港珠澳大桥人工岛副格陆地振沉试验吊装工艺及设计

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Abstract：The paper introduces the hoisting technology and design calculation for the vice cel land vibration-drivingtest at the artifcial island of Hong Kong-Zhuhai-Macau Bridge，and proposes new thought for the high-altitude extractionshackle pin，providing guidance for the similar working conditions。

Keywords：vice cel；vibration-driving；hoisting；technology and design我公司承揽了港珠澳大桥人工岛的副格振沉任务，副格是在两个钢圆筒之间形成的围合岛璧，以弥补钢圆筒筒壁之间不能紧密闭合的缺陷，确《起重运输机械》 2013(7)保沉桩的止水效果。该副格为世界最大，此项施工在国内没有先例，为确保施工的正厨行，需先在地质、标贯与海上施工基本相符的陆地上做- 103 - 模拟试验，以考察吊装工艺的可行性、振沉与土质的配合、副格的受力与锁口的止水效果等，本文主要阐述吊装工艺及设计。

1 试验方案描述在陆地上试验，将 3根 30 Il长带榫槽的定位桩呈等边三角形布置，打入地面以下 21 m，用两台汽车起重机将制作好的副格水平起吊到离地高度约0.5 m，吊副格下端的起重机停止起升，吊副格上端的起重机-边起钩-边转杆，直至将副格吊立垂直后，将吊下端的起重机松钩，拆除卸扣，吊上端的起重机将副格起吊到超过定位桩的高度后，对准定位桩上的榫槽，将副格插入定位桩的榫槽内，副格因为自重沉落到地面，过程中将副格的软连接逐-拆卸，副格 自沉到位后，将卸扣销轴从吊耳孔中抽出来，起重机起钩转向，吊装工作完成，再进行振沉、回填砂等工作。

2 副格吊装工艺设计2.1 副格的尺寸试验副格为 40 t的板式弧形焊接结构件，高度22 m，弦长约9.5 m，中间加9道纵肋和 1道弧形横肋，实际在海上振沉的副格高度为 32 m，质量约 60 t，见图 1。

2.2 副格吊耳位置的确定副格的吊装分水平起吊、完全离地后的垂直翻转和定位 3个步骤 (见图2)，在确定上、下吊耳位置时按截面方向和长度方向分别考虑。

2.2.1 长度方向吊耳位置的确定确定长度方向吊耳位置时需考虑 3个问题：水平起吊时副格的变形量和受力不能太大，副格在水平起吊转至垂直起吊时应顺畅无障碍；垂直吊装就位后下卸扣的拆卸应操作方便，初步定为离副格最下端处 1.2 m的位置，操作人员能够站在地面拆卸下吊耳；副格沿榫槽落至地面后上卸扣的拆卸应操作方便、安全可靠，初步将上吊耳定为副格最上端。

以上、下吊耳为支点，以副格 自重为均布载荷，不考虑动载荷，建立受力分析模型，如图 3所示，按试验副格高度 22 m计算得最大抗弯应力为7.1 MPa，最大下挠为61 mm，按振沉副格高度32 m计算得最大抗弯应力为 15.6 MPa，最大下挠- 104 - 。

/ 、、图 1 副格的尺寸图2 副格吊装顺序图3 副格长度方向受力模型为 295 mm。

2.2.2 截面方向吊耳位置的确定不考虑海面上风载和海浪涌动造成起重船的晃动等因素，最理想的状况是起吊时吊耳与副格截面方向的质心线重合，这样平移至定位处时，能基本保证副格的垂直度，减少吊装位置的调整，使副格得以靠自重顺利进入榫槽。

《起重运输机械》 2013(7) 弧形横肋对整体质心的影响很小，可以忽略不计，将副格等同于等截面件，在 Auto CAD软件中按比例画出截面图，形成面域，通过软件 自带的查询质量特性功能即可确定截面的质心点，对称布置确定副格质心线 (见图4)，在质心线附近局部强度大且不影响共振梁夹头位置的合适位置初定吊耳。

-， . I 质心图 4 副格质心线2.3 副格吊装工艺副格在水平起吊时的实际变形量由截面方向和长度方向的变形量矢量合成，但 由于副格有间断的软连接防止两侧 向外变形，在截面方向基本不用考虑两侧下挠力及变形，上述计算结果基本贴近受力合成状态，满足材料许用强度，说明初定的吊耳位置可行，由此确定副格的吊装工艺 ：上、下吊杠吊装示意见图5、6，其中左侧为水平吊状态，右侧为垂直吊状态。

