【正文】 定性、安全可靠性和施工經(jīng)濟(jì)性，因此，應(yīng)經(jīng)過(guò)慎重考慮和確定行走氣囊的擺放方式。因此，搬運(yùn)時(shí)氣囊布置方式的確定原則為：操作方便、均勻?qū)ΨQ擺放。這種面接觸滾動(dòng)的方法，減輕了重物接觸面局部的磨損，由于受力面積大、壓強(qiáng)小，使用時(shí)氣囊壓力一般僅為 ，也避免了大型構(gòu)件支墊面積小而對(duì)重物造成損壞，且對(duì)場(chǎng)地要求不高。中壓、高壓氣囊技術(shù)參數(shù)見(jiàn)下表3－1。氣囊壁結(jié)構(gòu)是整個(gè)行走氣囊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，要實(shí)現(xiàn)氣囊囊壁無(wú)接縫、各向強(qiáng)度均衡以及高的耐磨性能，通過(guò)單一純橡膠結(jié)構(gòu)、錦綸簾子布與橡膠復(fù)合結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能試驗(yàn)、磨損試驗(yàn)，選定了外層橡膠、錦綸簾子布、內(nèi)層橡膠3層組成的氣囊囊壁復(fù)合結(jié)構(gòu)。氣囊壁內(nèi)、外層橡膠的物理機(jī)械性能要滿足氣囊工作時(shí)的強(qiáng)度、硬度、伸長(zhǎng)率等要求，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)橡膠的各項(xiàng)機(jī)械性能規(guī)定如表3－2所示。氣囊的直徑愈大，價(jià)格愈高，氣囊的成本高；反之，氣囊的直徑愈小，允許的氣囊工作壓力愈大，同時(shí)對(duì)其配套設(shè)施(如：空壓機(jī)、壓力表、充氣管、連接件等)要求高，操作安全性降低。（4）氣囊長(zhǎng)度的選擇氣囊長(zhǎng)度是指氣囊囊體的長(zhǎng)度，不包括氣囊頭部分的尺寸。 行走氣囊數(shù)量的確定 根據(jù)搬運(yùn)的大型構(gòu)件重量并考慮安全系數(shù)及氣囊性能，即可計(jì)算出搬運(yùn)單個(gè)大型構(gòu)件時(shí)所需氣囊數(shù)量。卷?yè)P(yáng)機(jī)是牽引系統(tǒng)的動(dòng)力裝置，其動(dòng)力大小、安放位置直接關(guān)系到牽引系統(tǒng)的牽引能力，其安放位置需根據(jù)大型構(gòu)件的移動(dòng)方向布置在構(gòu)件的兩側(cè)。圖3－9中，牽引繩夾角是指牽引繩與移動(dòng)方向的夾角，其大小由卷?yè)P(yáng)機(jī)的位置和大型構(gòu)件的位置決定。 圖3－9 牽引裝置布置圖 牽引力的計(jì)算式中，F(xiàn)－搬運(yùn)沉箱的牽引力，kNG－沉箱自重，kNg－重力加速度，g=10f－氣囊與地面的滾動(dòng)摩擦系數(shù)，與地面情況和氣囊的工作高度有關(guān)，~V－沉箱移動(dòng)速度， T－起動(dòng)時(shí)間，從O至設(shè)計(jì)移動(dòng)速度k－安全系數(shù)，取 k= 氣囊搬運(yùn)實(shí)例分析在氣動(dòng)搬運(yùn)大型構(gòu)件時(shí)氣囊集群共同承受大型構(gòu)件的重量，為了確保搬運(yùn)安全，同一氣囊中各處負(fù)載必須均衡，不同氣囊間的負(fù)載也必須均衡，不能超過(guò)氣囊體剛度，否則易造成大型構(gòu)件的傾斜，影響搬運(yùn)的安全。當(dāng)箱梁橫移過(guò)程中，一條氣囊移出箱梁時(shí)狀態(tài)如圖3－10所示。3) 箱梁力學(xué)模型的建立以與箱梁底部垂直且通過(guò)箱梁重心的橫截面做箱梁平面力系，建立箱梁力學(xué)模型如下圖3－12所示：3－12 箱梁受力圖圖中－各氣囊對(duì)箱梁的起重力，kNG－箱梁自重，kNN－箱梁對(duì)氣囊的正壓力，kNf－箱梁的下滑力，kN箱梁與地面的水平夾角.