黄长江
摘 要：在九江石化加氢反应器运输项目中，需要在九江长江江滩边修建简易斜坡式码头，并使用SPMT液压平板车滚卸的方式作业从驳船上卸货。由于水面与堤坝顶部高差巨大，使用转动式内外鞍座的方式，克服了高差及运输角度的影响，保证加氢反应器的正常滚卸。
关键词：转动式;鞍座;SPMT;大件运输;斜坡
中图分类号：F253.9 文献标识码：B
Abstract： In the hydrogenation reactor transportation project of Jiujiang petrochemical company， it is necessary to build a simple ramp wharf along the bank of Jiujiang Yangtze River， and use SPMT to unload from the barge. Due to the huge height difference between the water surface and the top of the dam， the rotary inner and outer saddles are used to overcome the influence of height difference and transportation angle and ensure the normal rolling unloading of the hydrogenation reactor.
Key words： rotation type; saddle; SPMT; mass transportation; slope
中石化九江分公司扩建项目是九江市重点建设项目，作为炼化项目技术重点部分之一的炼化装置需要整体制造、整体安装，其总重量从500～1 000吨不等，最长的长度达31.5m，直径为5.9m。因此，运输这些装置成为重点考虑的问题。由于需要长途运输，水上运输成为必然之选。由于九江市处于长江中上游，一年中每月水位差很大，正常水位和陆上社会道路路面标高最大相差近20米。所以，炼化装置水上运输上岸方式的设计成为一个关键点。
根据对九江长江岸线的考察，本项目最终选址在九江大桥东侧约700m的长江南岸江滩上，陆上位置处于九江市滨江东路与电厂路T型路口向西约500m的滨江东路北侧江堤外。该处江滩斜坡已使用多年，原是作为私人经营的砂石料和煤炭简易斜坡式码头上岸通道，从+7.0m水面以上路面铺填一定深度的建筑碎砖和散落的很多煤炭粉渣，经过多年碾压已形成运输路面，经过处理后在原有路面上铺设混凝土面层后作为大件运输通道使用。
1 需要上岸的炼化装置
本项目需要上岸的炼化装置共计6件，分别为一重生产的4件和二重生产的2件。一重制造的第四加氢反应器是滚卸设备里面的最重件，二重制造的加氢精制反应器是滚卸设备里面的最长和直径最大件。从滚卸安全技术考虑，第四加氢反应器的作业难度更高，对船和上岸通道的要求也是最高，为了满足所有装置设备的上岸需要，结合运输车辆的特性，以一重制造的第四加氢反应器作为主要考虑对象，该设备尺寸15.8×Φ5.4m，重量1 041t。
2 主要作业设备及工装
2.1 自行式液压平板车（SPMT）
SPMT是一种模块化生产及组装的自行式平板拖车，可以根据装载货物的不同需求被配置成各种结构、尺寸和重量。SPMT 的基礎部件是一个4轴线或6轴线的模块组以及一个动力头（PPU）。
单元组合式液压悬挂平板车由大梁、转铰式支座、分载梁全液压模块运输车组成。大梁直接支撑桥体，并将荷载传与转铰式支座;转铰式支座将荷载传给分载梁，并保证运输过程中的平面转动;分载梁将支座传下来的荷载均匀地传到全液压模块运输车;全液压模块运输车将荷载均匀传到地面，足够轴数即可将地耐力要求降到对地面道路影响小的范围内。采用全液压模块运输车设备全液压悬挂、全液压驱动，轮压分散且均匀，充分利用现有道路资源。
2.2 临时码头
本运输项目处江面防汛大堤顶面标高为+23.0m，根据使用期月份九江长江岸线预估的最低水位+6.6m，运输通道布置为斜坡道形式，为钢筋混凝土结构路面。斜坡道从防汛大堤顶部放坡至标高+1.5m处，坡长为172m，斜坡坡度约5.4°，坡比为1∶10。
运输驳船满载靠泊，吃水3.6m，靠岸后通过三角形钢结构临时码头靠泊，顶靠临时码头前端部。钢结构临时码头和船舶顶面相平，SPMT模块车从驳船上运输大件货物上钢结构临时码头，行走至斜坡通道。码头建设过程如图1所示：
