（廣東省長大公路工程有限公司，廣東 廣州 510000）

港珠澳大橋非通航孔橋鋼箱梁吊裝關鍵設備研究

余瑋瑋

（廣東省長大公路工程有限公司，廣東 廣州 510000）

以港珠澳大橋非通航孔橋鋼箱梁吊裝為工程依托，對關鍵設備進行設計開發(fā)；主要介紹了3200t雙臂架變幅式起重船、鋼箱梁吊具和三維調節(jié)系統(tǒng)。3200t雙臂架變幅式起重船是目前國內起重量最大的雙臂架變幅式起重船，惡劣海況適應性強，技術先進，安全性高；鋼箱梁吊具采用桁架式結構設計，具有結構簡單、可靠、操作方便、受力均勻、起吊載荷大等特點；三維調節(jié)系統(tǒng)將X、Y、Z三個方向，六個自由度的調節(jié)集成為一體，采用PLC編程控制系統(tǒng)，精度高，安全性高，拆裝方便，極大地提高了施工效率。

鋼箱梁吊裝；起重船；吊具；三維調節(jié)系統(tǒng)

1 工程概況

港珠澳大橋是我國繼三峽工程、青藏鐵路之后又一重大基礎設施項目，是具有國家戰(zhàn)略意義的世界級跨海通道。其主體工程橋梁工程非通航孔橋段采用110m跨鋼箱連續(xù)梁橋，以通航孔橋為界，東側非通航孔橋里程樁號為K22+083～K27+253，跨徑組合7×(6×110)+(5×110)=5170m；西側非通航孔橋里程樁號為K28+247～K29+237，跨徑組合5×110+4×110=990m。單片鋼箱梁的最大吊重為2312t，最小吊重為1930t。采用3200T雙臂架變幅式起重機進行吊裝。

2 鋼箱梁吊裝施工方案

鋼箱梁制作完成后由大型平駁船運輸至橋位處，起重船拋錨就位，安裝好吊具并將吊具與鋼箱梁連接。通過絞錨移動起重船，將鋼箱梁吊至安裝位置上方，通過起重船吊臂變幅進行粗調，并下落至安裝位置，通過墩頂和臨時牛腿下的三維調節(jié)裝置，精確調整鋼箱梁的位置，然后連接鋼箱梁。非通航孔鋼箱梁吊裝示意見圖1。

圖1 非通航孔橋鋼箱梁吊裝示意圖

3 關鍵設備研究

港珠澳大橋地處伶仃洋海域，海況復雜，長時間直面風、流、浪多重作用，吊裝作業(yè)施工難度大，工程精度要求高，環(huán)保要求高，可替代設備資源有限。為保障吊裝作業(yè)的安全可靠性和安裝便利性，在此背景下，研發(fā)了3200t雙臂架變幅式起重船，鋼箱梁吊具，三維調節(jié)系統(tǒng)等一批關鍵設備。

3.1 3200t雙臂架變幅式起重船

3.1.1 起重船尺寸與規(guī)格

船體尺寸為110m×48m×8.4m，設計吃水4.8m，結構吃水6m。4只800t主吊鉤，額定起重能力3200t，起升高度100m，AC-14錨8只。

3.1.2 優(yōu)越性能體現(xiàn)

①目前國內起重量最大的雙臂架變幅式起重船，其液壓、電器設備均選用國際先進的設備。②整船配有先進的電控系統(tǒng)、安全保護系統(tǒng)等，高精度GPS輔助定位，惡劣海況適應性強，技術先進，能很好的滿足本工程大型鋼箱梁吊裝的需要。③采用8個錨，錨力強，保證船體平穩(wěn)，安全性高，配有短距離推進系統(tǒng)，移動就位方便，有利于提高施工效率。④該船通過船級社CCS認證，可拖航于無限航區(qū)，自帶污水處理設備，滿足本合同工程對施工環(huán)保的要求。3200t雙臂架變幅式起重船見圖2。

