郭德強(qiáng)

潤(rùn)邦卡哥特科工業(yè)有限公司設(shè)計(jì)二室 江蘇太倉(cāng) 215400

1 風(fēng)災(zāi)破壞的成因

僅2018年就有多起暴風(fēng)引起的事故發(fā)生。2018年6月，國(guó)內(nèi)某碼頭遭遇12級(jí)暴風(fēng)襲擊，5臺(tái)岸橋倒塌，部分船只受損；2018年9月，第21號(hào)臺(tái)風(fēng)“飛燕”（瞬時(shí)風(fēng)速超過(guò)50m/s）在日本本州登陸，造成數(shù)臺(tái)岸橋倒塌；此外，還有意大利熱那亞、南非伊麗莎白港等多起暴風(fēng)事故。在這些事故中，岸橋處于工作狀態(tài)下時(shí)，錨定板尚未插入坑位，致使岸橋在暴風(fēng)下發(fā)生大車(chē)軌道方向滑移進(jìn)而失速（夾輪器或頂軌器只能保證車(chē)輪和軌道不發(fā)生相對(duì)滾動(dòng)），撞向相鄰岸橋或碼頭設(shè)施，造成機(jī)器損毀。在非工作狀態(tài)下，可分為防風(fēng)拉鎖和錨定板等防風(fēng)設(shè)備未及錨入坑位、防風(fēng)拉鎖和錨定板等防風(fēng)設(shè)備已錨入坑位這兩種情形。第一種情形發(fā)生過(guò)程類(lèi)似于工作狀態(tài)；第二種情形或是防風(fēng)拉鎖和碼頭預(yù)埋件被連根拔起，或是防風(fēng)拉鎖被拉斷[1]。

1.1 港口設(shè)計(jì)和起重機(jī)設(shè)計(jì)不協(xié)調(diào)

港口設(shè)計(jì)依據(jù)的規(guī)范和起重機(jī)設(shè)計(jì)依據(jù)的規(guī)范并不相同。通常碼頭基建分包商和起重機(jī)設(shè)備分包商是不同的公司，且兩家之間并無(wú)直接聯(lián)系，造成部分碼頭防風(fēng)地錨的承載能力和起重機(jī)防風(fēng)拉鎖的抗拉能力并不一致，特別是20世紀(jì)建成的老碼頭，在訂單增長(zhǎng)后采購(gòu)了新的更大參數(shù)的港機(jī)設(shè)備。

1.2 颶風(fēng)預(yù)報(bào)技術(shù)和碼頭颶風(fēng)應(yīng)急機(jī)制

暴風(fēng)的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)尚存在技術(shù)難點(diǎn)，依據(jù)雷達(dá)和衛(wèi)星很難捕捉到清晰的云圖，NASA使用全球鷹無(wú)人機(jī)在平流層觀測(cè)取得了不錯(cuò)的效果，但仍有誤報(bào)率。對(duì)于經(jīng)常發(fā)生暴風(fēng)襲擊的碼頭，應(yīng)建立一套規(guī)范化流程化的應(yīng)急機(jī)制，以避免人為因素造成的失誤。

2 起重機(jī)的防風(fēng)設(shè)計(jì)

2.1 加強(qiáng)鋼絲繩換繩工藝

（1）鋼絲繩的纏繞系統(tǒng)。由滑輪和鋼絲繩組成的用于改變力、速度和方向的組件稱為滑輪組卷繞系統(tǒng)。卷筒與貨物之間通過(guò)鋼絲繩構(gòu)成聯(lián)系，鋼絲繩依次通過(guò)各卷繞元件，形成卷繞系統(tǒng)。它能將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，并且還能改變運(yùn)動(dòng)傳遞的方向；參與著運(yùn)動(dòng)形式的轉(zhuǎn)換和能量的傳遞。卷筒繞出后，沿以下路徑纏繞：機(jī)器房后壁出繩罩——主起升機(jī)構(gòu)卷筒——后大梁尾部的傾轉(zhuǎn)/防掛艙系統(tǒng)滑輪——主小車(chē)架滑輪——吊具上架滑輪——返回主小車(chē)架滑輪——前大梁端部鋼絲繩夾繩板。

（2）單條鋼絲繩的換繩工藝。岸橋的起升鋼絲繩是要在大梁水平的狀態(tài)下進(jìn)行的，因此需要先對(duì)岸橋進(jìn)行落橋操作。落橋過(guò)程：俯仰機(jī)構(gòu)低速制動(dòng)器打開(kāi)——大梁上升0．1度——俯仰安全鉤抬鉤——前大梁拉銷(xiāo)與安全鉤分離——大梁下降——當(dāng)前大梁離開(kāi)安全鉤一定距離后，安全鉤恢復(fù)到正常狀態(tài)——前大梁落至水平。

