本發明涉及工程機械領域,特別是一種桁架式岸橋主梁及桁架式岸橋。
背景技術:
岸橋,又稱為岸邊集裝箱起重機、橋吊,用于在岸邊對船舶上的集裝箱進行裝卸的設備,在港口集裝箱的裝卸系統中起著不可替代的作用。隨著國際貿易進程的加快、港口貨運量的增大以及集裝箱運輸船舶大型化的發展,對岸邊集裝箱起重機提出了更新更高的要求。在現有技術中,大梁結構型式多采用實腹式箱形結構大梁。實腹式箱形結構大梁多為方形立方體或立方柱結構,采用實腹式大梁的岸橋不但自身重量重、能耗高,而且由于實腹式大梁迎風面積大,導致岸橋承受的風載荷大,對岸橋整體結構產生不利影響,同時也產生更大的工作輪壓。
為了解決前述岸橋設備自身重量大的問題,現有技術中,有少數岸橋采用板梁與桁架組合結構主梁來減輕岸橋的重量,板梁與桁架的組合結構主梁通過將上下平面設置成桁架結構,一定程度上可以減少了岸橋設備自身的重量,但這種重量減少有限,而且兩邊仍為板狀結構,依舊存在迎風面積大、能耗高的問題,且這種板梁與桁架組合結構主梁大多都只能用于參數小、工作級別較低的小型岸橋。為進一步減少岸橋自身重量、減少迎風面積,現有技術中,也有岸橋采用前大梁為三角形管桁架式結構、后大梁為箱形板梁結構的主梁。
如中國發明專利申請(公布號CN105398951A)公開了一種輕型小岸橋,包括四根立柱、左右側的兩根聯系橫梁、前后方向的兩根下橫梁、前大梁、后大梁;前大梁和后大梁安裝在四根立柱上方,前大梁位于四根立柱前方,后大梁位于四根立柱后方;兩根聯系橫梁前后方向的立柱連接,兩根聯系橫梁位于立柱下方;兩根下橫梁與左右側立柱連接,兩根下橫梁位于立柱下方;立柱和聯系橫梁及下橫梁的截面為圓形。根據該發明專利明顯可知,前大梁與后大梁為箱體結構,其側壁均為實心板材,雖然該申請利通過改變橫梁及立柱截面形狀來減輕大梁的重量,但由于大梁仍采用箱體結構,重量較重,迎風面積較大,在實際使用時仍會承受較大的風力,對結構產生不利影響。
又如中國發明專利申請(公開號:CN103318781A)公開了一種折臂大梁起重機,該折臂大梁起重機的折臂大梁包括折臂內段大梁以及與折臂內段大梁相連的折臂外側大梁,折臂外側大梁為桁架結構,折臂內側大梁為雙箱梯形梁結構,即該發明提供的折臂大梁起重機靠海側的折臂外側大梁為桁架結構形式,而靠陸側的折臂內段大梁仍采用常規的雙箱梯形梁結構。桁架結構在保證大梁剛度的同時,在重量上會比同等要求的箱形結構重量上輕20%到30%,該發明專利文獻提供的折臂大梁起重機通過將折臂外側大梁設置為桁架結構,雖然能減輕岸橋自身的重量,降低岸橋的使用能耗,也能相應的減少迎風面積,但因折臂內側大梁、后大梁依舊為雙箱梯形梁結構,所減少的岸橋自身重量、使用能耗和迎風面積有限,后大梁依舊存在自身重量大、迎風面積大、能耗高的問題。
由上述專利申請可知,通過將前大梁或者后大梁的上下片梁設置為桁架結構,雖然能相應減輕岸橋自身的重量,也能減少相應的迎風面積,但因后大梁或者后大梁的左右片梁依舊采用實腹式板梁結構,使得后大梁依舊存在自身重量大、能耗高和迎風面積大的問題。因此,如何減少大梁的自身重量、減少大梁的迎風面積,同時使輕量化的大梁依舊能適用于參數大、工作級別高的大型岸橋,保證較高的載重量,成為本領域亟待解決的問題之一。
技術實現要素:
