双体承压舟浮桥技术在乌海黄河浮桥工程中的应用研究工作总结.docx
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双体承压舟浮桥技术在乌海黄河浮桥工程中的应用研究工作总结
双体承压舟浮桥技术在乌海黄河浮桥
工程中的应用研究工作总结
引言
该项目是对双体承压舟浮桥技术在乌海黄河浮桥工程中的应用研究,研究的主要目的是通过对双体承压舟浮桥技术与我区带式浮桥技术分析比较,找出存在的问题,分析双体承压舟浮桥技术在我市黄河浮桥工程中研究应用的可行性,实事求是地提出双体承压舟浮桥技术对提高我区浮桥安全适用性的影响作用和在全区推广应用的实用价值。
2001年在乌海市交通局和有关上级领导部门的关心支持下,我公司组织有关工程技术人员开展了项目研究工作,通过大家的共同努力,于2002年12月全面完成了项目研究工作和依托工程的建设任务。
正文:
1.项目工作基本情况
1.1项目背景,主要研究工作内容、目标:
随着西部大开发战略实施,我市乌达区高载能工业园区的开工兴建投产,大量的建材及生产原料要从本市的海南区调运。
两岸之间资源调运更加频繁,运量达到近48万吨,但由于当时陆路交通运输网络状况相对滞后,制约了两岸之间物资交流,也给两岸人民群众的生活带来了不便;因此,本着投资少、见效快的经济原则,从两岸城乡经济发展的实际情况出发,2001年提出了架设一座贯通海南胡杨村至乌达三道坎黄河东西两岸,专门输送载客、货车辆的水上渡运设施—浮桥。
浮桥架通后,能够缩短运距,加快两岸城乡物资交流,降低海南区、乌达区资源调运成本费用,在工程可行性调研工作中,结合分析拟建浮桥桥址水域的河床及其水文特性,两岸地形地貌,就两岸经济运量预测、桥型、浮桥设计原则与方案投资及经济效益等技术经济问题进行了全面调查、分析、论证等工作,确定了双体承压舟浮桥桥型为首选方案。
当时,我区的浮桥桥型仍皆为带式浮桥,双体承压舟浮桥技术应用尚属空白,该桥型较带式浮桥具有迎水阻力小,建造工艺简单,建造周期短等优点,该桥的安全适用性强,优点突出,对其研究引进和应用,能填补我区无承压舟浮桥技术应用的空白,对提高我区浮桥的综合安全性能,促进我区浮桥工程技术的发展具有深远的影响。
在项目研究中,主要研究工作内容有:
(1)承压舟舟体桥桁汽车甲板结构;
(2)不同河床底质对浮桥承压舟舟体舱底结构强度的影响及要求;
(3)不同河床底质对浮桥系固设施的影响及其要求;
(4)根据不同设计载荷合理确定浮桥两端特型舟舟体主尺度与整桥双体舟舟体主尺度的匹配关系;
(5)浮桥辅助动力设施与浮桥整体动力匹配;
(6)浮桥河中部分通航临时启闭的连接装置的设计;
(7)浮桥双体承压舟抗凌、防凌、泄洪性能;
(8)分体式(汽车甲板桥桁与承压舟舟体分体建造),可变跨距双体承压舟的设计提出。
项目研究的考核目标:
(1)黄河承压舟浮桥技术在我区推广应用,其设计应符合《内蒙古自治区黄河浮桥检验暂行规定》及国家有关技术规定和经审批后的设计图纸的技术要求;
(2)浮桥双体承压舟舟体之间连接具有互换性;
(3)浮桥运行性能符合设计技术指标;
(4)浮桥设计、建造、架设要具有相应等级通航船舶通过的开放段(临时启闭);
(5)提出分体式、可变跨距双体承压舟的设计方案和有关设计标准、建造工艺要求。
1.2研究工作指导思想、工作重点:
(1)研究工作指导思想:
坚持为交通生产建设服务,符合我区水运交通发展方向和地区特点,积极贯彻水资源综合利用原则,兼顾水运、防洪、排涝等方面的发展,提高我区浮桥的安全适用性,促进我区浮桥工程技术的水平的提高。
(2)研究工作的重点:
承压舟舟体桥桁汽车甲板结构;
不同河床底质对浮桥承压舟舟体舱底结构强度的影响及要求;不同河床底质对浮桥系固设施的影响及其要求;
根据不同设计载荷合理确定浮桥两端特型舟舟体主尺度与整桥
双体舟舟体主尺度的匹配关系;
浮桥双体承压舟抗凌、防凌、泄洪性能;
1.3研究工作所取得的主要科技成果:
(1)依托工程乌海市胡杨村F601双体承压舟黄河浮桥双体承压舟结构设计采取了汽车甲板桥桁、舱底结构为纵骨架式结构,舷侧结构采取横骨架式。
