【正文】 根據(jù)公式： 式中：Ps－安全強(qiáng)度；W－重量；D－纖維纜直徑(mm)；g－；K－安全系數(shù)；KK2－分別為重量和強(qiáng)度系數(shù)見(jiàn)表4－9。三、試驗(yàn)論證做內(nèi)孔長(zhǎng)8m，寬2m，(相當(dāng)于A構(gòu)件一孔尺寸的1/2)模具，共兩層，每層3只，先充下層氣囊，氣囊開(kāi)始鼓起并互相靠擾時(shí)暫停，再充上層氣囊，氣囊鼓起并相互靠擾時(shí)暫行，再充下層、上層，循環(huán)均勻充氣2－3次，氣囊與模具四壁己密切接觸，氣囊相互之間也己塞的很緊，只有模具四角和氣囊之間有很小空隙。沉放時(shí)接口容易處理，安放質(zhì)量好，并可隨時(shí)充氣再次安放，因膠囊端頭沒(méi)有伸出涵箱，對(duì)涵箱安放的端頭處理沒(méi)有影響。如此處置妥當(dāng)之后，才能繼續(xù)溜放箱涵。箱涵進(jìn)入出運(yùn)碼頭陸上段后，其下滑力大于摩擦力，不需要前牽引力即能自動(dòng)下滑。在水中預(yù)先安裝好定位樁，直接將氣囊固定在定位樁上。填充氣囊充完氣后，再連接一根5m長(zhǎng)的高壓氣管，氣管都用管卡緊緊固定在氣囊上，因?yàn)橛袣夤苌显O(shè)有倒牙，因此氣管不會(huì)脫落。配備的人員如下：指揮長(zhǎng)1名、充氣泵站2人、每臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)操作員l人共3人、氣囊作業(yè)組20人，潛水員2名，船員12人，其它作業(yè)人員3名。以此作為箱涵下水浮運(yùn)的主要控制指標(biāo)。箱涵下水是一關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 移運(yùn)中偏移的糾正措施糾正物體移運(yùn)過(guò)程中的偏移有多種方法，通常采用的方法有：；。氣囊水平出運(yùn)重件，已有較成熟的施工工藝，其方法即是把氣囊放在需要移動(dòng)的箱涵下面，氣囊充氣后將箱涵頂升，然后用小牽引力拉動(dòng)箱涵，使氣囊滾動(dòng)，從而使箱涵水平移動(dòng)達(dá)到箱涵的水平運(yùn)輸目的地。(3)電機(jī)具有獨(dú)立的電流反饋與速度反饋雙閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，便于電機(jī)獨(dú)立同步控制，也容易實(shí)現(xiàn)多臺(tái)電機(jī)的同步控制。為提高系統(tǒng)中的電機(jī)控制精度和響應(yīng)速度，系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用了中斷服務(wù)控制，將閉環(huán)控制程序置于中斷服務(wù)程序中實(shí)現(xiàn)，同時(shí)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中為提高系統(tǒng)的性能和魯棒性，系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用了目前在工業(yè)控制系統(tǒng)中廣泛使用的離散遞推增量式PID控制算法。各個(gè)電機(jī)閉環(huán)回路中控制器的控制規(guī)律和控制參數(shù)按常規(guī)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。光電編碼器檢測(cè)的信號(hào)經(jīng)光隔離接入DSP的正交編碼器接口，可實(shí)現(xiàn)速度閉環(huán)控制。如圖3－1系統(tǒng)，設(shè)牽引鋼絲繩張力為F，單元鋼絲繩線速度為，單元運(yùn)行的線速度為。