為解決上述問題,本發明的目的在于提供一種桁架式岸橋主梁,包括位于海面上方的海側大梁以及位于陸地上方的陸側大梁,海側大梁與陸側大梁平行設置,且海側大梁與陸側大梁鉸接,通過鉸接海側大梁可繞鉸接處相對于陸側大梁轉動,海側大梁與陸側大梁均分別包括兩根平行設置的上弦桿以及兩根下弦桿,從主梁的端面上看,兩根上弦桿和兩根下弦桿位于四方形的四個角部,海側大梁與陸側大梁的兩個側壁分別由固定設置于上、下弦桿間的多根腹桿構成;海側大梁與陸側大梁的上壁由固定設置于兩根上弦桿間的多根上撐桿構成;海側大梁與陸側大梁的下壁由固定設置于兩根下弦桿間的多根下撐桿構成。
本發明所提供的桁架式岸橋主梁有效地減小了主梁的迎風面積,降低了風載荷及其產生的岸橋輪壓反力,減少了主梁在迎風時發生的晃動或形變,抗扭性能及抗疲勞性能好,進一步地,本發明所涉及的主梁結構有效地、大幅地減輕了主梁的重量,但仍可保持與實腹式梁同等的承載能力,具有較強的承載力以及抗變形力。
優選地,上弦桿以及腹桿為“H”型鋼或工字鋼,且上弦桿與腹桿的截面高度相等。
進一步地,上撐桿與下撐桿為桿件或管件。
優選地,海側大梁與陸側大梁的四壁上的腹桿、上撐桿以及下撐桿沿主梁的軸向呈三角形或“N”型或“K型”或“米”字型分布,且在海側大梁及陸側大梁的四壁上分別由腹桿或上撐桿或下撐桿構成的任意三角形的頂點分別與上/下弦桿的形心軸線匯交。
進一步地,兩根上弦桿間、兩根下弦桿間分別設置有多根垂直于上、下弦桿的水平支撐桿,水平支撐桿的端部與由腹桿構成的三角形的頂點共點或處于同一垂直平面,位于上壁的由上撐桿構成的三角形交點與水平支撐桿的軸線匯交,位于下壁的由下撐桿構成的三角形交點與水平撐桿的軸線匯交。
優選地,海側大梁以及陸側大梁內還分別斜設有一根或多根斜撐桿,斜撐桿與腹桿和/或水平支撐桿形成三角形結構。
進一步地,斜撐桿設置于水平支撐桿上,且斜撐桿與腹桿位于同一平面,斜撐桿的一端與位于腹桿上端部的水平支撐桿固定連接,斜撐桿的另一端與位于腹桿下端部的水平支撐桿固定連接。
優選地,斜撐桿的數量與水平支撐桿的數量相同。
進一步地,斜撐桿為管件。
優選地,下弦桿上沿主梁的軸向設有供載重裝置滑行的軌道,軌道設置于兩側壁腹桿的外側。
本發明還提供一種桁架式岸橋,包括門架、上述主梁、梯形架和牽引主梁的多根拉桿,陸側大梁固定設置在門架上,多根拉桿的一端分別固定于主梁上,拉桿的另一端均固定設置于門架的立柱頂端的梯形架上。
如上,本發明涉及的桁架式岸橋主梁簡單,建造成本低,減少了岸橋的自身重量和迎風面積,降低了岸橋設備的使用能耗和使用成本,可廣泛適用于參數大、級別高的大型岸橋中,提高了大型岸橋設備的實用性,值得廣泛推廣使用。
為讓本發明的上述內容能更明顯易懂,下文特舉優選實施例,并結合附圖,作詳細說明如下。
附圖說明
下面將結合附圖介紹本發明。
圖1為本發明的桁架式岸橋的結構示意圖;
圖2為圖1的正視圖;
圖3為圖2中海側大梁11相對于陸側大梁12旋轉的示意圖;
圖4-1為陸側大梁12的俯視圖;
圖4-2為陸側大梁12的主視圖;
圖4-3為陸側大梁12的仰視圖;
圖5-1為海側大梁11的俯視圖;
圖5-2為海側大梁11的主視圖;
圖5-3為海側大梁11的仰視圖;
圖6為主梁的截面圖。
元件標號說明:
1 主梁
11 海側大梁
12 陸側大梁
13 上弦桿
14 下弦桿
15 腹桿
16 鉸接處
17 連接接頭
171 輔助支撐桿
18 水平支撐桿
19 上撐桿
10 下撐桿
