岸桥的世界千篇一律,除了大小、颜色不同,它们就像是异父异母的亲兄弟,但是细品之下,还是有一些差异,比如上图的几台岸桥,你能品出区别吗?答案将在下文揭晓。
现代集装箱岸桥有同一个祖宗,1959年,美国Paceco公司制造了全球首台高速集装箱岸桥,在美国加州阿拉米达英赛纳(Encinal Terminals)码头投用,后来卖给了南京港,退役后进入中国港口博物馆。
a、b分别为A型、H型岸桥
当时,这批初代机将船舶周转时间从三周缩短至十八小时,一举奠定了日后岸桥设计的基础,其A字型的框架结构是早期岸桥的标配。随着船舶大型化,岸桥也不断发育,骨架更大,手臂(外伸距)更长,个头(高度)更高,继续使用A字型框架会站立不稳,因此横向纵向同步生长,变成了H型身材。
图1,Paceco公司制造的岸桥
岸桥老一辈还有一个经典设计,就是镂空的大梁,外观看起来像众多三角形拼在一起,轻盈骨感,但如今主流岸桥的大梁看起来都是实心的,只有利勃海尔等极少数厂家还在坚持使用这种镂空结构,是钢板不值钱了还是技术倒退了?
左侧为科尼制造的箱型梁岸桥,右侧为利勃海尔制造的桁架梁岸桥
都不是,主流的岸桥称作箱型梁,镂空的设计是桁架梁。箱型梁是“肌肉男”,用厚实钢板焊接而成,用材更多、更重、轮压更大,对码头的承载力要求高,而且箱型梁的侧面挡风面积更大,防风防台的要求也更高。但是,箱型梁有一个不可替代的好处,就是更适合现代工业化流水线设计,可以直接用大量钢板焊接,工期短,焊接简单,具备规模化的成本优势。
桁架梁更“精瘦”,具备箱型梁没有的各种优点,用钢量少,设备自重轻,重心低,岸桥轮压低(对码头承载力要求低),风力影响小,但轻量化设计的代价就是焊接复杂、工期更长。桁架梁的各个焊接节点容易产生金属疲劳,同时由于成千上百个钢架接触面更广,长期暴露在高腐蚀性的海洋环境中,后期维护成本更高。
选择哪种岸桥,全看码头需求,新建码头批量使用箱梁式的岸桥,不想对基建进行大规模改造的老码头则是桁架式岸桥的忠实用户。德国不莱梅港就曾选择了极致轻量化的全桁架式岸桥,即使立在用木桩建起的百年老码头上,也不用担心超重。
还有更小众的设计,中国制造的首批岸桥,出自上海港机厂,采用了板梁桁架组合结构,大梁的两侧是钢板,中间是焊接的镂空式钢架。这批岸桥在天津港服役了30余年,直到2018年才退役。
回到主流的箱型梁,这些岸桥又可以分成单箱梁(mono box boom)和双箱梁(Twin box boom),顾名思义,就是大梁是一根还是两根。单箱梁是一根筋,双箱梁的的主梁由两根箱梁组成,中间用横梁连接。严格来说,桁架型岸桥也可以这么区分。比如Paceco公司早期制造的岸桥就是双梁+桁架式设计(如图1),但后来该公司做了违背祖宗的决定,弃用桁架式,全部使用单箱梁。而利勃海尔制造的岸桥,使用的则是单梁+桁架式设计。
文章开头的问题也有了答案,左右两侧的岸桥是单箱梁,中间的黄色岸桥则是双箱梁。从设计上看,单箱梁自重较低,岸桥总体较轻;迎风面积小;小车就跑在一条轨道上,不容易偏移。不过随着岸桥的外伸距变长,单箱梁也得增肌,进行加固加重,重量优势不那么明显。
为此,振华重工推出了半圆形大梁设计,将岸桥的大梁截面从矩形改为半圆形,减轻大梁自重、降低码头轮压的同时,减少岸桥迎风面积、降低岸桥工作风载荷,适用于设备轮压和抗风性能有要求的码头。
不过,个性化的需求就意味着制作复杂、成本高。如今,双箱梁是大型岸桥设计的主流,比起单箱梁,双箱梁的小车在主梁中间,可以减少侧面迎风面积;在相同起升高度下,由于小车的轨道在主梁中间,岸桥总高度更低,一般约3米左右;主梁有两根前拉杆,受力更均衡,可以更好的应对集装箱的偏载问题。
左为伸缩式岸桥,右侧红色为俯仰式岸桥
当然,除了以上这些岸桥,还有一些更少见的设计,比如地处机场附近的码头,对岸桥高度有限制,大梁就会设计成俯仰式、伸缩式或者鹅颈式,低头作业。
港口圈(ID:gangkouquan)认为,个性化、便宜、实用是岸桥的不可能三角,不能既要桁架式岸桥骨感式的颜值与轻盈,又要箱梁式岸桥的低价与稳重。没有完美的岸桥,只有最适合码头的设计。你在码头开的岸桥是哪种?欢迎在评论区与我们分享。
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