黃漢鋒（上海江南長興造船有限責(zé)任公司，上海 201204）

集裝箱船上層建筑整體吊裝強(qiáng)度分析

黃漢鋒
（上海江南長興造船有限責(zé)任公司，上海 201204）

現(xiàn)如今，集裝箱船舶越來越多也越來越大，在實(shí)際應(yīng)用中的范圍也越來越廣，隨之而來的是上層建筑也越來越大。在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用過程中，如何保證上層建筑吊裝時(shí)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度日益受到重視。對(duì)此，為了安全的對(duì)船舶上層建筑進(jìn)行整體吊裝，我們對(duì)原有的吊裝方案進(jìn)行一些改進(jìn)和研究，以保證新的方案能夠滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的需求，以求更好的為實(shí)際生產(chǎn)提供依據(jù)。

集裝箱船 整體吊裝 強(qiáng)度分析

近年來，船舶上層建筑的整體吊裝工藝逐步被人們認(rèn)可和接受，且被眾多的船廠應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中。船舶上層建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，分量較重，而且各項(xiàng)設(shè)備和儀器都已經(jīng)安裝完畢，所以整體吊裝時(shí)候的安全性必須要嚴(yán)格考慮，同時(shí)選擇良好的吊裝工藝。本文以特有的9400TEU集裝箱船整體吊裝為例進(jìn)行研究。

1 上層建筑整體吊裝簡介

9400 TEU集裝箱船的上層建筑共八層，分為15個(gè)分段，其體積大致為9m*48.2m*37.23m，如圖所示。集裝箱船的上層建筑主要包括結(jié)構(gòu)及舾裝，其機(jī)構(gòu)主要指的就是自身的船體，當(dāng)然還要包括相關(guān)的焊材等等；舾裝根據(jù)專業(yè)進(jìn)行劃分，主要包括管系、冷空通、電裝、甲裝、內(nèi)裝，此外還有涂裝重量等等。

2 集裝箱船上層建筑整體吊裝時(shí)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度需要注意的問題

集裝箱船上層建筑整體具有獨(dú)特的線形、開口結(jié)構(gòu)，整體吊裝時(shí)由于是兩臺(tái)600T龍門吊聯(lián)合吊裝，與以前的分開式吊裝有一些不同。因此，它的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和吊裝安全受力分析是非常值得我們關(guān)注的重要問題。

首先我們需要注意的是船舶上層建筑整體的載荷分布情況，重點(diǎn)關(guān)注上層建筑質(zhì)量和甲板分段敷料，內(nèi)舾裝件，外甲板舾裝件的重量。其次，選取合適的整體吊裝時(shí)的吊點(diǎn)、設(shè)計(jì)選擇適宜的起吊高度；再者，要加強(qiáng)槽鋼的承重能力，增加槽鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)力的傳輸渠道。最后，充分考慮集裝箱吊裝時(shí)的重量優(yōu)化因素，對(duì)結(jié)構(gòu)薄弱處進(jìn)行加強(qiáng)。

3 集裝箱船上層建筑整體吊裝時(shí)吊點(diǎn)的選擇、優(yōu)化與加強(qiáng)

圖1

圖2

該集裝箱船上層建筑的重量分布大致左右對(duì)稱，其重心也在船體的中心線上，所以在初次嘗試吊裝時(shí)我們將吊點(diǎn)選定在船體左右兩舷的外圍壁處且兩邊對(duì)稱，在左右兩舷各選擇8各吊點(diǎn)，結(jié)果在起吊時(shí)上層建筑的外圍發(fā)生變形、脫節(jié)且整個(gè)上層建筑發(fā)生整體傾斜。

