢板2块，制作抱箍装置加劲肋板，根据设计图纸及放样图纸进行下料，并满焊焊接在弧形面板外侧对应位置上；尺寸为200*1700*20mm 3块 1675*808*3mm 2块。

4、吊索具：根据抱箍装置和吊耳孔尺寸要求，根据钢引桥吊装重量经试验人员验算，确保安全系数达标，选择80吨弓形卸扣4个，Ø84型10.7m钢丝绳2根，可承载200t吊装重量，满足承重要求。

3、研究成果

3.1成果应用领域

本装置有较强的实用性及安全性，适用于海上吊装预制构件的施工作业，尤其是大跨度拱式钢箱梁，以及同工况条件下的其它类似离岸式码头上部钢结构的施工。

3.2成果性能指标

2020年8月上旬，课题小组对吊安装装置的效果情况进行了效果检查，本装置主要试验于日照港岚山港区30万吨级原油码头三期工程钢引桥吊安装工程现场中。根据现场效果确认，抱箍装置使用后，钢引桥吊装安装安全、高效，可节省工作时间、材料费用和人工，具体安全、质量、经济效益、社会效益指标如下：。

3.2.1安全性能指标：

根据现场效果确认，钢抱箍装置使用后，降低了脚手架的搭设高度，人员在吊点处即完成挂钩和摘钩，满足施工需求，达到提高施工安全系数的目标。

3.2.2施工质量分析

相对传统的吊装工艺，该装置不会对成品钢引桥造成二次破坏，确保了钢引桥本体结构的保护。

3.2.3经济效益指标：

第一跨钢引桥安装时间8.7天，第二、三跨钢引桥安装时间分别为4.7天，共计18.1天，约节省费用109.42万元，经济效益明显。

3.2.4社会效益分析

本课题优化和创新了引桥整体吊装结构的设计和应用的施工工艺和方法，能够满足800吨以下钢构件吊装要求，施工过程中产生的废弃物及垃圾较少，环保效益较高。同时，一定程度上解决了常规施工方式存在的弊端，能为同类工程提供有益指导和借鉴，具有很好的推广应用前景。

3.3应用效果

日照港岚山港区30万吨级原油码头三期工程钢引桥吊装工程施工过程中，使用钢抱箍装置，安全高效的完成了施工，移动便捷，满足了施工需求，节省费用约110万元，经济及社会效益显著。

4、结论

实践证明该装置的应用大大提高并改善了钢引桥吊、安装的安全系数，取得了明显的经济效益和社会效益，为公司安全、成本有效控制做出了贡献。

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