(3) 氣囊起重力與起重高度的關(guān)系分析l)單條氣囊起重力與起重高度關(guān)系 =式中，F(xiàn)－氣囊起重力，kNH－氣囊起重高度，mmL－氣囊工作長(zhǎng)度，mmB－氣囊工作寬度，mmD－氣囊公稱直徑，mmP－氣囊工作壓力，MPa2) 單條氣囊起重力與起重高度增量△h關(guān)系分析3) 箱梁橫移出一只氣囊時(shí)的穩(wěn)定性校核在箱梁移動(dòng)過(guò)程中，采用卷?yè)P(yáng)機(jī)和滑輪組通過(guò)鋼絲繩牽引，移動(dòng)速度低，一般小于3m/min，同時(shí)，箱梁前后均進(jìn)行牽引，保障了箱梁以較均勻的速度前進(jìn)。(2)、。主要包括：(1)氣囊集群的布置方式直接影響系統(tǒng)的大小和能耗的多少，根據(jù)頂升出運(yùn)大型構(gòu)件的要求，首先需要確定氣囊集群的布置方式；(2)氣動(dòng)頂升系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是氣動(dòng)頂升工藝的基礎(chǔ)和平臺(tái)，頂升溝槽的詳細(xì)結(jié)構(gòu)直接影響整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，根據(jù)氣囊集群的布置方式確定頂升系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的各參數(shù)；(3)氣囊集群是系統(tǒng)中最主要的執(zhí)行元件，所以氣囊的選擇是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。（1）高壓氣囊集群作業(yè)以高壓氣囊作為整體頂升搬運(yùn)設(shè)備，主要應(yīng)用于大型構(gòu)件的頂升與搬運(yùn)。大型構(gòu)件整體頂升時(shí)采用頂升氣囊集群，整體移位時(shí)采用行走氣囊集群，一般是一個(gè)作業(yè)區(qū)配置一套頂升氣囊集群或行走氣囊集群。在頂升時(shí)，既能通過(guò)同時(shí)供氣，實(shí)現(xiàn)頂升的動(dòng)作，通過(guò)卸壓放氣，實(shí)現(xiàn)降落的動(dòng)作在搬運(yùn)時(shí)，通過(guò)牽引裝置位置的合理設(shè)置實(shí)現(xiàn)水平移動(dòng)方向的控制。（2）按工藝規(guī)定的作業(yè)流程進(jìn)行連續(xù)平移，并能自動(dòng)或半自動(dòng)地根據(jù)不同工況修正作業(yè)流程。2臺(tái)電動(dòng)機(jī)中當(dāng)為收卷時(shí)，為主令機(jī)，帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輥收卷，自身為光電編碼器速度閉環(huán)控制。、為光電編碼器，裝在導(dǎo)輥軸端。對(duì)于某一系統(tǒng)鋼絲繩彈性模量、鋼絲繩橫截面積、導(dǎo)輥傳動(dòng)點(diǎn)之間的距離都可認(rèn)為是常量，都可通過(guò)控制器系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定而設(shè)定，卷?yè)P(yáng)機(jī)的張力主要由收卷輥的速度和放卷輥的速度的速差產(chǎn)生，因此速度控制是本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。本系統(tǒng)中的電機(jī)控制器硬件設(shè)計(jì)可滿足電機(jī)電流和速度的雙閉環(huán)控制需要，經(jīng)霍爾電流互感器檢測(cè)的電流值放大濾波后由DSP的10位A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電流閉環(huán)控制。在電機(jī)變頻控制器中設(shè)計(jì)了欠壓、過(guò)流等保護(hù)電路。系統(tǒng)控制原理結(jié)構(gòu)如圖4－3所示。