移动式起重机船用安装的设计

移动式起重机船用安装的设计　蠢瓣囊羹　餐　ｃ　ｒａ￣＠囊ｎ　雹　

Ｉ　－－ｔ－－　型建筑工程有时需要　水上超重作业的　比ｊ　－复杂　一Ｄａｖｉｄ　Ｄｕｅｒｒ　

进行岸边或水中的起　重作业，例如水面上　桥梁结构的建造、海洋运输项目　的部分工程、水上船只之间的货　物转移等。陆上作业和水上作业　之间有一条界线．一旦跨过这个　界线，就需要使用浮式起重机或　甲板起重机进行作业。当然有现　成的重型浮式起重机可用，但现　场常见的是将移动式起重机安装　到驳船上使用。本文所关注的就　是这类浮式起重机的安装和使用。　将移动式起重机安装到驳船　上使用，一共有四个步骤：　首先是选择起重机。常规的　起重机并不适合驳船上的作业，　所以在选择起重机的起重性能　时，要降级使用。　其次是选择驳船。驳船要足　够结实，能够支撑起重机的重　量，还要有足够的漂浮稳定性。　第三是起重机船用安装的设　计。这一工作涉及到造船工程和　结构工程的理论。　第四是设计某一特定安装作　业的起重量表。　实际上，海上起重作业和路　上起重作业起重机的选择完全相　同，无非就是在保证安全的前提　下，选择垂直方向的起重量和水　平方向上的作业幅度两个参数，　只不过海上作业的环境会改变这　两个参数。　首先，来看一下幅度。除了　要考虑起重臂变形等对幅度的影　响外，驳船本身也会影响到起重　机的性能。驳船在进行起重作业　时，总是将载荷装卸到邻近的平　台上，如另外一条船或码头上。　因此，作业的有效幅度是从船的　１８　ＣＲＡＮＥＳＴＯＤＡＹＣＨＩＮＡ　２００６年６期一２００６年８期　边缘算起的（见图１）。　驳船的宽度对计算驳船的稳　定性和起重作业时抗侧倾的能力　非常重要，这在以后会讨论，现在　只要记住起重机的作业能力受船　的长度和宽度影响这一条就行了。　因此，在审查起重作业的平面布　置时，一定要考虑到船的尺寸。　有效幅度只是起重机可以利　用的幅度，而起重性能表上的作　业幅度是从起重机的回转中心计　算的。　

一　图１　

维普资讯 http://www.cqvip.com 一　图３典型甲板结构　

一　图４典型横梁结构　

一　图５履带的载荷　

一　图２　

确认起重机的起重能力也许　很容易．也许根本不可能。有些　起重机制造商会给出用于船上作　业的起重性能表．根据起重机偏　离水平位置的角度分别给出起重　性能。有了这张性能表，就按照　起重作业时可能达到的最大角度　估算出起重量。　如果得不到船上作业的性能　表，起重性能的估算虽然不是不　可能的，起码也是非常困难的。　根据起重臂的长度和作业幅度，　船上起重作业的性能也许是陆上　性能的９０％，也许低于陆上性能　的５０％。　举例来说．图２是马尼托瓦　克配备７６ｍ长主臂的２２５０型起　重机的起重性能表。上面的曲　线是在陆上作业时的性能．而　下面的曲线是起重机倾斜３　时　的性能。对于用户来说，如果起　重机倾斜了一个角度．是没有　简单的方法决定起重量的．应　该和制造商协调决定起重性能。　虽然可以估计倾斜后起重机的　性能，但最好是把这个决定起　重机安全性能的困难工作交给　

装备最好的人去做。　选择安装起重机的驳船要从　两方面着手。首先．驳船的甲板　和内如Ｉ：１Ｐ仕Ｍ＝Ｉ构要能够支撑起重机的　载荷．其次是驳船的航　海性能问题。　最常见的用于起重　作业的平甲板钢制驳船　是这样的结构：甲板是由　沿船长度方向加强筋加　强的钢板　搭接在横梁或　驳船的仓壁上，见图４。　仓壁是加强的板墙，它把　船舱分割成若干个密闭　的防水隔段，而横梁则是连接甲　板、侧壁和底板的框架结构。　假设将一台汽车起重机安装　在驳船上作业。起重机所有的载　荷将作用在支脚盘上．而典型的　甲板结构是无法承担大型起重机　载荷的。所以，起重机的摆放位　置应能使支脚盘坐落在横梁的交　叉点或纵向墙板等硬点上．或将　钢制垫板放在支脚盘下．将载荷　传递给驳船的内部结构。　履带起重机也会遇到同样的　问题。放在驳船甲板上的履带起　重机将由若干个硬点支撑，如图　