2 門架
21 立柱
22 上橫梁
23 拉桿
24 梯形架
3 斜撐桿
4 軌道
具體實施方式
以下由特定的具體實施例說明本發明的實施方式,本領域技術人員可由本說明書所揭示的內容輕易地了解本發明的其他優點及功效。雖然本發明的描述將結合優選實施例一起介紹,但這并不代表此發明的特征僅限于該實施方式。恰恰相反,結合實施方式作發明介紹的目的是為了覆蓋基于本發明的權利要求而有可能延伸出的其它選擇或改造。為了提供對本發明的深度了解,以下描述中將包含許多具體的細節。本發明也可以不使用這些細節實施。此外,為了避免混亂或模糊本發明的重點,有些具體細節將在描述中被省略。
在本發明的描述中,需要說明的是,除非另有明確的規定和限定,術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解,例如,可以是固定連接,也可以是可拆卸連接,或一體地連接;可以是機械連接,也可以是電連接;可以是直接相連,也可以通過中間媒介間接相連,可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言,可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
另外,在以下的說明中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“頂”、“底”,不應理解為對本發明的限制。
本發明涉及一種桁架式岸橋主梁,且本發明所涉及的桁架式岸橋主梁優選適用于中型或大型岸橋,即岸橋的外伸距為40m-65m。
如圖1至圖6所示,本發明涉及一種桁架式岸橋主梁包括位于海面上方的海側大梁11以及位于陸地上方的陸側大梁12,海側大梁11與陸側大梁12平行設置,即桁架式岸橋的主梁1為一根直線型的橫梁,并且通過在主梁1下方吊裝載重裝置,從而將貨輪上的集裝箱或其他貨物吊起后運送至陸地上,進行卸貨;或是將陸地上的集裝箱或其他貨物吊裝運送至貨輪上進行載貨。在本發明中,載重裝置的額定載荷優選為35t-65t。
在本發明中,海側大梁11與陸側大梁12結構相似,均呈立方體結構,且立方體的四壁由四片桁架構成,具體來說,海側大梁11與陸側大梁12均分別包括兩根平行設置的上弦桿13以及兩根下弦桿14,從主梁1的端面上看,兩根上弦桿13和兩根下弦桿14位于四方形的四個角部。
進一步地,在本發明中,海側大梁11與陸側大梁12鉸接,通過鉸接,海側大梁11可繞鉸接處16相對于陸側大梁12轉動,當有超出了主梁1的高度的貨輪需要通過時,可將海側大梁11進行提升,從而避免海側大梁11與貨輪上的集裝箱或貨物發生碰撞。
更進一步地,為了使海側大梁11在繞鉸接處16旋轉時不與陸側大梁12發生干涉碰撞,海側大梁11與陸側大梁12的上弦桿13的長度小于下弦桿14,且海側大梁11與陸側大梁12位于外側的兩端面與水平面相垂直,而海側大梁11與陸側大梁12在鉸接處16相對的兩側面與水平面呈一定的角度,保證當海側大梁11被拉起時,海側大梁11不會與陸側大梁12發生干涉造成危險,保證了主梁1的安全性。
進一步地,由于在主梁1下方需要吊裝用于載重的裝置,因此在主梁1上需設置供載重裝置滑行的軌道4,以供載重裝置運行從而進行貨物的運送。在本發明中,優選將軌道4設置于兩側壁的外側,避免與載重裝置發生干涉,同時方便軌道的鋪設以及方便對軌道進行日常維護。更進一步地,在本發明中,軌道4設置于兩下弦桿14上,載重裝置優選為懸掛式小車。