主令機(jī)的給定速度式中：V—工作臺(tái)給定的線速度，m/s K—鋼絲繩的最大收卷的層數(shù) 圖3－3 同步控制系統(tǒng)圖要使線速度恒定，需不斷調(diào)節(jié)從動(dòng)電機(jī)的電氣角速度，使得考慮鋼絲繩的直徑較大，每增加一層，卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒的半徑也隨之變化，這兩者的關(guān)系式如下：式中 d－鋼絲繩的直徑，－主令機(jī)的卷輥的收卷層數(shù)的取值可通過(guò)編碼器的輸出脈沖數(shù)計(jì)算：式中：－主令機(jī)卷筒軸編碼器輸出的脈沖數(shù)；－編碼器每層應(yīng)輸出的脈沖數(shù)；可得將由式4－5計(jì)算得到的角速度作為主令機(jī)的給定轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制。 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主動(dòng)機(jī)與從動(dòng)機(jī)控制軟件的實(shí)現(xiàn)均以轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向理論為基礎(chǔ)，采用空間矢量控制。搬運(yùn)時(shí)，各氣囊既需要足夠快的充放氣速度，以滿足搬運(yùn)速度的要求。(2)系統(tǒng)的硬件采用了高性能的數(shù)字處理芯片，提高了系統(tǒng)的通用性，使該系統(tǒng)既可作為單個(gè)交流電機(jī)的控制器，也可以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)電機(jī)的控制。某燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)機(jī)組循環(huán)取排水工程，工程范圍包括：取水口、引水箱涵水上段、取水口管標(biāo)志、引水箱涵閘門(mén)井及人孔、排水口、排水箱涵水上段、排水口管標(biāo)志、排水箱涵閘門(mén)井及人孔。總平面布置圖如下圖： 圖4－1 總體平面布置圖本工程預(yù)制箱涵陸上采用氣囊橫、縱向牽引到出運(yùn)碼頭，在箱涵內(nèi)部及兩側(cè)安裝好浮運(yùn)氣囊后牽引到水里浮運(yùn)。箱涵是在平坦的地面上移運(yùn)，坡道傾角為零，所以 ＝ ＝24t供氣系統(tǒng)采用DVY－6/7型空壓機(jī)一臺(tái)，排氣量6/min，為了使多個(gè)氣囊同時(shí)充氣，設(shè)置具有多管路接頭的空氣分配器一個(gè)，另有輸氣管多條。前端氣囊氣壓減小，箱涵前傾，牽引力就小，反之亦然；移運(yùn)中減小氣壓，即可增加滾動(dòng)阻力，實(shí)現(xiàn)減速；在箱涵前擺放充氣的氣囊達(dá)到制動(dòng)的目的。風(fēng)力的影響：若在箱涵移運(yùn)時(shí)遇到較強(qiáng)的風(fēng)力，箱涵會(huì)發(fā)生搖擺。本工程預(yù)制箱涵的水上運(yùn)輸采用氣囊浮運(yùn)。箱梁移到坡道上，擺放好接應(yīng)氣囊，調(diào)整適當(dāng)?shù)臍鈮?，通過(guò)牽引把箱涵拖下水。浮力計(jì)算和助浮氣囊布置：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的水深條件，箱涵的吃水深度按3米控制。二、箱涵助浮氣囊布局設(shè)計(jì)考慮氣囊未能全部填滿空腔，表中的“助浮力”能使箱涵的吃水深度保持在3m位。詳細(xì)的工藝流程如下圖：圖4－2 箱涵下水工藝流程圖配備的主要機(jī)具主要有：充氣泵站1座、卷?yè)P(yáng)機(jī)3臺(tái)(前拉一臺(tái)、后拉2臺(tái))、移運(yùn)氣囊13條(水上8條、水下4條，備用l條)、填充式助浮氣囊每孔9條、側(cè)掛式助浮氣囊10條、拖輪兩艘，交通艇2艘。