【正文】 定性、安全可靠性和施工經(jīng)濟性，因此，應(yīng)經(jīng)過慎重考慮和確定行走氣囊的擺放方式。因此，搬運時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、壓強小，使用時氣囊壓力一般僅為 ，也避免了大型構(gòu)件支墊面積小而對重物造成損壞，且對場地要求不高。中壓、高壓氣囊技術(shù)參數(shù)見下表3－1。氣囊壁結(jié)構(gòu)是整個行走氣囊結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵，要實現(xiàn)氣囊囊壁無接縫、各向強度均衡以及高的耐磨性能，通過單一純橡膠結(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、磨損試驗，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)、外層橡膠的物理機械性能要滿足氣囊工作時的強度、硬度、伸長率等要求，國家標(biāo)準(zhǔn)對橡膠的各項機械性能規(guī)定如表3－2所示。氣囊的直徑愈大，價格愈高，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，同時對其配套設(shè)施(如：空壓機、壓力表、充氣管、連接件等)要求高，操作安全性降低。（4）氣囊長度的選擇氣囊長度是指氣囊囊體的長度，不包括氣囊頭部分的尺寸。 行走氣囊數(shù)量的確定 根據(jù)搬運的大型構(gòu)件重量并考慮安全系數(shù)及氣囊性能，即可計算出搬運單個大型構(gòu)件時所需氣囊數(shù)量。卷揚機是牽引系統(tǒng)的動力裝置，其動力大小、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方向的夾角，其大小由卷揚機的位置和大型構(gòu)件的位置決定。 圖3－9 牽引裝置布置圖 牽引力的計算式中，F(xiàn)－搬運沉箱的牽引力，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－沉箱移動速度， T－起動時間，從O至設(shè)計移動速度k－安全系數(shù)，取 k= 氣囊搬運實例分析在氣動搬運大型構(gòu)件時氣囊集群共同承受大型構(gòu)件的重量，為了確保搬運安全，同一氣囊中各處負載必須均衡，不同氣囊間的負載也必須均衡，不能超過氣囊體剛度，否則易造成大型構(gòu)件的傾斜，影響搬運的安全。當(dāng)箱梁橫移過程中，一條氣囊移出箱梁時狀態(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－各氣囊對箱梁的起重力，kNG－箱梁自重，kNN－箱梁對氣囊的正壓力，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的穩(wěn)定性校核在箱梁移動過程中，采用卷揚機和滑輪組通過鋼絲繩牽引，移動速度低，一般小于3m/min，同時，箱梁前后均進行牽引，保障了箱梁以較均勻的速度前進。(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)氣動頂升系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是氣動頂升工藝的基礎(chǔ)和平臺，頂升溝槽的詳細結(jié)構(gòu)直接影響整個系統(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設(shè)備，主要應(yīng)用于大型構(gòu)件的頂升與搬運。大型構(gòu)件整體頂升時采用頂升氣囊集群，整體移位時采用行走氣囊集群，一般是一個作業(yè)區(qū)配置一套頂升氣囊集群或行走氣囊集群。在頂升時，既能通過同時供氣，實現(xiàn)頂升的動作，通過卸壓放氣，實現(xiàn)降落的動作在搬運時，通過牽引裝置位置的合理設(shè)置實現(xiàn)水平移動方向的控制。（2）按工藝規(guī)定的作業(yè)流程進行連續(xù)平移，并能自動或半自動地根據(jù)不同工況修正作業(yè)流程。2臺電動機中當(dāng)為收卷時，為主令機，帶動驅(qū)動輥收卷，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)輥傳動點之間的距離都可認為是常量，都可通過控制器系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定而設(shè)定，卷揚機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)計的關(guān)鍵所在。本系統(tǒng)中的電機控制器硬件設(shè)計可滿足電機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，實現(xiàn)電流閉環(huán)控制。在電機變頻控制器中設(shè)計了欠壓、過流等保護電路。系統(tǒng)控制原理結(jié)構(gòu)如圖4－3所示。主令機的給定速度式中：V—工作臺給定的線速度，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)從動電機的電氣角速度，使得考慮鋼絲繩的直徑較大，每增加一層，卷揚機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，－主令機的卷輥的收卷層數(shù)的取值可通過編碼器的輸出脈沖數(shù)計算：式中：－主令機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計算得到的角速度作為主令機的給定轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制。 系統(tǒng)軟件設(shè)計主動機與從動機控制軟件的實現(xiàn)均以轉(zhuǎn)子磁場定向理論為基礎(chǔ)，采用空間矢量控制。搬運時，各氣囊既需要足夠快的充放氣速度，以滿足搬運速度的要求。(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)既可作為單個交流電機的控制器，也可以實現(xiàn)多臺電機的控制。某燃氣－蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組循環(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、排水箱涵閘門井及人孔?？偲矫娌贾脠D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、縱向牽引到出運碼頭，在箱涵內(nèi)部及兩側(cè)安裝好浮運氣囊后牽引到水里浮運。箱涵是在平坦的地面上移運，坡道傾角為零，所以 ＝ ＝24t供氣系統(tǒng)采用DVY－6/7型空壓機一臺，排氣量6/min，為了使多個氣囊同時充氣，設(shè)置具有多管路接頭的空氣分配器一個，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；移運中減小氣壓，即可增加滾動阻力，實現(xiàn)減速；在箱涵前擺放充氣的氣囊達到制動的目的。