在本發明中,立方體結構的海側大梁11與陸側大梁12分別具有兩個與海平面垂直的側壁以及與海平面平行的上壁和下壁。海側大梁11與陸側大梁12的兩個側壁分別由固定設置于上弦桿13以及下弦桿14間的多根腹桿15構成。海側大梁11與陸側大梁12的上壁由固定設置于兩根上弦桿13間的多根上撐桿19構成;海側大梁11與陸側大梁12的下壁由固定設置于兩根下弦桿14間的多根下撐桿10構成。
在本發明中,為進一步提高桁架主梁的承載能力,優選采用H型鋼或工字鋼作為上弦桿13和腹桿15。進一步地,為了在裝配時更為便利,上弦桿13和腹桿15所采用的H型鋼或工字鋼的截面高度相等,并且當上弦桿13和腹桿15的截面高度相等時,兩者的節點連接接頭具有更好的抗疲勞性能。
進一步地,在本發明中,由于桿件或管件為普遍的建材,取材方便,價格低廉,但結構穩定性好,因此上撐桿19與下撐桿10優選為桿件或管件,更進一步地,在本發明中,桿件或管件的截面形狀可以根據實際情況進行選擇。
在本發明中,海側大梁11與陸側大梁12的四壁上的各腹桿15間、上撐桿19間以及下撐桿10間均分別沿主梁1的軸向呈三角形或“N”型或“K型”或“米”字型分布,且在海側大梁11及陸側大梁12的四壁上分別由腹桿15或上撐桿19或下撐桿10構成的任意三角形的頂點分別與上/下弦桿13/14的形心軸線匯交。
具體來說,主梁1的兩個側壁中,腹桿15的一端與上弦桿13固定連接,腹桿15的另一端與下弦桿14固定連接,且各腹桿15首尾相連,呈鋸齒狀分布,形成華倫式桁架結構,位于側壁上部的由腹桿15構成的任一三角形的頂點與上弦桿13的形心軸線匯交,位于側壁下部的由腹桿15構成的任一三角形的頂點與下弦桿14的形心軸線匯交。
進一步地,主梁1的上壁中,上撐桿19的兩端分別與兩根上弦桿13固定連接,兩上撐桿19的軸線構成的三角形交點與上弦桿13的形心軸線匯交;主梁1的下壁中,下撐桿10的兩端分別與兩根下弦桿14固定連接,兩下撐桿10的軸線構成的三角形交點與下弦桿14的形心軸線匯交。
更進一步地,為了使主梁1的結構更為穩定,兩根上弦桿13間、兩根下弦桿14間還分別設置有多根垂直于上、下弦桿13、14的水平支撐桿18,水平支撐桿18的端部與由腹桿15構成的三角形的頂點共點或處于同一垂直平面,位于上壁的由上撐桿19構成的三角形交點與水平支撐桿18的軸線匯交,位于下壁的由下撐桿10構成的三角形交點與水平支撐桿18的軸線匯交。水平支撐桿18可進一步增加主梁1上下兩片桁架的抗失穩性能。
在本發明中,由于四壁上的各腹桿15間、上撐桿19間以及下撐桿10間均分別沿主梁1的軸向呈三角形或“N”型或“K型”或“米”字型分布,因此相鄰的兩根腹桿15或上撐桿19或下撐桿10分別與上弦桿13或下弦桿14形成三角形結構,以使桁架結構更為穩固。進一步地,位于兩個側壁上部的由腹桿15構成的任一三角形的頂點與上壁的三角形的頂點共點或處于同一垂直平面,位于兩個側壁下部的由腹桿15構成的任一三角形的頂點與下壁的三角形的頂點共點或處于同一垂直平面,以使桁架的結構更為穩固,也使主梁1更為美觀。
在本發明中,優選采用焊接的方式使腹桿15、上撐桿19、下撐桿10以及各水平支撐桿18與上弦桿13以及下弦桿14相連接。
