第七章 岸桥的金属结构
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第七章 岸桥的金属结构
第一节 金属结构的基本组成
岸桥起重机金属结构主要由以下几个部分组成：
（1）门框系统。门框是岸边集装箱起重机的主要构件，它分为海侧门框和陆侧门框两部分。海侧门框系统包括海侧门框立柱、上横梁、下横梁；陆侧门框系统包括陆侧门框立柱、上横梁、下横梁。
（2）梯形架。包括海侧梯形架、陆侧梯形架，有的情况下没有陆侧梯形架。
（3）大梁。包括前大梁、后大梁，两者之间用铰点连接。
（4）拉杆系统。包括前第一排拉杆、前第二排拉杆、后拉杆。
（5）门框连接系统。包括门框连接横梁、门框连接斜撑、门框上部水平撑杆。为了增加整个结构的刚性和便于整机运输，目前国际上已趋向于将门框系统、梯形架、门框连接系统及后中拉杆等之间的连接采用刚性焊连接处理。因此，我们也常将该整个组件通称为门架系统。这样，岸桥金属结构组成可以归纳为由门架系统、大梁、拉杆系统三大部分组成。常见的岸桥结构如图7－1－1所示。
第二节 结构型式及结构特点
一、门架
岸桥的门架有A型、H型和AH型3种结构型式，早期门架结构型式多为A型，随后又出现H型门架和AH型门架。
A型门架结构紧凑，其特点是海侧门架向陆侧门架倾斜，因而使前后大梁铰点可缩到码头岸线以内，可防止与船舶上层建筑相碰。在起重量不大的小轨距岸桥中，A型门架是比较适用的。
H型门架结构受轨距大小变化影响不大，其特点是海侧门框垂直。H型门架多用于海侧轨道与码头前沿的距离足够大的码头。
AH型门架是在H型门架的基础上，吸收了A型门架可防止大梁铰点与船舶上层建筑相碰的优点。虽然它和H型门架相比，制造工艺相对复杂些，但由于目前国际航运中起重机和船舶日益大型化，要求船与起重机有更大的相对净空，而用户又不愿过大地加大海侧轨道与码头前沿的距离，因此目前国际上广泛使用AH型门架。
图7－2－1是常见的几种门架形式。
图7－2－la）是典型的A型门架，图7－2－1b）是典型的H型门架，图7－2－1c）是典型的AH型门架，其他几种均是在这3种的基础上演变而来的。图7－2－1d）一般用在后伸距较大、机器房布置在陆侧轨道后侧的机型，它通过陆侧门框向后斜度的变化，减小后大梁承受的外力矩，又可减少后拉杆。其缺点是制造复杂，电梯及梯子平台布置困难较大。图7－2－1e）和图7－2－1f）一般用于轨距较大。起升高度较大的机型。这样处理，可使门框的斜撑缩短，长细比减小，提高斜撑抗风振的能力。图7－2－1g）一般用于需要将机房布置在靠近中部的机型上。这种型式整机稳定性较好，缺点是安装比较复杂。
图7－2－lh）一般用于轨距较小，起升高度大的机型。它通过多个斜撑杆布置的处理，加强门框的刚性，避免了用单斜撑布置（如图7－2－1c）时斜撑杆与水平线夹角过大的问题。
二、大梁结构
就总体结构而言，大梁主要有桁架式、板梁式、双箱梁式和单箱梁式等几种型式。
图7－2－2a）为典型的桁架式大梁。它的特点是大梁自重轻，风力影响小，对整机稳定性有利，码头轮压小；但其制造复杂，且杆件相互之间的节点是疲劳源，若处理不好将会影响整机的寿命。这种型式的大梁在轻型的集装箱起重机上采用较多，但随着码头走向专业化，新建或扩建的码头承载能力大为提高，故格架式大梁运用得愈来愈少。7－2－2b）为典型的板梁式结构。板梁式大梁的自重相对于单、双箱梁式结构重量轻，制造较桁架式简单。图 7－2－2c）为典型的双箱梁式。图7－2－2d）为典型的单箱梁式。7－2－2e）为另一种比较特殊的单箱梁形式。
