臺風(fēng)多發(fā)地區(qū)港機(jī)防風(fēng)設(shè)計(jì)

臺風(fēng)多發(fā)地區(qū)港機(jī)防風(fēng)設(shè)計(jì)?臺風(fēng)多發(fā)地區(qū)港機(jī)防風(fēng)設(shè)計(jì)梁業(yè)寶鋼湛江鋼鐵有限公司摘要：針對南方臺風(fēng)多發(fā)、風(fēng)災(zāi)強(qiáng)度較大的特點(diǎn)，在介紹目前港口機(jī)械防風(fēng)裝置的主要結(jié)構(gòu)型式及其優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)過去在防臺風(fēng)方面的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，提出了傳統(tǒng)防風(fēng)裝置的改進(jìn)方案，以及增加防風(fēng)斜拉索等新的防風(fēng)思路和解決辦法。關(guān)鍵詞：港機(jī)設(shè)備；防風(fēng)防臺；斜拉索；阻尼1前言近年來，由于氣候變化，超強(qiáng)臺風(fēng)頻繁襲擊我國南方地區(qū)，傳統(tǒng)的港機(jī)防風(fēng)方式已較難滿足超強(qiáng)臺風(fēng)的防風(fēng)防臺需要。2014年“威馬遜”、2015年“彩虹”、2016年“尼伯特”等超強(qiáng)臺風(fēng)給受災(zāi)港區(qū)造成了較大損失，其中南方某港區(qū)，在2015年“彩虹”臺風(fēng)中，多臺門座起重機(jī)、卸船機(jī)傾覆入海，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。因此，探討適宜超強(qiáng)臺風(fēng)環(huán)境的防風(fēng)設(shè)計(jì)措施很有必要。2港口機(jī)械防風(fēng)裝置的主要型式目前的港口機(jī)械，主要防風(fēng)裝置型式有輪邊制動器、防爬鐵鞋、防風(fēng)拉桿、夾軌器、錨定器等。輪邊制動器主要工作原理是，對車輪施加制動力矩，在風(fēng)力作用下，制動摩擦片與車輪之間產(chǎn)生相反的、阻止車輪滾動的摩擦阻力，達(dá)到將車輪滾動摩擦轉(zhuǎn)為滑動摩擦的目的。輪邊制動器一般只用于大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的被動車輪制動。防爬鐵鞋主要工作原理是，穿鎖在靠近車輪的鐵軌上，輪軌之間由滾動摩擦變?yōu)榛瑒幽Σ粒柚管囕喦斑M(jìn)，起制動防溜作用。防風(fēng)拉桿（索）主要由螺桿（鋼絲繩）、螺套、鎖緊螺母、銷軸和地錨等用具組成，用以抵抗臺風(fēng)作用于大型起重機(jī)時(shí)產(chǎn)生的上拔力。垂直使用時(shí)僅承受上拔力，與地面成角度使用時(shí)除能承受上拔力外還承受風(fēng)作用產(chǎn)生的水平力［1］。夾軌器主要工作原理是，通過夾鉗夾住軌道的兩側(cè)，與軌道產(chǎn)生摩擦力，從而起到抗風(fēng)作用。夾鉗一般通過重錘杠桿或彈簧力夾緊，靠液壓系統(tǒng)中油缸力松開。錨定裝置主要工作原理是，通過錨定插板插入碼頭面上的錨定坑，起到防止港機(jī)水平走動的作用。錨定插板插入錨定坑后，之間的間隙需要制作各種厚度的塞鐵填滿。3強(qiáng)臺風(fēng)對防風(fēng)裝置的破壞形式2015年“彩虹”臺風(fēng)造成南方某港區(qū)港機(jī)傾翻的防風(fēng)裝置破壞形式主要有以下6種，這也是目前多數(shù)港口機(jī)械防風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的值得探討地方：①拉桿（系纜）地面預(yù)埋破壞；②拉桿拉斷；③拉桿座子拉脫、拉桿座焊接箱梁處拉裂；④夾輪器、鐵鞋失效移動；⑤錨定坑撕裂；⑥夾軌器夾住軌道扭斷。根據(jù)現(xiàn)場的情況分析，夾輪器、鐵鞋在強(qiáng)臺風(fēng)狀態(tài)下的防爬效果并不明顯，夾輪器的摩擦面與輪面較為光滑，摩擦力低；鐵鞋在增強(qiáng)摩擦力方面的設(shè)計(jì)還需改進(jìn)。此外，由于防風(fēng)拉桿設(shè)置離大車本體太近，而且角度為垂直，防傾翻能力并不強(qiáng)。錨定插板插入錨定坑的深度方面，一是由于碼頭與港機(jī)設(shè)計(jì)并非同一單位，加上施工誤差等因素，對錨定插板與錨定坑立板的接觸長度沒有一個(gè)明確的要求，實(shí)際港機(jī)在插入碼頭錨定坑時(shí)深度高低不一，這也是多數(shù)港口設(shè)計(jì)、運(yùn)營單位和港機(jī)設(shè)計(jì)單位容易忽略的問題之一；二是錨定插板放下后，原則上需要用塞塊塞緊插板和錨定坑立板之間的間隙，但目前此間隙允許的最大數(shù)值并沒有相關(guān)的行業(yè)安裝標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范。這種情況下如果間隙過大，在防風(fēng)拉桿等裝置失效時(shí)，港機(jī)防風(fēng)錨定插板在強(qiáng)風(fēng)的作用下反復(fù)沖擊錨定坑，最終必將導(dǎo)致錨定坑被破壞失效。