研究發(fā)現(xiàn)，由于整體上層建筑的質(zhì)量非常大且我們選擇的吊點(diǎn)共有8個(gè)，結(jié)果8個(gè)吊點(diǎn)均有不同程度的與外圍壁脫離現(xiàn)象，提示吊點(diǎn)太少；上層建筑的外圍壁發(fā)生變形、脫節(jié)的原因在于外圍壁的厚度不夠，當(dāng)然這也與吊點(diǎn)周圍存在焊接區(qū)有關(guān)；至于吊裝時(shí)發(fā)生傾斜，則是由于吊裝時(shí)所用的鋼絲繩的夾角不相一致造成的。

針對(duì)上述情況，我們?cè)谛乱惠喌牡跹b過程中共設(shè)置32個(gè)吊點(diǎn)，并呈左右對(duì)稱分布，最大限度的將起吊時(shí)的受力均勻分配，另外，為了防止因上層建筑外圍壁太薄造成的影響，我們特意加厚了外圍板的板壁；同時(shí)加強(qiáng)焊接區(qū)域的加強(qiáng)；為了防止因鋼絲繩夾角造成的影響，我們?cè)谶m當(dāng)位置使用防傾肘板以抵消吊點(diǎn)在水平方向上的分力。此外，我們還對(duì)槽鋼進(jìn)行了加強(qiáng)，具體的措施如下：

首先通過8根通過8根雙綁槽鋼， 將C-DEKC、D-DECK、 EDECK連接起來， 通過此種形式的槽鋼設(shè)置，可以有效的增加結(jié)構(gòu)內(nèi)力的傳輸渠道，以減小門窗開孔處的應(yīng)力，如圖1所示。然后，通過8根雙綁槽鋼，將B-DEKC與A-DECK連接起來，通過此種形式的槽鋼設(shè)置，可以將力傳輸至圍壁結(jié)構(gòu)處，以減小A-DECK懸臂部分的變形，如圖2所示。

通過以上分析，我們可以看出在整體吊裝吊排下方起吊時(shí)所受到的瞬時(shí)應(yīng)力最大，通過連接槽鋼捆綁式吊裝可以將瞬時(shí)應(yīng)力傳輸?shù)綆讓蛹装逯g，有效的減小一點(diǎn)的瞬時(shí)應(yīng)力。同時(shí)，吊排下方圍壁板加厚減小了由于瞬時(shí)應(yīng)力所導(dǎo)致的圍壁板撕裂等情況的發(fā)生。

4 上層建筑整體吊裝與分為兩個(gè)總段吊裝的優(yōu)勢(shì)

在以往集裝箱船舶上層建筑吊裝設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中中我們經(jīng)常將上層建筑分為兩個(gè)總段來進(jìn)行吊裝，這樣就導(dǎo)致吊裝上船后結(jié)構(gòu)性工作要做兩塊，同時(shí)降低了船舶上層建筑的完整性，敷料，內(nèi)裝，電氣等工作不能做到完整。而通過對(duì)整體吊裝方案的研究和開發(fā)，我們能做到除主甲板以外各層甲板內(nèi)舾裝基本完工，絕緣，敷料，封板等都可以在總組平臺(tái)完成，這樣將后道工序盡量前移，大大減小了后期工作量，同時(shí)節(jié)約了大量的人工成本。因此，船舶上層建筑整體吊裝還將是以后新型船舶生產(chǎn)中重要的研究方向。

5 結(jié)語

現(xiàn)如今，整體集裝箱的上層建筑吊裝方式有很多，具體因上層建筑的整體受力與起重機(jī)的位置、吊裝高度等多種因素相關(guān)，只有在吊裝前做好上層建筑的的受力分析與計(jì)算，選定合理有效的受力分配結(jié)構(gòu)、吊裝高度以及正確的吊點(diǎn)，才能保證船舶上層建筑整體吊裝的安全性與穩(wěn)定性。

［1］中國船舶工業(yè)總工會(huì).船舶設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)［M］.北京:國防工業(yè)出版社，2000.

［2］機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

［3］張永昌.MSC.Nastrna有限元分析理論基礎(chǔ)與應(yīng)用［M］.北京:科學(xué)出版社，2004.