二、安裝助浮氣囊助浮氣囊包括填充氣囊和側(cè)掛氣囊。助浮氣囊的安裝詳見(jiàn)圖3－8“取水箱涵填充氣囊、側(cè)掛氣囊安裝示意圖”、圖3－9“排水箱涵填充氣囊、側(cè)掛氣囊安裝示意圖”。三、擺放移運(yùn)氣囊接應(yīng)氣囊按6米的間距擺放，由于氣囊與箱涵的移動(dòng)速度比為1：2，箱涵移運(yùn)至氣囊上方后，氣囊的間距變成3米，如此箱涵底部有4－5條氣囊支承箱涵。氣囊的擺放應(yīng)在箱涵進(jìn)入斜坡前完成，避免在箱涵進(jìn)入斜坡后在箱涵前面擺放氣囊的做法，以防止箱涵后拉系統(tǒng)發(fā)生意外時(shí)形成箱涵下沖傷人事件。拆除所有的充氣管，再打開(kāi)各個(gè)氣囊的排氣閥，進(jìn)行緩慢放氣，當(dāng)氣囊高度降至移運(yùn)的適宜高度時(shí)，關(guān)閉排氣閥，并檢查調(diào)查各個(gè)氣囊的壓力基本一致。拆除前引鋼絲繩。每一件箱涵下水前都必須做好這一項(xiàng)工作，這一項(xiàng)工作通過(guò)潛水員來(lái)進(jìn)行檢查。如果氣囊無(wú)法維修，則必須更換氣囊，更換氣囊主要由潛水員完成，但潛水員絕對(duì)不能潛入箱涵底部，只能通過(guò)水下潛水員穿線，陸上卷?yè)P(yáng)機(jī)拖拉的方法擺放氣囊。 箱涵浮運(yùn) 概述由于施工現(xiàn)場(chǎng)附近海域海灘平緩，大型船舶如500t浮吊，2000t駁船、萬(wàn)噸半潛駁航行作業(yè)困難或不具備作業(yè)條件。發(fā)生意外，中途沉管后，可采取補(bǔ)救措施即給備用膠囊充氣，可繼續(xù)起浮浮運(yùn)，而采用封端口時(shí)若發(fā)生意外中途沉管后難以處理。表4－6 箱涵浮運(yùn)、陳放船機(jī)設(shè)備配置表序號(hào)船機(jī)或設(shè)備名稱規(guī)格型號(hào)數(shù)量備注1加氣泵站1座用于浮運(yùn)氣囊充氣起浮，在臨時(shí)碼頭岸邊設(shè)置2拖輪600hp1艘用于拖運(yùn)箱涵3工作船1艘4錨艇1艘5交通快艇1艘6方駁400t1艘配5t卷?yè)P(yáng)機(jī)7其它配套設(shè)備 見(jiàn)圖4－3，箱涵浮運(yùn)和安裝放工藝流程框圖：. 圖4－3 箱涵浮運(yùn)、安裝工程圖 箱涵起浮試驗(yàn)和計(jì)算一、概述：將氣囊放入混凝土構(gòu)件孔中充氣(如不滿足，外掛助浮氣囊)，當(dāng)氣囊的充氣體積(排水量)十構(gòu)件自身浮力構(gòu)件的自身重量時(shí)，構(gòu)件即會(huì)浮在水面。具體見(jiàn)圖4－11《引水箱函助浮、填充氣囊布局示意圖》、圖4－12《排水箱函填充助浮氣囊布局示意圖》。臨時(shí)碼頭與沉放現(xiàn)場(chǎng)相距約3km，計(jì)劃1小時(shí)拖到，平均船速3km/小時(shí)。 拖纜和拖輪選擇為保護(hù)構(gòu)件，便于施工，本方案的拖纜擬采用合成纖維的尼龍纜或錦綸纜。 浮運(yùn)航道的選擇水深要求箱涵的吃水深度和出運(yùn)保證率決定航道的深度。 表4－9 各種合成纖維纜的KK2系數(shù)表系數(shù)白棕錦綸滌綸乙綸丙綸維尼綸強(qiáng)度系數(shù)K2～重量系數(shù)K1～取安全系數(shù)K＝6時(shí)，按錦綸K2＝ ，K1=則拖帶力X安全系數(shù)＝＝223(KW)取破斷力達(dá)235KN的8股錦綸纜，(直徑d=50mm)則Ps=(KN)F，W=302(kg/200m)。拖帶力按下式計(jì)算。充填量能達(dá)到95%以上。二、起浮計(jì)算經(jīng)過(guò)箱涵利用氣囊起浮的理論，通過(guò)對(duì)各種構(gòu)件的自身浮力、自重、以及氣囊的浮力計(jì)算，論證了構(gòu)件起浮的氣囊的個(gè)數(shù)、充氣量的要求，充氣的氣囊對(duì)箱涵構(gòu)件硅壁的影響，氣囊充氣量與箱涵構(gòu)件的起浮的線性關(guān)系。碰到臺(tái)風(fēng)或其它突發(fā)事件可隨時(shí)放氣沉放，安全后可再次充氣繼續(xù)浮運(yùn)和其它工序的施工。