量l ，5 tlg/ U lll-j----、- -- - - - - - - - - / 1.夹头位置 2.吊点位置 3.吊点中心线4、6、7、8.拉索 5.重心线图5 上吊杠吊装示意3 吊具的设计3.1 副格吊耳的设计根据吊装工艺，计算载荷时上吊耳按副格的全部质量考虑，下 吊耳按副格质量 的 1/2考虑，再乘以动载荷系数，分别计算各危险截面的拉应力、剪应力、吊装孔的局部挤压应力和焊缝的应力，确保计算结果小于材料的安全许用应力，并《起重运输机械》 2013(7)、/ f iz . j1.质心线 2.T形纵肋 3.吊钩 4.吊索5.吊杠 6.起重链组 7.固定吊点图6 下吊杠吊装示意根据受力需要设置加强板，加强板的厚度小于或等于吊耳板的厚度。

3.2 吊杠设计由于实际施工是在海面上，副格在插入榫槽后自沉到位后上端部距海平面还有近 20 m的高度，如何快速、安全地将卸扣销轴从 吊耳孔中抽出来成为-个难题，用起重船吊吊笼，不安全且不经济；用脚手架，工作量大且不安全；在副格上焊爬梯，工作量大且影响振沉效果。经过反复讨论，最后决定将起吊功能和抽取卸扣销轴功能糅合到上吊杠中，如图7所示，吊装前将卸扣销轴后端与拉索相连，通过导绳架落在地上，导绳架由上下两个球面鞋轮组成，中间留出空间过拉索，上吊杠卸扣销轴与吊耳相连，起重机通过钢丝绳吊起上吊杠将副格沿榫槽落至地面后，松钩约50 mm，使导绳轮中心与卸扣销轴基本在同-水平面上，地面人员向下拉动拉索，实现销轴与吊耳分离，该方法安全可靠、方便快速、经济可行。下吊杠只用于水平起吊和翻转，由吊杠、专用吊链和 DX型卸扣组成，无导绳架。在确定计算载荷时，上、下吊杠与上、下 吊耳分别对应，由于吊耳是-次性使用，吊杠是多次使用，吊杠的安全系数应选取大-些。

， / // / - ， ，/ Il ·图7 上吊杠滚筒混匀取料机水平挡轮改进廖 鸿武钢港务公司设备部 武汉 430082摘 要：介绍混匀取料机工作原理、组成，并分析了滚筒混匀取料机水平挡轮经常脱落的主要原因，提出了改进方案。

关键词：滚筒混匀取料机；水平挡轮；改进中图分类号：U653.928. 5 文献标识码：B 文章编号：1001-0785(2013)07-0106-03Abstract：The paper introduces the work principle and composition of the blending reclaimer，analyzes the major rea-sons for constant faling-ofs of horizontal catch wheel of the drum blending reclaimer，and puts forward the improved solu-tions。

Keywords：drum blending reclaimer；horizontal catch wheel；improvement0 前言滚筒式混匀取料机是武钢港务公司向烧结厂输送混匀矿的关键设备，主要由滚筒和滚筒驱动装置、料耙往复驱动装置、料耙及俯仰机构装置、受料带式输送机、行走台车、电缆卷筒、门架、润滑系统等组成，见图 1。

滚筒机构主要用来完成全断面取料，由简体、环筋和纵向筋、取料斗、托轮组和水平挡轮组以及驱动装置等组成，见图2和图3。

托轮组主要支承滚筒并通过滚筒上的滚道转动。水平挡轮的主要作用是防止滚筒横向移动，保障滚筒驱动销齿轮与销轴套正常啮合，由水平轮及支架组成。滚筒转动取料过程中，因粉矿粒度分布不均 (其中存有大块石头等杂物)以及滚筒自重 (1 500 kN)的影响，导致滚筒承受很大的横向冲击载荷，由2组水平挡轮组承受载荷，保图 1 滚筒式混匀取料机障滚筒在允许的区间范围内横向移动 (见图4)。

1 存在的问题原设计水平挡轮组，经常发生水平挡轮脱落，导致滚筒横向移动变化较大，销齿轮侧面与驱动端发生干涉，引起滚筒驱动装置销齿轮与滚筒驱4 实施效果及总结此工艺设计为副格的吊装提供了理论依据，在振沉试验中得到验证，并已在港珠澳大桥人工岛项目共计242片副格的施工中得到应用，效果很好，为我公司提前完成振沉任务奠定了良好的基础，同时也为类似大型钢结构件高空抽取销轴的工况提供了借鉴。