在本發明中,為了進一步增加主梁1的結構穩定性以及抗扭轉力,海側大梁11以及陸側大梁12內還分別斜設有一根或多根斜撐桿3,斜撐桿3利用了三角形的穩定性,與腹桿15和/或水平支撐桿18形成三角形結構,增加主梁1的抗扭剛度。在本發明中,斜撐桿3優選為管件,選用管件作為斜撐桿除取材方便外,管件還可方便地與任何形狀的焊接面進行焊接,匹配程度高。
進一步地,在本發明中,位于兩根上弦桿13間的水平支撐桿18優選采用管材,取材方便且便于焊接;位于兩根下弦桿14間的水平支撐桿18優選采用H型鋼或工字鋼,且H型鋼或工字鋼的截面高度與下弦桿14的截面高度相同,如此便可對位于下弦桿14上的兩根軌道4所承受的載荷進行平衡,同時還可在保證主梁1強度的情況下進一步減輕主梁1的重量。
進一步地,在本發明中,優選將斜撐桿3設置于水平支撐桿18上,且斜撐桿3與腹桿15位于同一平面,斜撐桿3的一端與位于腹桿15上端部的水平支撐桿18固定連接,斜撐桿3的另一端與位于腹桿15下端部的水平支撐桿18固定連接。
更進一步地,在本發明中,斜撐桿3優選為多根,且與水平支撐桿18的數量相同,即在各水平支撐桿18上分別設置一根斜撐桿3,以進一步增加主梁1的承載能力及抗失穩性能。
本發明還公開了一種桁架式岸橋,如圖1-圖3所示,包括門架2、主梁1、梯形架24和牽引主梁1的多根拉桿23,陸側大梁12固定設置在門架2上,多根拉桿23的一端分別固定于主梁1的不同位置,拉桿23的另一端均固定設置于門架2的立柱21頂端的梯形架24上。
進一步地,在本發明中,門架2中設有上橫梁22,陸側大梁12通過連接接頭17和輔助支撐桿171固定于上橫梁22的底部。連接接頭17為封閉式箱體結構,封閉式箱體的寬度與上橫梁22的截面寬度相同,封閉式箱體的厚度與上弦桿13的截面高度相同。在此,將封閉式箱體的寬度設置成與上橫梁22的橫截面的寬度相同,以此可以將上橫梁22與封閉式箱體牢固固定,同時將封閉式箱體的厚度設置成與上弦桿13的截面高度相同,使得封閉式箱體與上弦桿13相匹配,以此可以將封閉式箱體焊接至上弦桿13中,成為上弦桿13的組成部分。進一步地,封閉式箱體底面的兩條底棱則通過多根輔助支撐桿171(如圖4-2所示)分別與上弦桿13和下弦桿14固定連接,即封閉式箱體底面的每一條底棱既與上弦桿13連接,又與下弦桿14連接,以此提高封閉式箱體的承受能力,從而進一步提高陸側大梁12在與上橫梁22連接位置處的承載能力。
本發明提供的桁架式岸橋的主梁由于采用了桁架結構,即保證了桁架式大梁的穩定性及載荷,又進一步降低了岸橋自身的重量和迎風面積,也進一步減少了岸橋設備的使用能耗和使用成本。
綜上,本發明所涉及的桁架式岸橋主梁以及具有桁架式主梁的岸橋結構簡單,建造過程簡易,大幅降低了生產成本,此外,本發明所涉及的桁架式岸橋及岸橋的主梁的承載性能好,具有良好的抗扭轉性能和抗疲勞性能,安全可靠,值得廣泛地推廣使用。
上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效,而非用于限制本發明。本領域技術人員可在不違背本發明的精神及范疇下,對上述實施例進行修飾或改變。因此,在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變,仍應由本發明的權利要求所涵蓋。