2.3 转动式内外鞍座
由于坡道高差较大，且货物整体长度较长，若使用整列车板运输，则由于上坡夹角较大，车板前后悬挂悬空而无法正常运输，影响整体运输的进度及安全。
综合考虑，将车板分为前后两端，在前后车板上安装新设计的转动式内外鞍座，并利用内外鞍座可以转动的特点，可以较好地适应斜坡坡度的变化。
内外鞍座的结构示意图如图2所示：
3 滚卸作业
3.1 安装外鞍座
该鞍座使用钢板焊接而成，内鞍座随同反应器一同运输到卸货现场后，外鞍座使用吊车在现场与内鞍座拼装成型，并使用高强螺栓连接固定，然后SPMT车板进入外鞍座底部，顶升外鞍座，使其与内鞍座接触良好，能够正常转动，顶升并开始运输。
3.2 滚卸作业
在江边建造的临时码头上，通过背拉钢丝绳锚定、施打钢管桩等方式将码头固定，防止滚卸过程中码头的不均匀沉降及前后偏位变形。
在滚卸作业前，船舶排出部分压载水，使船舶干舷尽量抬高，在滚卸过程中注入压载水，保持船舶总体重量平衡，从而保持干舷稳定。通过观测江水与码头面的高差变化，选择合适的水位开始滚卸作业。
3.3 爬坡上岸
使用SPMT自身动力作为牵引力进行爬坡，共使用48轴线SPMT，其中驱动轴16轴线，产生水平驱动力200t大于SPMT及反应器在斜坡上的自重分力及摩擦力180t，能够正常驱动。
4 转动式内外鞍座设计
4.1 鞍座原理介绍
在运输配车图（图3）中共布置前后2个鞍座，外鞍座与车板固定为整体1，内鞍座与反应器固定为整体2，整体1和整体2之间通过内外鞍座铰接点连接，该铰接点仅有绕轴向转动的自由度，故2个整体之间只会有旋转角度差而不会有位移差。
前后车板之间有400mm的空隙间距，在2列车板角度不一致时不会前后碰撞。
4.2 鞍座结构设计
外鞍座使用钢板及型钢焊接而成，并在现场用高强螺栓与底部横梁连接;内鞍座使用钢板焊接而成，在端部焊接耳板并对耳板局部进行加强，保证运输及转动过程中该处的强度及刚度。鞍座三维示意图如图4所示：
4.3 鞍座结构计算
在转运过程中，考虑2个鞍座承受来自反应器筒体及相关构件的最大重量1 200t。对内外鞍座进行有限元分析，得到了鞍座的应力分布情况及危险位置的最大应力值，结合材料性能和强度理论作出了校核结论。
横梁截面为箱型1 200*700*20*3*40，截面面积A=1 332cm2，抗弯截面系数W=33 311cm3，斜三角架截面为箱型450*450*20*2*30，截面積A=426cm2，抗弯截面系数W=6 180cm3。考虑重力加速度为g=9 800mm/s，鞍座转动轴处简支约束。
4.3.1 有限元计算模型
鞍座具对称性，因此分析时取1/4进行分析;对反应器进行截断处理，但保证其重力等效。经过适当简化，建立如图5的有限元计算模型。
4.3.2 分析结果
在重力作用下，鞍座的应力分布情况如图6所示。等效应力最大值位置如图中Max标示。内鞍座等效应力最大值为225.6Mpa，外鞍座等效应力最大值为358.6Mpa。
4.3.3 结 论
材料Q345的屈服极限σ=345Mpa。在一般静载条件许用应力σ=σ/1.5=230Mpa。
鞍座等效应力的最大值约为225.6Mpa，支架等效应力最大值为358.6Mpa，2处应力都比较大，是因为变形后主要是由此处接触承接重力，因此应力相对集中。虽然支架等效应力最大处应力高于了屈服极限，但此处是压应力而且是点应力集中，不会对支架整体强度产生多大影响。
5 结 论
九江石化滚卸作业中，内外鞍座经受住了实践的考验，按照设定的目的完成了工作任务，达到了预期目的，该种操作在大件运输作业中算是比较特殊的案例。
通过实践发现可以优化的几点有：
（1）结构设计重量较保守，后期可以根据实际工况优化;
（2）在爬坡过程中鞍座左右存在一定的偏位，纵向线型受到一定影响;
（3）内外鞍座安装定位较为繁琐，在现场工器具不充足的情况下安装工作量较大。
通过该项目，积累了宝贵的经验，为以后类似项目提供了很好的借鉴。
参考文献：
[1] 国家建设部，国家质量监督检验检疫总局. 钢结构设计规范GB50017-2003[Z]. 2003.
[2] 《钢结构设计手册》编辑委员会. 钢结构设计手册[S]. 3版. 北京：中国建筑工业出版社，2004.
[3] 国家住房和城乡建设部. 建筑结构荷载规范 GB50009-2012[Z]. 2012.
