45吨-26米内河轻型岸桥选型及结构优化设计文献综述
2020-04-15 16:53:16
1.1我国港口水运发展现状
岸桥又称为岸边起重机,是用来在岸边对船舶上的集装箱进行装卸的起重设备。岸桥包括大型、超大型岸桥和小型、轻型岸桥。大型、超大型岸桥一般用于大型海港、适于对大型、超大型的集装箱海运船舶进行装卸。小型、轻型岸桥一般用于内河码头,对内河运输的小型集装箱船舶进行装卸。建国初期,新中国只有大概 200 多个港口泊位,主要分布在沿海城市,并且大多数是通用件杂货码头泊位,港口码头上基本没有专门的装卸设备,港口货物的装卸主要由人力完成[1]。20世纪70年代后期、80年代初期,我国加快了建设速度,实现了跨越式的发展,港口水运领域也有了较为显著的发展。自 20世纪 90 年代后期工业化时期以来,跨国公司大量涌现,使生产资源在全球范围内进行配置,国与国之间的贸易大多采用海上运输,港口成为物流综合服务链的重要环节。经过半个多世纪的规划、探索及建设,特别是改革开放以来,我国港口进行了大规模的开发扩展,使得我国港口建设出现了较为深刻的变化,并最终形成了围绕长三角、珠三角、渤海湾及东南、西南沿海等五大地区的规模化、集约化发展的沿海区域港口集群[1]。
1.2岸边集装箱桥式起重机(岸桥)的现状
国际贸易中,绝大部分的物资运输均是通过大型货轮装卸集装箱来完成的。大型货轮与陆地之间的纽带是那些众多的港口起重机械,而岸边集装箱起重机(岸桥)就是其中之一。我国海岸线绵长,而且大江大河较多,拥有数量较多的沿海沿江码头;随着国家经济的高速发展,相应的港口机械——岸桥数量也逐渐增多。早在 2003 年时,我国的集装箱吞吐量已经成为世界第一[1],据有关研究者的统计,中国吞吐量前六的港口均位列世界前十大吞吐量港口之中。每年在全国范围内都会发生多起因为起重机的而引发的重大安全事故。查阅《2005-2013 特种设备典型事故案例集》[3],在 2013 年,全国起重机安全事故有 61 起,起数和死亡人数在所有特种设备事故中所占比数较大。查阅国家质量监督检验检疫总局发布最新全国特种设备安全状况情况的通报,在 2016 年,虽然全国发生的特种设备事故整体数量虽然得到有效减少,但是起重机事故不减反增,多达 94 起,起数和死亡人数占特种设备事故比增加到 40.43%、51.67%。如此触目惊心的数据,使得国家有关部门和科研机构越来越关注起重机的安全状况。
由于作业需求,岸边集装箱起重机经常需要一天二十四小时不间断地工作,而且岸桥均处于江边或者海边,工作环境复杂,这样使得岸桥的钢结构处于盐雾腐蚀环境并经常受交变载荷的作用,容易导致结构破坏。岸桥是由大量的钢材焊接而成,在制造环节——焊接过程中,受到很多客观因素的影响,众多焊缝中不可避免会有一些焊缝存在缺陷。而这些焊接缺陷在交变载荷和腐蚀环境下会成为破坏源,并逐渐扩展,最终发生破坏。因此优化设计45吨-26米内河轻型岸桥选型及结构迫在眉睫,具有重要的实际应用价值。
从提高装卸效率出发,岸桥正向着更加高效化、智能化、自动化的方向发展。目前集装箱起重机的主要发展方向集中在以下几个方面,即集装箱起重机单机自动化与高效率化,结构轻型化和良好的防偏摆控制等。具体为[4]:
(1)采用新型的设计计算方法,即电子计算机辅助设计(CAD)与制造(CAM)技术,对集装箱起重机的结构及性能参数进行优化设计;
(2)岸桥结构轻型化,以适应内河的集装箱运输船;
(3)提高岸桥可靠性,使其经久耐用,即提高其使用寿命;
(4)注意人机工效学应用,向操作简便、环境舒适、减少司机疲劳方面发展;