換繩過(guò)程：①先把吊具放到地面，因?yàn)橐唁摻z繩完全放下，所以還需要繼續(xù)操作下降；②因?yàn)榇藭r(shí)吊具沒(méi)有發(fā)生位移，而起升機(jī)構(gòu)繼續(xù)下降，所以吊具卷盤(pán)的偏碼器和變頻器都會(huì)出現(xiàn)故障，報(bào)出吊具電纜卷盤(pán)變頻器編碼器斷線（PGO）故障、吊具電纜卷盤(pán)變頻器故障和吊具電纜卷盤(pán)起升允許故障；③關(guān)掉吊具電纜主電源開(kāi)關(guān)，保護(hù)吊具電纜卷盤(pán)的變頻器和電機(jī)。此時(shí)會(huì)報(bào)出吊具電纜卷盤(pán)主電源開(kāi)關(guān)故障，717程序里強(qiáng)制斷開(kāi)此信號(hào)，才能進(jìn)一步松繩；④以更換內(nèi)側(cè)的鋼絲繩為例（卷筒的B和C端為鋼絲繩的兩頭）；⑤把鋼絲繩放下之后，把B端和C端固定，把卷筒上的鋼絲繩尾端壓碼松開(kāi)，把纏繞在卷筒上的鋼絲繩退下放平。把新的鋼絲繩從機(jī)房的專(zhuān)用孔拉上來(lái)，跟舊鋼絲繩的B端繩尾連接起來(lái)（燒焊連接）。把C端從機(jī)房專(zhuān)用孔拉到岸橋底下，這時(shí)新的鋼絲繩就會(huì)跟著舊的鋼絲繩纏擾到后橋的防掛艙系統(tǒng)、小車(chē)、吊具、前橋的滑輪上。當(dāng)焊接處重新回到C端位置的時(shí)候，把舊的鋼絲繩切掉，把新的的鋼絲繩纏繞到卷筒上，壓緊卷筒上的壓碼（注意鋼絲繩纏繞在卷筒上的長(zhǎng)度，要跟卷筒上D端的長(zhǎng)度一樣，我們用纏繞的圈數(shù)來(lái)計(jì)算）。

2.2 防風(fēng)拉鎖的設(shè)計(jì)優(yōu)化

防風(fēng)拉鎖的作用是抵消暴風(fēng)時(shí)岸橋4個(gè)角的上拔力，是起重機(jī)抗暴風(fēng)最關(guān)鍵的部件，許多風(fēng)災(zāi)事故中防風(fēng)拉鎖或被拉斷，或是與碼頭錨樁一起被連根拔起。

（1）上拔力的計(jì)算。暴風(fēng)下的風(fēng)載荷決定了防風(fēng)拉鎖的設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度，其計(jì)算依據(jù)的不同標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范也有較大不同。在設(shè)計(jì)階段，用戶一般會(huì)直接給出最大風(fēng)速，設(shè)計(jì)者根據(jù)這個(gè)最大風(fēng)速計(jì)算鋼結(jié)構(gòu)或防風(fēng)拉鎖，并沒(méi)有差異性對(duì)待。實(shí)際上，防風(fēng)拉鎖是起重機(jī)傾覆與否最關(guān)鍵部件，針對(duì)防風(fēng)拉鎖適當(dāng)使用更為嚴(yán)格的規(guī)范并不像鋼結(jié)構(gòu)一樣顯著增加制造成本，而岸橋造價(jià)較高，一旦防風(fēng)拉鎖被拉斷便會(huì)是機(jī)毀人亡。所以，針對(duì)防風(fēng)拉鎖的設(shè)計(jì)應(yīng)用更嚴(yán)格的規(guī)范，從經(jīng)濟(jì)效益上考慮很具性價(jià)比[2]。

（2）防風(fēng)拉鎖結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)析。以往的岸橋體型較小，風(fēng)載荷也小，一般采用鋼絲繩套環(huán)式防風(fēng)拉鎖，鋼絲繩柔韌性好，能保證水平方向的自由度。然而，由于鋼絲繩抗拉能力有限，隨著船舶大型化，岸橋也隨之大型化，于是鋼絲繩開(kāi)始被高強(qiáng)鋼拉板所替代。

在一些碼頭和地區(qū)，防風(fēng)拉鎖的單角設(shè)計(jì)上拔力可達(dá)到1000t以上，這種情況下如果僅在一個(gè)角使用一根防風(fēng)拉鎖，會(huì)使防風(fēng)拉鎖體形巨大，不便于安裝和系固，更甚則可能與大車(chē)驅(qū)動(dòng)或大車(chē)平衡梁結(jié)構(gòu)干涉。所以，該情況下一個(gè)角需要使用一對(duì)防風(fēng)拉鎖，既能解決上述問(wèn)題，對(duì)結(jié)構(gòu)而言又能使兩邊受力均勻更有益。

一個(gè)角的兩只防風(fēng)拉鎖在起作用時(shí)受力不一定能均勻分配，有結(jié)構(gòu)誤差、碼頭預(yù)埋件誤差的原因，另外，左右兩根防風(fēng)拉鎖在受力作用時(shí)很難呈現(xiàn)與軌面完全垂直的理想狀態(tài)。因此，在一些風(fēng)災(zāi)事故中，往往是一邊的防風(fēng)拉鎖先開(kāi)始受力，一旦被拉斷后，另外一邊防風(fēng)拉鎖才開(kāi)始起作用，然后同樣被拉斷[3]。

圖1 防風(fēng)拉鎖與碼頭、下橫梁結(jié)構(gòu)的連接形式

3 結(jié)語(yǔ)

橋式起重機(jī)實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行是保證相關(guān)工作順利進(jìn)行的基礎(chǔ)。但受到各種因素的影響,起重機(jī)運(yùn)行期間會(huì)受到風(fēng)災(zāi)的影響，因此要求采取事故預(yù)防措施，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)降低的出現(xiàn)安全事故的概率，確保生產(chǎn)的有效性。