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岸橋的世界千篇一律,除了大小、顏色不同,它們就像是異父異母的親兄弟,但是細品之下,還是有一些差異,比如上圖的幾臺岸橋,你能品出區別嗎?答案將在下文揭曉。
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現代集裝箱岸橋有同一個祖宗,1959年,美國Paceco公司制造了全球首臺高速集裝箱岸橋,在美國加州阿拉米達英賽納(Encinal Terminals)碼頭投用,后來賣給了南京港,退役后進入中國港口博物館。
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a、b分別為A型、H型岸橋
當時,這批初代機將船舶周轉時間從三周縮短至十八小時,一舉奠定了日后岸橋設計的基礎,其A字型的框架結構是早期岸橋的標配。隨著船舶大型化,岸橋也不斷發育,骨架更大,手臂(外伸距)更長,個頭(高度)更高,繼續使用A字型框架會站立不穩,因此橫向縱向同步生長,變成了H型身材。
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圖1,Paceco公司制造的岸橋
岸橋老一輩還有一個經典設計,就是鏤空的大梁,外觀看起來像眾多三角形拼在一起,輕盈骨感,但如今主流岸橋的大梁看起來都是實心的,只有利勃海爾等極少數廠家還在堅持使用這種鏤空結構,是鋼板不值錢了還是技術倒退了?
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左側為科尼制造的箱型梁岸橋,右側為利勃海爾制造的桁架梁岸橋
都不是,主流的岸橋稱作箱型梁,鏤空的設計是桁架梁。箱型梁是“肌肉男”,用厚實鋼板焊接而成,用材更多、更重、輪壓更大,對碼頭的承載力要求高,而且箱型梁的側面擋風面積更大,防風防臺的要求也更高。但是,箱型梁有一個不可替代的好處,就是更適合現代工業化流水線設計,可以直接用大量鋼板焊接,工期短,焊接簡單,具備規模化的成本優勢。
桁架梁更“精瘦”,具備箱型梁沒有的各種優點,用鋼量少,設備自重輕,重心低,岸橋輪壓低(對碼頭承載力要求低),風力影響小,但輕量化設計的代價就是焊接復雜、工期更長。桁架梁的各個焊接節點容易產生金屬疲勞,同時由于成千上百個鋼架接觸面更廣,長期暴露在高腐蝕性的海洋環境中,后期維護成本更高。
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選擇哪種岸橋,全看碼頭需求,新建碼頭批量使用箱梁式的岸橋,不想對基建進行大規模改造的老碼頭則是桁架式岸橋的忠實用戶。德國不萊梅港就曾選擇了極致輕量化的全桁架式岸橋,即使立在用木樁建起的百年老碼頭上,也不用擔心超重。
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還有更小眾的設計,中國制造的首批岸橋,出自上海港機廠,采用了板梁桁架組合結構,大梁的兩側是鋼板,中間是焊接的鏤空式鋼架。這批岸橋在天津港服役了30余年,直到2018年才退役。
回到主流的箱型梁,這些岸橋又可以分成單箱梁(mono box boom)和雙箱梁(Twin box boom),顧名思義,就是大梁是一根還是兩根。單箱梁是一根筋,雙箱梁的的主梁由兩根箱梁組成,中間用橫梁連接。嚴格來說,桁架型岸橋也可以這么區分。比如Paceco公司早期制造的岸橋就是雙梁+桁架式設計(如圖1),但后來該公司做了違背祖宗的決定,棄用桁架式,全部使用單箱梁。而利勃海爾制造的岸橋,使用的則是單梁+桁架式設計。
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文章開頭的問題也有了答案,左右兩側的岸橋是單箱梁,中間的黃色岸橋則是雙箱梁。從設計上看,單箱梁自重較低,岸橋總體較輕;迎風面積小;小車就跑在一條軌道上,不容易偏移。不過隨著岸橋的外伸距變長,單箱梁也得增肌,進行加固加重,重量優勢不那么明顯。
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為此,振華重工推出了半圓形大梁設計,將岸橋的大梁截面從矩形改為半圓形,減輕大梁自重、降低碼頭輪壓的同時,減少岸橋迎風面積、降低岸橋工作風載荷,適用于設備輪壓和抗風性能有要求的碼頭。
不過,個性化的需求就意味著制作復雜、成本高。如今,雙箱梁是大型岸橋設計的主流,比起單箱梁,雙箱梁的小車在主梁中間,可以減少側面迎風面積;在相同起升高度下,由于小車的軌道在主梁中間,岸橋總高度更低,一般約3米左右;主梁有兩根前拉桿,受力更均衡,可以更好的應對集裝箱的偏載問題。
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左為伸縮式岸橋,右側紅色為俯仰式岸橋
當然,除了以上這些岸橋,還有一些更少見的設計,比如地處機場附近的碼頭,對岸橋高度有限制,大梁就會設計成俯仰式、伸縮式或者鵝頸式,低頭作業。
港口圈(ID:gangkouquan)認為,個性化、便宜、實用是岸橋的不可能三角,不能既要桁架式岸橋骨感式的顏值與輕盈,又要箱梁式岸橋的低價與穩重。沒有完美的岸橋,只有最適合碼頭的設計。你在碼頭開的岸橋是哪種?歡迎在評論區與我們分享。
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