下面就板梁式、双箱梁式、单箱梁式三者之间的结构特点作一个简单的比较。
（1）在同样起升高度的情况下，单箱梁和板梁式结构起重机整体高度一般要比双箱梁起重机高3m左右，如图所示，因而导致前两种形式的起重机的受风面积大，中心高，重量比较大，风力产生的倾覆力矩大，对起重机的稳定性不利。
（2）单箱梁一般梁面宽度约4m，板梁宽度约5.5m，由于小车悬挂在梁的外侧，限制了大梁的加宽。尽管如此，但由于随着起重机的参数大型化，特别是外伸距已从80年代的35m左右迅速发展到现在的55～65m，大梁的长宽比还是比较大，在大车方向的惯性力和风力作用下，为保持侧向稳定，它们无法采用像双箱梁广泛采用的双铰点结构，而这种双铰点结构对于保证小车轨道接头时的平稳性和对铰点的维修远优于单铰点。
（3）单箱梁和板梁结构的小车布置形式多为悬挂式，如大梁悬臂刚度不够，在特殊外载如挂舱载荷作用下，小车轮会呈倒八字形，影响运行平稳性。此外，由于小车为下悬挂式，驱动力与其重心间有一段距离。在起制动时，较易使小车产生啃轨现象。
（4）对设备维修的影响。单箱梁和板梁式的小车是悬挂在轨道下，而双箱梁小车是在轨道上，检修人员很容易到达检视处。因此双箱梁的维修要比单箱梁和板梁悬挂式小车方便。
三、拉杆
正如前面所述，起重机有前后拉杆之分。后拉杆为固定的，而前拉杆为适应前大梁的俯仰，是铰接可折叠的。后拉杆的形式有各种各样。ZPMC制造的产品中，后拉杆有管结构、箱梁结构、H形结构、单板结构和桥梁钢缆结构。前拉杆多为单板或H形结构也有采用箱梁结构。
图7－2－4a）为箱形结构拉杆；图7－2－4b）为H形结构拉杆。
由于拉杆是非常重要的断裂危险构件（简称FCM构件），所以要有足够的强度和可靠度（通过疲劳计算来考核），要对所有焊缝进行无损探伤。
第三节 大梁双铰点结构
前后大梁的铰点分单铰点和双铰点两种。
单铰点是指前后大梁铰接只有一个铰点。该铰点既是工作铰点，又是大梁俯仰铰点。由于只有一个铰点，考虑到要实现两种功能要求，这样通常该铰点只能布置在紧靠小车轨道接头的下面位置，为避免干涉，该轨道接头的接缝，只能沿高度方向斜切。当小车运行到大梁海侧时，大梁要绕该单铰点转动，使小车轨道在接头处的间隙发生变化。因此轨道在接头处势必保留较大的间隙。这样，小车在运行经过该铰点时，必定会产生冲击。
另外，单铰点的维修也很困难。一旦铰点处的轴承或轴需要维修更换，则需要采用大的辅助设备，将前大梁作用力释放。
双铰点的型式通常是指前后大梁铰接分别在两个不同标高处布置一个相互独立的铰点。根据其位置的高低，分别称为上铰点和下铰点。下铰点的布置高度非常接近轨道接头，上铰点的高度则远离轨道接头。大梁水平工作时，小车运行到大梁海测，大梁绕下铰点转动，而上铰点此时自由，使小车轨道在接头处的间隙变化最小。当大梁俯仰时，大梁则绕上铰点转动，下铰点放开。由于上铰点远离轨道接头，并且在轨道接头之上，所以轨道接头的形式可以多种多样，不会出现单铰点经常发生干涉的问题。
另外，由于上下铰点功能明确，所以双铰点的维修是很方便的。一旦上铰点处的轴承或轴需要维修更换，则将大梁置水平即可维修；若下铰点的轴要维修，则将大梁仰起即可。所有维修不需要大的辅助设备。
双铰点的典型示意图见图7－3－1。
图7-3-1 双铰点的典型示意图
思考题：
1、大梁的结构有哪几种类型以及各种类型的特点？
2、岸桥起重机金属结构主要有哪几个部分组成？