（3）將平移過(guò)程中各點(diǎn)的高度偏差限制在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)（4）在各點(diǎn)負(fù)載差異很大時(shí)，氣動(dòng)系統(tǒng)采用不同氣壓組合配置進(jìn)行負(fù)載的均衡控制（5）自動(dòng)采集存儲(chǔ)搬運(yùn)過(guò)程中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，并能進(jìn)行各種檢索和分析，輔助工程技術(shù)人員做好系統(tǒng)調(diào)試、技術(shù)分析和技術(shù)總結(jié)。（2）實(shí)現(xiàn)同步作業(yè)與負(fù)荷均衡高壓氣囊集群應(yīng)保證頂升搬運(yùn)移動(dòng)過(guò)程中各氣囊同步作業(yè)，才能實(shí)現(xiàn)各氣囊的負(fù)荷均衡，達(dá)到使大型結(jié)構(gòu)件的姿態(tài)平穩(wěn)的目的，從而順利完成大型構(gòu)件頂升或搬運(yùn)任務(wù)。氣囊的技術(shù)參數(shù)關(guān)系到系統(tǒng)的工作性能，確定氣囊的公稱(chēng)直徑、工作高度、長(zhǎng)度、承載力及其氣囊數(shù)量的計(jì)算模型。故箱梁穩(wěn)定性校核時(shí)，可簡(jiǎn)化為箱梁穩(wěn)定狀態(tài)的計(jì)算。下面以某箱梁構(gòu)件為例進(jìn)行分析。動(dòng)滑輪在大型構(gòu)件在牽引系統(tǒng)中作用重大，主要用來(lái)減少卷?yè)P(yáng)機(jī)的牽引力，一般選擇多門(mén)動(dòng)滑輪，其位置在卷?yè)P(yáng)機(jī)和大型構(gòu)件之間。氣囊長(zhǎng)度的選擇是根據(jù)氣囊的承載面長(zhǎng)度和氣囊公稱(chēng)直徑D而定，氣囊的承載面長(zhǎng)度與大型構(gòu)件的底板尺寸有關(guān)。表3－2 行走氣囊內(nèi)外層橡膠力學(xué)性能表序號(hào)項(xiàng)目名稱(chēng)指 標(biāo)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)層橡膠外層橡膠1扯斷強(qiáng)度(MPa)GB/T5282扯斷伸長(zhǎng)率（％）GB/T5313硬度，邵式A硬度40，5050，704扯斷強(qiáng)度老化系數(shù)（％）GB/T35125扯斷伸長(zhǎng)率老化系數(shù)（％）6硬度變化，邵式A硬度GB/T531(1)氣囊囊體承載能力計(jì)算公式為： 式中 －每米囊體承載力， －氣囊公稱(chēng)壓力， S－氣囊受壓后的橫截面積，氣囊是柔性彈性體，在使用過(guò)程中其形狀受構(gòu)件形狀、地面形狀、構(gòu)件寬度、氣囊長(zhǎng)度和布置位置等多種因素的影響而改變。 行走氣囊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)行走氣囊既承受大型構(gòu)件的重量，又要完成滾動(dòng)的功能，這就要求氣囊不僅具有良好的承載能力和耐沖擊性能，還需要高的耐磨損性能。(2)箱體型大型構(gòu)件的氣囊布置方式的選擇箱體型大型構(gòu)件的氣囊擺放方式如圖3－8所示，在氣囊布置形式的具體設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)大型構(gòu)件的特點(diǎn)，選擇確定氣囊集群的具體布置形式。由此計(jì)算出承載面積，按照氣囊的公稱(chēng)壓力計(jì)算出所需氣囊的最短總長(zhǎng)度。(3)氣囊工作高度的選擇氣囊工作高度是指在頂升作業(yè)時(shí)大型構(gòu)件底平面至頂升溝基礎(chǔ)表面的高度。具有吸收沖擊能量大，作用大型構(gòu)件單位面積上的壓力低，耐沖擊疲勞性能優(yōu)。如：威海港口建設(shè)工程中的22O0t大型沉箱頂升使用3條直徑的1m頂升氣囊，每條氣囊底部承載力為35t/m，左右，這部分載荷通過(guò)頂升溝槽的混凝土基礎(chǔ)將荷載分散傳遞給地基，要求的地基承載力在10t/m，左右，完全能夠滿足了碼頭后方地基承載力的要求。