气囊搬运沉箱技术重点难点分析
结合码头施工经验，对气囊搬运技术的相关问题进行分析，重点介绍气囊技术参数选择、牵引系统控制、平移过程中 的纠偏、不规则沉箱重心计算和气囊的助浮问题。
关键词： 高压气裹气囊平移重心计算助浮
广东省粤电惠来(靖海)电厂一期工程煤码头及港池航道疏溲 工程位于广东省惠来县靖海镇，建设规模为7万吨级(结构为15万 吨级)泊位一个。煤码头单位工程采用9个独立墩组成重力墩式结 构。靠船平台长208米，码头面宽25米。靠船墩采用单件沉箱重 3010吨(尺寸为L26.5×B13.5×H20.8米)的钢筋混凝土矩形沉箱结 构，对于这些大型沉箱的预制、安装工艺采用预制厂预制、陆上气囊 托运至临时码头前沿进入半潜驳、由半潜驳运至基床进行安装的成 套工艺运用越来越广泛，因此高压气囊搬运技术在大型沉箱施工中 的应用成为现阶段成熟施工工艺，从实际施工中总结出气囊的技术 参数，重点对气囊的选用和助浮问题进行探讨。气囊搬运大型沉箱技术参数选择1.气囊直轻的选择随着大型沉箱的在国内重力式码头的不断应用，气囊平移沉箱的技术已经趋于成熟。在选择气囊作为平移沉箱时，不仅要考虑安全可靠，同时也要兼顾其经济性。根据众多参与沉箱平移的施工单位的实践经验，选择气囊直径 D=1000mm来进行沉箱平移出运， 技术成熟，操作安全性高，成本合适，配套设施(空气压缩机、压力表、充气管、连接件等)市场充足。2.在不同工作状态气囊高度的选择现有预制沉箱的底模处理方式有两种；第一种采用底模铺设型 钢或枕木，中间填冲砂，表层铺一层木板的方式，顶升沉箱时，气囊 的工作高度建议按40CM 考虑，方便撒除底模型钢或枕木有足够空间，平移沉箱时气囊的工作高度按30CM计算气囊的工作压力，搬 运时沉箱稳性高，沉箱重心低，安全性高；另外一种底模采用预留管 沟槽(一般高度为200MM),顶升沉箱时气囊的工作高度建议按 450MM 考虑，平移沉箱时气囊的工作高度按30CM 计算气囊的工作 压力。3.气素长度的计算气囊长度的选择是根据气囊的承载面长度和气囊公称直径而 定，气囊的承载面长度与沉箱的底板尺寸有关，按气囊在沉箱放置 方向计算长度，同时，应考虑气囊囊头伸出沉箱部分不宜过长， 一般伸长长度按略大于气囊直径计。气囊长度的计算公式为：L=La+2×0.866D式中L—气囊总长 (m)L—气囊承载面长度(m);D—气襄公称 直径(m) 。参见气囊结构示意图1
4.单个气囊承载力计算和出适沉辅所需气囊数量单个承载力计算公式：Q=PxSx1.03式 中 Q——单 个气囊承载力(kN);P—气囊内压力 (Mpa);S一气囊承载面积的投影面积，S=BL(m²);B一气囊承载力面宽度，B=π(D-Hy 2(m); 参见气鬻受压断面示意图2根据搬运的沉箱重量并考虑安全系数及气囊性能，即可计算出搬运单个沉箱时所需气囊数量。计算公式如下：N=KG/Q (个)式中 N—滚动气囊数量(个);K一系数，K=1.2~1.3;G—沉箱重量 (kN);Q—每个气囊体承载力(kN)。经计算得出搬运沉箱所需气囊数量N, 并考虑各气囊间的合理 净距(中心距A≤3m; 净距S≥0.5),如果沉箱底尺寸小于计算出的 搬运沉箱所需气囊 N 在满足气囊间的合理净距的条件下排列的需 要长度，则考虑采用合理数量的超高压气囊。另外气囊数量与沉箱 底模尺寸有关，如按计算后气囊数量和最小气囊间净距超过沉箱底 板的尺寸，要考虑采用适当数量的超高压气囊，从而相应减少气囊 总体数量，使沉箱底尺寸满足气囊排列合理净间距的需要。在具体 计算使用超高压气囊的数量时，计算由于使用超高压气囊搬运沉箱造成的搬运费用的增加，在施工成本、安全等多方比较最终选择 合理使用的超高压气囊的数量。牵引系统牵引系统的幸引工作包括正向牵引和反向牵引，正向牵引主要 是沉箱向前移动的动力，为了使沉箱保持平衡和防止沉箱向前移动 过快而造成失稳，故需设置反向牵引系统。以3000t沉箱为例，牵引系统采用2台JM-10型卷扬及其相应 的滑轮组(n=6), 拉力为2×90×0.82=147.6t能满足气囊起步的牵引 F=Nxf=3000×4%=120t的要求(其中摩檩系数f=3%~5%, 与气囊的 工作气压与地面的硬地化有关，根据以前的出运经验本项考虑取值 为4%。牵引速度宜控制在2mwmin内，出运时沉箱将正对半潜驳出 运，陆地转堆的牵引系统设置在陆地。1.地错、卷扬机牵引系统 图3 卷扬机牵引沉箱示意图