ＣＲＡＮＥＳ　ＴＯＤＡＹ　ＣＨＩＮＡ　２００６年６期～２００６年８期－ｌ９　

维普资讯 http://www.cqvip.com Ｉ　＿　图６船宽对侧倾角　度的影响　

一　图７船宽对有效幅　度的影响　

一　图８机器的侧倾　（左）和纵倾　

５所示。履带起重机最好是沿船　的长度方向摆放　由于横梁的间　隔一般为１。５ｍ至３ｍ，履带可以　直接跨在三根以上的横梁上。　第二个选择驳船要考虑的因　素属于船的浮力特性范畴。驳船　的最大宽度对船的性能有很大的　影响。上面已经讨论过　船的最大　宽度影响起重机的有效幅度　见　图７。从这一方面上讲　有人可能　认为船的宽度越窄越好。但从另　

一方面上讲　船的最大宽度越宽　船的稳定性越好。而船的稳定性　极大地影响到起重机的性能　以　至受到地方法律或法规的约束。　还有一个重要的问题是如何　固定船上的起重机。世界各国都　没有相应的法规来定义固定起重　机的力应该怎样计算。但是，我们　可以通过起重机吊重时驳船的侧　倾和纵倾给出一个合理的设计值。　现在，我们还得在回到船的　浮力特性上来，看看在整个起重　机的起重范围内驳船的表现。当　甲板倾斜时，起重机和载荷的重　力将根据倾斜角的大小投影为与　甲板平行的力。为安全起见，可　以不考虑起重机与甲板之间的摩　擦力。我们的目的是根据固定起　重机的力求出垂直载荷的设计　值，但载荷的设计值往往是由经　验决定的。　如果船载起重机的起重作业　中还有较大的运动，必须要考虑　到动载的影响。然而除非是在海　上作业，否则这样的动载是很少　发生的。但是作为起重作业的限　制条件，还是应该避免运动中的　

２０　ＣＲＡＮＥＳ　ＴＯＤＡＹ　ＣＨＩＮＡ　２００６年６期一２００６年８期　

作业。　移动式起重机船用安装设计　的基本工作是建立一张起重量　表。大部分起重机的使用者从直　觉上就可以知道常规的起重量表　

不适合于安装在驳船上起重机的　作业。首先，当起重机起重和带　载回转时，驳船会不断地晃动，　不能作为常规起重量表所要求的　坚硬水平的支撑面”　其次，驳　

维普资讯 http://www.cqvip.com 船和起重机的运动将生成起重机设计　中没有考虑到的动载。　先来讨论一下偏离了水平的支撑　面。典型起重机的使用手册要求将起　重机调平到倾斜度不大于１％（约为　Ｏ．５７　）。而安装到驳船上的起重机却　会不停地变换侧倾角度和纵倾角度，　几乎不可能保持在１％的水平内，见　图８。问题是，怎样才能做出一张安　装在驳船上使用的起重机的起重量　表７简单的回答就是：根本就不做。　前面曾经说过，起重机的用户一般　是做不出起重机的起重量表的，其最主　要原因是大部分用户无法得到关于起重　机结构和机械强度的足够信息，且当起　重机倾斜时，许多零件的受力状况非常　不同。决定起重机的起重量需要关于所　有这些零件强度的详细知识。　有些起重机制造商能够提供某些　型号的起重机安装在驳船上作业的起　重量表。有了这张表，设计起重机的　船用安装就方便多了；没有这张表，就　只能求助于制造商了。　起重机和驳船的组合　常见的情况是，用户首先要提出　选用的起重机和驳船，分析并列出每　

一次起重作业的所有数据。这些数据　要包括每次作业的幅度与重量和起重　机的侧倾和纵倾角度。然后，将这些　信息提供给起重机制造商评估。这一　过程是很费时间的，特别是当开始设　定的参数不准确时。也许需要多次的　反复才能达到制造商可以接受的起重　机和驳船的组合。　船用起重机安装起重量表的最后　一个要点是，这些起重量表只是标明　了驳船倾斜时的起重量，不包括起重　机常规设计以外的任何动载。如果起　２２　ＣＲＡＮＥＳ　ＴＯＤＡＹ　ＣＨＩＮＡ　２００６年６期～２００６年８期　重机要在外水域作业．海浪将会引　起额外的动载荷，这就要求起重机　降级使用，并且要向起重机制造商　咨询才行。　当起重机牢固地安装到驳船上　且起重量表也已准备就绪，下一步　就该起重作业了。和陆上起重作业　一样，计划是起重作业成功的关　键，但这是水上作业的特殊计划。　最后还要强调几点：　１．驳船是会晃动的。当载荷被　提起来并回转时，重心的转移会引　起驳船向两侧和前后晃动。　２．船的晃动会影响到起重机的　幅度。起重机操作员必须知道这一　点，好做相应的补偿。　３．船晃动时，载荷会产生比陆上　作业更大的摆动。起重机操作员必须　意识到这一点，以便调整起重机的运　动，控制载荷的摆动。　４．最后，用户不能仅靠自己来　完成这样的起重作业。移动式起重　机在驳船上的作业没有制造商协助　提供起重机的起重量表，安全是无　法保证的。这个协助可以简单到提　供性能表，也可以请制造商提供特　定一次作业的专用性能表。　如果起重机在会有很大晃动的　工况下作业，必须考虑到动载的影　响。　

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