大型構(gòu)件的結(jié)構(gòu)通常分為圓柱型和箱體型，各種類(lèi)型的構(gòu)件頂升集群的布置形式也有所不同。氣動(dòng)控制系統(tǒng)的工作原理是利用空壓機(jī)把電動(dòng)機(jī)或其它原動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為空氣的壓力能，然后在控制元件的作用下，通過(guò)執(zhí)行元件把壓力能轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)形式的機(jī)械能，從而完成各種動(dòng)作，并對(duì)外做功。搬運(yùn)是隨輸送和倉(cāng)儲(chǔ)而產(chǎn)生的必要物流活動(dòng)，是在統(tǒng)一地域范圍內(nèi)進(jìn)行的、以改變物料的存放狀態(tài)和空間位置為主要內(nèi)容和目的的活動(dòng)，是對(duì)運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)等物流活動(dòng)進(jìn)行銜接的中間環(huán)節(jié)。 (5)探討氣囊搬運(yùn)的優(yōu)點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)效益分析。本文將對(duì)氣囊出運(yùn)大型沉箱搬運(yùn)系統(tǒng)和施工工藝進(jìn)行探討，主要研究?jī)?nèi)容包括：氣囊選型、氣囊工作壓力確定與控制、氣囊工作高度、間距、條數(shù)設(shè)計(jì)以及沉箱移動(dòng)牽引系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、預(yù)制沉箱的底模、沉箱上駁工藝等關(guān)鍵技術(shù)，氣囊的性能、氣囊的承載力、沉箱預(yù)制場(chǎng)的平面布置、沉箱搬運(yùn)牽引和充氣系統(tǒng)、搬運(yùn)的技術(shù)工藝、沉箱預(yù)制底模、堆場(chǎng)和運(yùn)輸通道、上駁工藝、經(jīng)濟(jì)效益分析及推廣應(yīng)用價(jià)值評(píng)估等。(3)系統(tǒng)適應(yīng)強(qiáng)成本低氣囊頂升搬運(yùn)時(shí)因?yàn)楹奢d分布均勻，避免了因?yàn)榫植亢奢d過(guò)大而使地基產(chǎn)生的不均勻沉降，避免了在頂升過(guò)程中因局部沉降過(guò)大造成對(duì)混凝土基礎(chǔ)的損壞。這種新穎的起重技術(shù)在大噸位、大體積構(gòu)件頂升方面的特點(diǎn)和優(yōu)越性，是傳統(tǒng)的液壓式起重技術(shù)不能比擬的，隨著氣動(dòng)頂升技術(shù)應(yīng)用的推廣和發(fā)展，并且由于控制技術(shù)發(fā)展，使這種新工藝的科技含量日益提高。適應(yīng)性強(qiáng)，現(xiàn)有的機(jī)器可方便的改為氣動(dòng)傳動(dòng)，氣動(dòng)執(zhí)行元可以直接安裝在要求出力的地方。因而，大多數(shù)工廠有方便的壓縮空氣氣源。由風(fēng)動(dòng)技術(shù)和液壓技術(shù)演變、發(fā)展而成為獨(dú)立技術(shù)門(mén)類(lèi)的氣動(dòng)技術(shù)，己經(jīng)在自動(dòng)化控制領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用，顯示出強(qiáng)大的生命力，成為20世紀(jì)應(yīng)用最廣、發(fā)展最快、也最易被接受及重視的技術(shù)之一。例如Defrag和Liebherr公司。除此以外，履帶起重機(jī)又出現(xiàn)了新的臂架組合方式：副臂通過(guò)過(guò)渡節(jié)直接與主臂連接，副臂上連接副臂，使其作業(yè)空間得到了有效擴(kuò)大，最大作業(yè)范圍可達(dá)到200m以上，現(xiàn)已應(yīng)用于 Liobherr和Manitowoc公司的起重機(jī)上。