風(fēng)力的影響：若在箱涵移運時遇到較強的風(fēng)力，箱涵會發(fā)生搖擺。本工程預(yù)制箱涵的水上運輸采用氣囊浮運。箱梁移到坡道上，擺放好接應(yīng)氣囊，調(diào)整適當(dāng)?shù)臍鈮?，通過牽引把箱涵拖下水。浮力計算和助浮氣囊布置：根據(jù)現(xiàn)場的水深條件，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具主要有：充氣泵站1座、卷揚機3臺(前拉一臺、后拉2臺)、移運氣囊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速度比為1：2，箱涵移運至氣囊上方后，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)在箱涵進入斜坡前完成，避免在箱涵進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)生意外時形成箱涵下沖傷人事件。拆除所有的充氣管，再打開各個氣囊的排氣閥，進行緩慢放氣，當(dāng)氣囊高度降至移運的適宜高度時，關(guān)閉排氣閥，并檢查調(diào)查各個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工作，這一項工作通過潛水員來進行檢查。如果氣囊無法維修，則必須更換氣囊，更換氣囊主要由潛水員完成，但潛水員絕對不能潛入箱涵底部，只能通過水下潛水員穿線，陸上卷揚機拖拉的方法擺放氣囊。 箱涵浮運 概述由于施工現(xiàn)場附近海域海灘平緩，大型船舶如500t浮吊，2000t駁船、萬噸半潛駁航行作業(yè)困難或不具備作業(yè)條件。發(fā)生意外，中途沉管后，可采取補救措施即給備用膠囊充氣，可繼續(xù)起浮浮運，而采用封端口時若發(fā)生意外中途沉管后難以處理。表4－6 箱涵浮運、陳放船機設(shè)備配置表序號船機或設(shè)備名稱規(guī)格型號數(shù)量備注1加氣泵站1座用于浮運氣囊充氣起浮，在臨時碼頭岸邊設(shè)置2拖輪600hp1艘用于拖運箱涵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卷揚機7其它配套設(shè)備 見圖4－3，箱涵浮運和安裝放工藝流程框圖：. 圖4－3 箱涵浮運、安裝工程圖 箱涵起浮試驗和計算一、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，構(gòu)件即會浮在水面。具體見圖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》。臨時碼頭與沉放現(xiàn)場相距約3km，計劃1小時拖到，平均船速3km/小時。 拖纜和拖輪選擇為保護構(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。 浮運航道的選擇水深要求箱涵的吃水深度和出運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度系數(shù)K2～重量系數(shù)K1～取安全系數(shù)K＝6時，按錦綸K2＝ ，K1=則拖帶力X安全系數(shù)＝＝223(KW)取破斷力達235KN的8股錦綸纜，(直徑d=50mm)則Ps=(KN)F，W=302(kg/200m)。拖帶力按下式計算。充填量能達到95%以上。二、起浮計算經(jīng)過箱涵利用氣囊起浮的理論，通過對各種構(gòu)件的自身浮力、自重、以及氣囊的浮力計算，論證了構(gòu)件起浮的氣囊的個數(shù)、充氣量的要求，充氣的氣囊對箱涵構(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。碰到臺風(fēng)或其它突發(fā)事件可隨時放氣沉放，安全后可再次充氣繼續(xù)浮運和其它工序的施工。構(gòu)件浮運主要利用海水浮力將構(gòu)件浮起，通過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。箱涵開始入水后，禁止任何人員，船機停留、經(jīng)過箱涵后方水域，防止移運氣囊從水中冒起時掀翻船機，造成船壞人傷(亡)事故的發(fā)生。當(dāng)萬一有某一條氣囊漏氣時，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)箱涵下面第一個氣囊離箱涵前端空出一定的距離，并且箱涵前端到達接應(yīng)氣囊(未充氣)上方時，即停止?fàn)恳?，對接?yīng)氣囊進行充氣并達到預(yù)定壓力后，再重新牽引。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，另一端連接一個浮子，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度要大致相等，同時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氣和放氣。充氣時先充上層氣囊，再充下層氣囊，而且一個氣囊不能一次充滿，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，再進一步把各氣囊充滿。當(dāng)箱涵縱移至出運碼頭后方時，即把箱涵座落在擺放好的枕木上，然后進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，另一端連接在滑車上，然后滑車組連接到卷揚機上，通過操作卷揚機來控制箱涵的前牽和后拉。具體見表4－5。詳見箱涵基本參數(shù)表4－4。為減少下滑力過大，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重要、關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。箱涵出運使用設(shè)備和配置詳見表4－3表4－3 箱涵出運使用設(shè)備一覽表名稱規(guī)格、型號數(shù)量備注空壓機6，DVY－6/72臺配輸氣管高強氣囊按表按表2套卷揚機8t2臺滑輪組三輪滑輪組6組 風(fēng)險分析與安全保障氣囊損壞：在箱涵移運時，氣囊有被尖銳物扎破、劃傷的可能，會因氣囊漏氣使箱涵失去平衡。箱涵移運方向前用兩部卷揚機牽引，其后用兩部卷揚機牽制。一、箱涵橫移氣囊規(guī)格：； 有效工作長度16m； 總長度：工作壓力： 試驗壓力：，每米氣囊承載能力==126 KN每條氣囊承載能力＝12615＝1890 KN 表4－1箱涵類型重量（t）箱涵長(m)箱涵寬(m)氣囊數(shù)量（條）氣囊承載能力（KN/條）實際載荷（KN/條）實際工作氣壓（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； 有效工作長度按箱梁寬度；工作壓力： 試驗壓