2.牵引力计算牵引力F=KQgf+KQVT式中F—搬运沉箱的牵引力/kN;Q—沉箱自重/tg—重力加速 度，g=10n/s2;f一气囊与地面的滚动摩擦系数，与地面情况和气囊 的工作高度有关， 一般取{=0.05;V—沉箱移动速度/m-s-1;T—起动 时间(从0至设计移动速度);K—安全系数，取 K=1.2。气囊搬运沉箱过程中的纠偏在沉箱前移过程中，由于受偏心的影响和牵引系统对沉箱的作 用力很难控制在始终保持平衡状态，故会造成沉箱在横向和纵向上 的偏位问题。在沉箱前移过程中，每前移1~2m,即测量沉箱的偏移 量，从而不断采取措施对沉箱进行纠偏，防止沉箱因偏移量过大面 难以纠正。总结以往施工经验，有效的沉箱纠偏措施在下面逐项说 明：调整气囊的倾斜度。在沉箱行进过程中，将气囊摆斜一个适当 的角度(可根据经验确定，约为1/40)。根据滚杠搬移工作原理，沉箱 在牵引力的作用下就会以气囊中心为原点，产生一个小角度的旋 转，从而起到一定的纠偏效果。调整牵引及溜尾4条钢丝绳的拉力，通过短时的不同受力来进 行沉箱的纠偏。在这项工作中，指挥人员要利用以往的施工经验，及 时判断钢丝绳的松紧程度，保证4条钢丝绳不超负荷使用，确保安 全作业。这种方法进行纠偏，在沉箱行进2米过程中可达到20- 30cm的纠偏效果。不规则沉箱的重心计算重心与物体的平衡、物体的运动以及构件的内力分布是密切相 关的。在陆上托运沉箱前移过程中，为了沉箱搬运的稳定，钢丝绳拥绑沉箱的高度位置要低于沉箱重心，另外气囊的摆放应根据沉箱重 心位置对称放置，以利气囊受力均衡，移动不偏位，因此计算沉箱重 心位置是一项关键工作。不规则沉箱的重心位置对于拖运过程中的 平衡问题的分析起着举足轻重的作用。下面根据是合力矩定理对于不规则沉箱的重心计算。先从一般性问题进行分析。如图4所示，取直角坐标系Oxyz,其 中z 轴平行于物体的重力，将物体分割成许多微小部分，其中某一 微小部分 Mi 的重力为Wi,其作用点的坐标为xi,yi、zi,设物体的重 心以 C表示，重心的坐标为xC,yC,zC。 图4求物体重心示意图物体的重力为W=EW;应用合力矩定理，分别求物体的重力对 x、y轴的矩，有(1)由式(1)即可求得重心的坐标x、Fe。为了求坐标x, 可将物体固 结在坐标系中，随坐标系一起绕x轴旋转90°,使y 轴铅垂向下。这 时，重力W 与Wi都平行于y 轴，并与y 轴同向，如图4中带箭头的 虚线所示。然后对x轴应用合力矩定理，有-W=-ZWa (2)由式(1)和(2)得到物体重心C的坐标公式为式(3)
(3)
(4)
对于工程中不规则沉箱的寻求重心问题，可以利用图形组合法 求出重心，以方便计算。 一般不规则沉箱是有几个规则的易计算出 重心位置的简单形体组成的，因此可利用规则形体的组合求出不规 则沉箱的重心从而方便计算，相应的也就把计算中的积分问题转化 为简单的加减乘除计算。把沉箱看作是均质的，单位体积的重量γ=常量。以 Vi表示看 作是其中一个规则形体 Mi的体积，以V=ZVi 表示整个物体的体 积，xi表示其中一个规则形体的形心，则有和，代人式(3),得式(4), 沉箱的重心位置即得出。气囊助浮需要技术参数计算现有大型船舶发展很快，深水码头泊位吨位越来越大，相应重 力码头沉箱的预制高度越来越高，这势必增加沉箱的浮运难度，浮 船坞或半潜驳要求的下潜深度加深，要求开挖下潜坑的深度也相应 加深，而下潜坑在一些施工现场不具备深水条件(或开挖更深的下 潜坑造价过高),在这种情况必须考虑借助气囊对沉箱助浮，减少沉 箱的吃水深度，滴足浮运要求。
声明：以上有关船用气囊和橡胶护舷的资料部分会青岛永泰长荣工厂技术资料，也有网络上搜集下载所得，本着气囊护舷行业资料共享的精神，我们拿出来分享，如有侵权，请联系0532-84592888删除，谢谢
页:
[1]