3)采用超起裝置的超大型起重機(jī)，如：Manitowoc公司的2250型履帶起重機(jī)，標(biāo)準(zhǔn)型起重量為272t，增設(shè)超起臂架和超起配重后，起重量為450t，而增設(shè)環(huán)軌超起裝置，并改用重型臂架后，起重量可達(dá)到1300t。采用氣囊搬運(yùn)大型沉箱、實(shí)現(xiàn)船舶上排與下水、克服了以往中小型船廠修造船能力受制于固定式下水滑道的弊端，發(fā)展成為極具靈活性的下水技術(shù)，可節(jié)省大筆修造大型船舶下水滑道的資金。實(shí)現(xiàn)沉箱橫移需要配置如下設(shè)施：預(yù)制平臺(tái)：20m20m平臺(tái)共8個(gè)；吊機(jī)：DQM540/30型2臺(tái)，吊力10t(變幅18－37m)；橫移車(chē)：兩列，中心軌距為8m；縱移車(chē)： t/列，中心軌距為9 m；斜架車(chē)：；絞車(chē)：30t絞車(chē)2臺(tái)，10t絞車(chē)2臺(tái)；電絞盤(pán)：5t，1臺(tái)；油壓千斤頂：頂力500t，10臺(tái)。使用10臺(tái)500t油壓千斤頂，東西兩側(cè)對(duì)稱(chēng)，每側(cè)各布置5臺(tái)，順利進(jìn)行了此超長(zhǎng)沉箱的頂升作業(yè)。(4)頂升過(guò)程平穩(wěn)，無(wú)附加沖擊載荷。隨著生產(chǎn)工藝和要求及設(shè)備制造業(yè)的發(fā)展，出現(xiàn)的這些大型甚至超大型的建筑構(gòu)件，由于現(xiàn)場(chǎng)條件的局限，設(shè)備的重量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了常規(guī)起重設(shè)備的額定承載能力，因此氣動(dòng)提升裝置在這方面突顯優(yōu)勢(shì)，在吊裝市場(chǎng)占有重要地位。氣動(dòng)技術(shù)是流體傳動(dòng)及控制技術(shù)的一個(gè)重要分支。(5)對(duì)起重搬運(yùn)的基礎(chǔ)要求低，特別適合臨時(shí)預(yù)制場(chǎng)的工程。莆田八重洲飼料有限公司商住樓頂升平移施工，頂升要求受力梁規(guī)格大強(qiáng)度高，由基礎(chǔ)梁承受結(jié)構(gòu)荷載?？梢钥闯霾捎密壍莱鲞\(yùn)大型構(gòu)件存在如下缺點(diǎn)：(1)該工藝需要設(shè)置軌道梁、鋼軌、平移滑車(chē)等設(shè)備，投資費(fèi)用高，往往為單位所不能接受，在投標(biāo)中也處于不利地位。由此可見(jiàn)，大型構(gòu)件的頂升搬運(yùn)可應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。(2)起重業(yè)的專(zhuān)業(yè)分工更細(xì)有些公司專(zhuān)門(mén)從事港口集裝箱起重設(shè)備的安裝，有些公司專(zhuān)門(mén)從事鋼屋架的液壓頂升，有些公司專(zhuān)門(mén)從事超高超重設(shè)備的吊裝，他們充分利用液壓提升設(shè)備的特點(diǎn)用于超重、超高、大跨度的構(gòu)件安裝。直升機(jī)吊裝工件比較普遍對(duì)于一般起重機(jī)械不能夠完成的吊裝工作往往考慮使用直升機(jī)進(jìn)行吊裝，有些直升機(jī)的起吊能力達(dá)到幾十噸。一般的起重機(jī)械都采用計(jì)算機(jī)控制，能夠準(zhǔn)確計(jì)算出工件的重量，監(jiān)控機(jī)械的工作狀態(tài)，并有報(bào)警與自鎖功能以及其它輔助功能。工業(yè)各領(lǐng)域如機(jī)械、電子、鋼鐵、運(yùn)行車(chē)輛及其制造、橡膠、紡織、輕工、化工、食品、包裝、印刷、煙草等，氣動(dòng)技術(shù)己成為不可缺少的基本部分。