圖2 3200t雙臂架變幅式起重船示意圖

3.2 鋼箱梁吊具

鋼箱梁吊具共分為兩層，上層為一級吊具，下層為二級吊具。一級吊具總重175t，二級吊具總重500t。

3.2.1 一級吊具

一級吊具尺寸為24m×5.375m，鋼結構采用焊接結構，主要鋼結構材料均采用低合金高強度結構鋼Q345-B、Q460-C、Q620等。

吊具主要由無接頭繩圈、上梁、連接梁、支撐梁、拉桿組件、吊臂、下端澆鑄鋼絲繩索具等組成。

吊具通過無接頭繩圈對折使用，與起重船連接，無接頭繩圈分兩側布置，左側上梁和連接梁通過中間軸進行連接，此種方式有利于保證吊具承載均勻。支撐梁的下部為4個吊臂組件，用于連接索具。吊具的吊臂組件為上下層兩體結構，中間用銷軸連接。其中上端孔連接到支撐梁上，使吊臂組件整體可以左右擺動，用于滿足尺寸的吊具連接。當連接鋼箱梁時，鋼箱梁的吊點跨度比較大，吊臂將在兩個方向傾斜，吊臂的下端將向外側傾斜。為平衡吊臂傾斜對支撐梁吊耳的影響，設置了鋼拉桿組件，用于將兩個吊臂組件連接，平衡吊臂傾斜產生的分力。

3.3.2 二級吊具

二級吊具采用桁架式機構設計，具有結構簡單、可靠、操作方便、受力均勻、起吊載荷大等特點。

主要部件包括：桁架梁、調節(jié)梁、通用梁、鋼絲繩索具、滑輪等。

吊具與鋼箱梁間采用串聯(lián)滑輪連接，保證吊點受力均勻，不需對某一吊點單獨調節(jié)。同時為適應鋼箱梁變寬段吊裝要求，吊具下吊點設計成可移動式結構，方便吊點在寬度方向調整。針對鋼箱梁吊點布置情況，每間隔2.5m設置一吊點。由于各滑輪間采用一根鋼絲繩串聯(lián)連接，保證了各吊點受力均勻。下吊點串聯(lián)結構見圖3。

圖3 下吊點串聯(lián)結構示意圖

吊具寬度調節(jié)在兩桁架梁下弦桿間設連接梁，固定滑輪套在連接梁上，可沿梁左右移動。通過手輪帶動絲桿調節(jié)動滑輪位置，從而實現(xiàn)吊點在寬度方向的調節(jié)，以適應鋼箱梁變寬段吊裝要求，吊點寬度調節(jié)到位后用鎖緊裝置將定滑輪鎖緊，防止其在使用過程中發(fā)生移動。吊具寬度調節(jié)裝置見圖4。

圖4 吊具寬度調節(jié)裝置示意圖

3.3 三維調節(jié)系統(tǒng)

三維調節(jié)系統(tǒng)根據本項目需要進行專項設計，可滿足鋼箱梁精確對位的施工需要。

三維調節(jié)系統(tǒng)由三向千斤頂、臨時支座、液壓泵站、控制系統(tǒng)組成。三向千斤頂可進行X、Y、Z三個方向的調節(jié)，PLC編程控制。可對鋼箱梁等大型結構件的X、Y、Z三個維度、六個自由度進行精確定位。三向千斤頂規(guī)格參數(shù)見表1。

表1 三向千斤頂規(guī)格參數(shù)表

優(yōu)越性能體現(xiàn)：①三維調節(jié)系統(tǒng)將X、Y、Z三個方向的調節(jié)集成為一體，采用PLC編程控制系統(tǒng)，可通過“線控”或者“遙控”方式完成三維調控各個環(huán)節(jié)的動作，安全性高。②液壓系統(tǒng)均使用世界可靠品牌全進口零部件，設備品質高，傳感器可靠、靈敏度高，調節(jié)精度高，技術先進，可有效保證施工質量和各項施工控制指標。③三維調節(jié)系統(tǒng)采用四個單頂來調整物體在六自由度的精確定位的，特別是物體的原地旋轉是國內首創(chuàng)。④拆裝方便，有利于提高施工效率。操作簡單可靠，精度高，可精確至0.5mm。其高效性更可有效提高結構體定位連接作業(yè)的效率。整個系統(tǒng)精調過程耗時約30分鐘。

三維調節(jié)系統(tǒng)見圖5，三維自由度調整見圖6。

圖5 三維調節(jié)系統(tǒng)示意圖

4 結語

圖6 三維自由度調整示意圖

以港珠澳大橋非通航孔橋鋼箱梁吊裝為工程背景，詳細介紹了3200t雙臂架變幅式起重船、鋼箱梁吊具和三維調節(jié)系統(tǒng)三類關鍵設備的技術參數(shù)和優(yōu)越性，可為今后其他類似項目在關鍵設備的研發(fā)和選型方面提供有價值的借鑒參考。

[1]孟凡超，劉明虎，等.港珠澳大橋設計理念及橋梁創(chuàng)新技術[J].

TU61

：A

：1671-0711（2017）06（上）-0107-03