構(gòu)件浮運(yùn)主要利用海水浮力將構(gòu)件浮起，通過(guò)分析起浮方式有兩種，一種為將箱涵兩端封口后起浮，安放好后潛水員水下拆除，一種為氣囊充氣起浮，安放好后放氣抽出膠囊。箱涵開(kāi)始入水后，禁止任何人員，船機(jī)停留、經(jīng)過(guò)箱涵后方水域，防止移運(yùn)氣囊從水中冒起時(shí)掀翻船機(jī)，造成船壞人傷(亡)事故的發(fā)生。當(dāng)萬(wàn)一有某一條氣囊漏氣時(shí)，尚有3條以上氣囊支承箱涵，能保證箱涵保持平衡狀態(tài)。所以應(yīng)在箱涵下水前解除前引鋼絲繩。當(dāng)箱涵下面第一個(gè)氣囊離箱涵前端空出一定的距離，并且箱涵前端到達(dá)接應(yīng)氣囊(未充氣)上方時(shí)，即停止?fàn)恳?，?duì)接應(yīng)氣囊進(jìn)行充氣并達(dá)到預(yù)定壓力后，再重新?tīng)恳?。氣囊兩頭安有360度旋轉(zhuǎn)快接頭，在快接頭上連接高壓氣管，用管卡緊緊固定，接頭有倒牙，可以防止氣管脫離，氣管大約5m長(zhǎng)，另一端連接一個(gè)浮子，使之能夠在水面上浮起便于充氣和放氣。氣囊擺放位置要盡量居中，讓兩端超出箱涵的長(zhǎng)度要大致相等，同時(shí)保證充氣一端的順利操作。管子的另一端連接浮子，箱涵下水后氣管能浮出水面便于氣囊補(bǔ)氣和放氣。充氣時(shí)先充上層氣囊，再充下層氣囊，而且一個(gè)氣囊不能一次充滿，而應(yīng)待各氣囊均充有一定的氣體，讓各氣囊處于預(yù)定的位置后，再進(jìn)一步把各氣囊充滿。當(dāng)箱涵縱移至出運(yùn)碼頭后方時(shí)，即把箱涵座落在擺放好的枕木上，然后進(jìn)行以下各工序的作業(yè)：一、安裝前牽鋼絲繩和后拉鋼絲繩前牽和后拉鋼絲繩一端連接在箱涵頂部吊環(huán)上，另一端連接在滑車(chē)上，然后滑車(chē)組連接到卷?yè)P(yáng)機(jī)上，通過(guò)操作卷?yè)P(yáng)機(jī)來(lái)控制箱涵的前牽和后拉。具體見(jiàn)表4－5。詳見(jiàn)箱涵基本參數(shù)表4－4。為減少下滑力過(guò)大，亦可以調(diào)整氣囊的氣壓，使構(gòu)件的重心轉(zhuǎn)移，減少下滑力。設(shè)平均潮位高lm。 箱涵下水箱涵下水是一個(gè)重要、關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。箱涵出運(yùn)使用設(shè)備和配置詳見(jiàn)表4－3表4－3 箱涵出運(yùn)使用設(shè)備一覽表名稱規(guī)格、型號(hào)數(shù)量備注空壓機(jī)6，DVY－6/72臺(tái)配輸氣管高強(qiáng)氣囊按表按表2套卷?yè)P(yáng)機(jī)8t2臺(tái)滑輪組三輪滑輪組6組 風(fēng)險(xiǎn)分析與安全保障氣囊損壞：在箱涵移運(yùn)時(shí)，氣囊有被尖銳物扎破、劃傷的可能，會(huì)因氣囊漏氣使箱涵失去平衡。箱涵移運(yùn)方向前用兩部卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引，其后用兩部卷?yè)P(yáng)機(jī)牽制。一、箱涵橫移氣囊規(guī)格：； 有效工作長(zhǎng)度16m； 總長(zhǎng)度：工作壓力： 試驗(yàn)壓力：，每米氣囊承載能力==126 KN每條氣囊承載能力＝12615＝1890 KN 表4－1箱涵類(lèi)型重量（t）箱涵長(zhǎng)(m)箱涵寬(m)氣囊數(shù)量（條）氣囊承載能力（KN/條）實(shí)際載荷（KN/條）實(shí)際工作氣壓（MPa）三孔引水15618901290雙孔引水15518901099雙孔排水15518901382單孔引水332155318901085單孔排水15318901210二、箱涵縱移氣囊規(guī)格：直徑1m； 有效工作長(zhǎng)度按箱梁寬度；工作壓力： 試驗(yàn)壓