作為工作介質(zhì)的壓縮空氣的物理性質(zhì)，使氣動(dòng)技術(shù)在廣泛的各種應(yīng)用中具有安全、方便和費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)。便于進(jìn)行能量?jī)?chǔ)存，可以進(jìn)行應(yīng)急或系統(tǒng)需要用。大型構(gòu)件氣動(dòng)頂升搬運(yùn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就是在氣囊搬運(yùn)大型構(gòu)件新工藝的基礎(chǔ)上，從系統(tǒng)論的觀點(diǎn)，就氣動(dòng)頂升技術(shù)、氣動(dòng)搬運(yùn)、變頻調(diào)速技術(shù)、供氣系統(tǒng)等進(jìn)行優(yōu)化組合，形成了集頂升與搬運(yùn)于一體的氣動(dòng)新系統(tǒng)。對(duì)地基承載力要求低，由于氣囊底部承載力受力均勻，再通過(guò)頂升溝的混凝土基礎(chǔ)將荷載分散傳遞給地基，這就進(jìn)一步對(duì)地基承載力的要求。 到目前國(guó)內(nèi)氣囊搬運(yùn)大型沉箱技術(shù)并無(wú)相關(guān)的技術(shù)規(guī)程和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)外也未見(jiàn)有此技術(shù)應(yīng)用的公開(kāi)報(bào)道。第2章 大型構(gòu)件高壓氣囊搬運(yùn)系統(tǒng)氣囊搬運(yùn)技術(shù)的主要內(nèi)容包括：氣囊的性能、氣囊的承載力、沉箱預(yù)制場(chǎng)的平面布置、沉箱搬運(yùn)牽引和充氣系統(tǒng)、搬運(yùn)的技術(shù)工藝、沉箱預(yù)制底模、堆場(chǎng)和運(yùn)輸通道、上駁工藝、經(jīng)濟(jì)效益分析及推廣應(yīng)用價(jià)值評(píng)估等。物流各階段的前后和統(tǒng)一階段的不同活動(dòng)之間，都必須進(jìn)行搬運(yùn)作業(yè)。由此可知，氣動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)是由四部分組成的，它們是：(1)氣源裝置是獲得壓縮空氣的裝置。（2）圓柱型和箱體型大型構(gòu)件的氣囊集群布置圓柱類(lèi)大型構(gòu)件的頂升氣囊的平面布置形式如圖2－2所示。(2)受力均勻。我國(guó)船舶業(yè)已成功運(yùn)用氣囊進(jìn)行船舶的上排、下水，按照《船舶上排、下水用氣囊》標(biāo)準(zhǔn)(GB/T3795－1996)和《船舶用氣囊上排、下水工藝要求》標(biāo)準(zhǔn)(CB/T3837－1998)。氣囊的工作高度過(guò)高或過(guò)低均不利于大型構(gòu)件的頂升，若氣囊的工作高度過(guò)高時(shí)，大型構(gòu)件穩(wěn)定性差，此外氣囊囊體壓力大，也不利于氣囊的安全；工作高度過(guò)低時(shí)既造成氣囊的取放不便，也會(huì)造成氣囊體與構(gòu)件和頂升槽的接觸面積加大，加劇了磨損，影響了氣囊的使用壽命。氣囊承載面寬度B與氣囊公稱(chēng)直徑D和氣囊工作高度H有關(guān)。3－8 行走氣囊集群布置形式圖 行走氣囊的選用 行走氣囊工況說(shuō)明行走氣囊搬移重物的工作原理與滾筒搬運(yùn)重物的工作原理基本相同，在重物底部與地面之間有規(guī)律地支墊若干個(gè)行走氣囊，通過(guò)外力牽引，使行走氣囊向前滾動(dòng)，從而使重物與地面產(chǎn)生定向相對(duì)移動(dòng)，從而達(dá)到搬移大型構(gòu)件的目的。根據(jù)這些要求，我們對(duì)氣囊形狀進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過(guò)分析比較確定氣囊體采用長(zhǎng)圓柱形、氣囊頭為圓錐形狀的氣囊結(jié)構(gòu)。