4適用于強(qiáng)臺風(fēng)地區(qū)的防風(fēng)加固設(shè)計(jì)方案探索4.1對傳統(tǒng)防風(fēng)裝置的改進(jìn)針對上述不足，在設(shè)計(jì)上做了改進(jìn):（1）加強(qiáng)預(yù)埋、錨定坑、拉桿設(shè)計(jì)。錨定坑用板由20mm改為30mm,并將支撐筋板由2塊增加到3塊。采用加粗拉桿（2500t/h卸船機(jī)由?60mm拉桿改為?80mm）,增加拉桿座筋板，加大預(yù)埋螺栓直徑和預(yù)埋深度，拉桿座焊接處箱梁內(nèi)部增加立板，以改善拉桿座和箱梁的受力情況，防止撕裂。（2）將鐵鞋改為長舌型，通過車輪壓鐵鞋舌增加摩擦力，棄用單靠鐵鞋弧面與輪緣貼緊的型式，鐵鞋上帶高強(qiáng)度螺栓對軌道進(jìn)行鎖緊［2］。目前很多港機(jī)上的鐵鞋，要么不是長舌型的，要么不帶螺栓或者螺栓數(shù)量、強(qiáng)度不夠。（3）按設(shè)計(jì)的抗風(fēng)風(fēng)速對各裝置受力進(jìn)行計(jì)算核驗(yàn)，計(jì)算核驗(yàn)錨定插板插入錨定坑的深度，確保上述設(shè)計(jì)滿足風(fēng)速要求。（4）考慮最薄的塞塊調(diào)整余量，在技術(shù)規(guī)程上把錨定插板與錨定坑立板之間的塞緊間隙規(guī)定為最大不超過3mm。4.2新增加防風(fēng)斜拉索設(shè)計(jì)為使設(shè)備達(dá)到能抵抗75m/s超強(qiáng)臺風(fēng)的設(shè)計(jì)要求（近年來發(fā)生的超強(qiáng)臺風(fēng)大多超過60m/s,2015年彩虹臺風(fēng)風(fēng)速67.2m/s），考慮到目前防風(fēng)拉桿上述設(shè)計(jì)受力上的缺點(diǎn)，提出了新增斜拉索方案（見圖1）。圖1斜拉索方案斜拉索設(shè)置在港機(jī)的4個(gè)角，每個(gè)角分別設(shè)置高位拉索和低位拉索各1根。防風(fēng)斜拉索的設(shè)置，一方面可以增大抗風(fēng)的力學(xué)阻尼系數(shù)，消除或減弱港機(jī)在受風(fēng)狀態(tài)下產(chǎn)生搖擺晃動甚至可能引起的共振；另一方面類似“電線桿斜拉線”一樣，使抗風(fēng)力矩更大，在抗傾翻方面起到比防風(fēng)拉桿更好的效果。在實(shí)際防風(fēng)操作上，斜拉索不可能完全繃直，而且拉索鋼絲繩有一定拉長韌性，所以斜拉索的作用主要還是在產(chǎn)生力學(xué)阻尼從而實(shí)現(xiàn)防傾翻；在防止大車滑移上，防風(fēng)拉桿、夾軌器、夾輪器、防爬鐵鞋等仍然具有存在的必要性。由于拉索自重較大，所以斜拉索的防風(fēng)拉緊操作是一個(gè)難題。設(shè)想可采取2種方法進(jìn)行改善：一種是利用液壓緊繩器，先把斜拉索和地錨用手拉葫蘆連接并拉到一定長度，之后利用手動液壓千斤頂一步步把斜拉索收緊后用大螺母鎖緊，此方法繁瑣、耗時(shí)耗力，但牢固可靠；另一種是直接用電動液壓拉桿的形式收緊，此方法優(yōu)點(diǎn)是快速，缺點(diǎn)是安裝工程較大，成本較高，且需考慮相關(guān)設(shè)施不干涉海側(cè)纜樁系纜。至于哪一種拉緊方法更加適合現(xiàn)場使用，有待進(jìn)一步探索論證。5結(jié)語港口設(shè)備防風(fēng)是一項(xiàng)長期持續(xù)的工作，不止在技術(shù)上，還在管理上。技術(shù)人員應(yīng)定期對防風(fēng)裝置進(jìn)行檢查，如對夾軌器定期做夾紙?jiān)囼?yàn)，每年臺風(fēng)季節(jié)到來前做防風(fēng)檢測試驗(yàn)等。在斜拉索的拉緊操作方面，除了上述的兩種方法之外，還應(yīng)研究探討更便捷、更可靠的方式。參考文獻(xiàn)：［1］包起帆，沈沨.港口大型起重機(jī)抵御風(fēng)害的安全措施［J］.起重運(yùn)輸機(jī)械.2006(11)：1-5.［2］洪福源.總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，研究對策，提高大型港口機(jī)械防臺能力［J］.港口科技動態(tài)，1997(09)：7-9.梁業(yè)：524072，廣東省湛江市東海島東簡鎮(zhèn)Anti-WindDesignofthePortEquipmentintheTyphoonProneAreaLiangYeBaosteelZhanjiangIron&SteelCo.,Ltd.Abstract：Accordingtothecharacteristicsofsouthareathattyphoonfrequentlyhappensandwindintensityisrelativelystrong,thispaperintroducesthemainstructureoftheanti-winddeviceoftheportequipment.Thenboththeadvantagesanddisadvantagesofthenoveldevicearediscussed.Bysummingupthepastexperienceofguardingagainsttyphoon,theauthorproposesanimprovementschemeforthetraditionalanti-winddevice.Italsoprovidesthenewanti-windsuggestionsuchasincreasingtheanti-windcableandthecorresp