所以，承載面積與承載力也隨著變化。一般設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)保證氣囊的氣囊頭從大型構(gòu)件的底部伸出為宜，但伸出長(zhǎng)度不能過(guò)長(zhǎng)。構(gòu)件的移動(dòng)由數(shù)臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)通過(guò)滑輪組在大型構(gòu)件兩側(cè)同步牽引實(shí)現(xiàn)，為確保大型構(gòu)件移動(dòng)過(guò)程的平穩(wěn)、安全，在移動(dòng)的反方向上用設(shè)置同樣的牽引系統(tǒng)進(jìn)行反向牽引保護(hù)。 箱梁搬運(yùn)實(shí)例(1) 箱梁的技術(shù)參數(shù) 這是某工程用箱梁，箱梁重量達(dá)1525噸，根據(jù)工程要求，該構(gòu)件在陸地進(jìn)行預(yù)制、水上施工安裝，構(gòu)件的基本技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3－3，具體形狀和行走氣囊的布置方式參見(jiàn)圖3－8所示。設(shè)氣囊以為支點(diǎn)，建立箱梁的3個(gè)受力方程： （3－14） 氣囊滾動(dòng)阻力其中，由公式3－14得出：設(shè)，可得因?yàn)橄淞簝A角很小，可以忽略重心的偏移及下滑力對(duì)箱梁的力矩，將原力學(xué)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化：可得 ：所以 ，可得箱梁下滑力 氣動(dòng)搬運(yùn)沉箱實(shí)例(1)基本技術(shù)參數(shù)這是某工程用沉箱，沉箱重量達(dá)2365噸，是港口用大型構(gòu)件。(4)為保證所建模型的準(zhǔn)確性，結(jié)合工程實(shí)際進(jìn)行了試驗(yàn)，并對(duì)試驗(yàn)情況進(jìn)行了氣囊受力、穩(wěn)定性等性能評(píng)估分析。同步作業(yè)，是指各氣囊在工作時(shí)，應(yīng)當(dāng)使氣動(dòng)頂升與搬運(yùn)時(shí)各高壓氣囊工作的氣囊內(nèi)壓力相同、承載的工作面面積相同，即各氣囊的承載長(zhǎng)度、承載寬度均應(yīng)相同，這樣就可保證在頂升搬運(yùn)大型構(gòu)件時(shí)，各氣囊的負(fù)荷均衡。 控制系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理卷?yè)P(yáng)機(jī)主體的物理模型如圖3－1所示。顯而易見(jiàn)，當(dāng)時(shí)，鋼絲繩松弛懸吊勝； 時(shí)，則鋼絲繩張緊?？臻g矢量算法生成的SVPWM控制信號(hào)由DSP的事件管理模塊EVA的PMW1—PMW6輸出，經(jīng)高速光耦隔離，帶動(dòng)IR的IR2132S輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)ST公司的STGW20NB60KDIGBT實(shí)現(xiàn)交流電機(jī)的高性能控制?？刂葡到y(tǒng)對(duì)不同電機(jī)的反饋轉(zhuǎn)速進(jìn)行同步監(jiān)測(cè)，并根據(jù)存在的轉(zhuǎn)速差來(lái)確定同步補(bǔ)償量，進(jìn)行補(bǔ)償控制。 氣源系統(tǒng)的功能分析根據(jù)大型構(gòu)件氣動(dòng)頂升搬運(yùn)系統(tǒng)的要求，需要具備頂升與搬運(yùn)任務(wù)。(4)氣源系統(tǒng)簡(jiǎn)潔方便，保障了同步控制的可靠性，建立了空氣壓縮機(jī)與管道設(shè)計(jì)計(jì)算模型。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