通过浮桥运行使用,重载试验,该结构形式,力的传递效果较好,载车甲板不易变形,具有足够的强度和耐久性,舱底结构的承压能力较强,适于坐滩。
尤其是汽车甲板桥桁结构为纵骨架式,这在我区传统的带式浮桥上从未采用过,通过实际对比表明,这种结构由于我区带式浮桥目前使用的横骨架式汽车甲板结构,其能够应用在带式浮桥的单元驳体汽车甲板结构的优化,以提高甲板结构强度,承受大吨位动载通过。
(2)汽车甲板上片状人字形(带钢)防滑条的采用,其不仅增强了甲板结构强度,同时也能减少车辆通过时产生的颠簸冲击震动,延长甲板的正常使用寿命。
其明显优于传统使用的盘条一字形防滑条。
目前,已在我区其它新建浮桥的单元驳体上推广使用这种防滑方式。
(3)经使用验证,双体承压舟浮桥适合于架设在河床底质为粘泥、硬泥、沙泥、砂的河段,并能发挥其坐滩承压的作用,在这类河床底质条件的宽浅、狭窄流急(平时流速1.5米/秒)河段皆适合架设。
但在河床底质为砾石、鹅卵石的河段则适应性差,不能长期发挥其坐滩承压的作用,其舟体选择的最低适用水深为舟体最大动载吃水加剩余水深0.4米。
在汽车甲板桥桁承压区域与舱底间根据不同的载荷情况,可采取密集支柱法,以利于力的传递。
(4)同等长度的承压舟浮桥其迎水平均阻力约为带式浮桥迎水平均阻力的三分之一多。
而且其浅水阻力影响小,使用无明显或严重的雍水现象。
通过依托工程胡杨村海达承压舟浮桥使用中与上游拉僧庙和下游阿拉善盟巴音木仁两带式浮桥的同期同流速情况下的对比观测,承压舟浮桥系固缆绳的张力(同等规格钢丝绳)情况明显优于带式浮桥。
(5)适当增大承压舟浮体的水线面面积,增大其单位吃水的排水量和沿浮桥纵向轴线方向的纵倾恢复力矩,有利于减少对连接支耳的冲击破坏,提高浮桥对轴载集中车辆通过时的适应能力。
(6)适当增大浮桥两端特型舟的主尺度,提高特型舟的单位吃水排水量和沿浮桥纵向轴线方向的纵倾恢复力矩,合理确定其与整桥双体舟主尺度的匹配关系,有利于调整车辆上下桥时浮桥的安全漂浮状态和为车辆提供正常的工作坡度角,提高轴载集中的双桥重载车辆的通过适应性。
通过试运行,由试验标准驳体L×B×D×d=26×7.2×1.4×0.8米作浮桥东岸的特型舟体,由新造的特型舟体L×B×D×d=12×9.2×1.2×1.0米,对两者通行重载车辆时的工作坡度角和漂浮状态进行观测和计算及比较,推荐通行轴载集中的60吨双桥重载车辆的合理匹配关系为单元双体舟主尺度为:
L×B×D×d=12×5.5×1.5×1.0米,特型舟主尺度为:
L×B×D×d=30×7.5×1.4×1.0米。
(7)依托工程胡杨村海达双体承压舟浮桥,运行情况良好,基本达到各项技术经济指标,社会和经济效益明显。
2.项目执行情况
2.1完成任务情况,研究工作量及研究成果所产生的影响:
在项目领导小组及有关上级领导部门的关心支持下,在项目组工程技术人员和参与单位的共同努力下,按NJ2002-003项目合同书于2002年12月基本完成了项目应用研究任务。
为确保项目研究工作的顺利进行,于2001年3月份,在对胡杨村双体承压舟黄河浮桥工程进行工程可行性调研的基础上,组织有关技术人员到山东济南、泰安等地的承压舟浮桥经营单位进行了双体承压舟浮桥技术应用的实地考察,并与山东省黄河航运局的有关工程技术人员和专家就承压舟浮桥技术的相关问题进行了讨论,提出了设计任务要求,达成了委托设计的合作意向。
2001年5月由山东省黄河航运局完成了承压舟浮桥的技术设计,2001年6月上旬,自治区交通厅海事处(原港监处)组织有关专家和工程技术人员在乌海对F601双体承压舟浮桥技术设计图纸进行了全面审查,并形成了F601双体承压舟浮桥设计图纸审图意见书,准予按审批后的图纸进行施工建造。
在研究工作中,以重载车型一主一挂60吨货车为动载模型对双体承压舟的结构、连接支耳的强度进行了强度校核计算,并以流量2400米3/秒,流速2.5米/秒临界状态下浮桥重载时,进行系固设施的强度校核计算。
2001年7月上旬依托工程开工建设后,项目组根据项目合同和制定的研究大纲,对依托工程进行了全过程的跟踪管理,及时采集有关数据,掌握建造工艺,参与浮桥架设方案的制定和实施;通过舟体互组验证双体承压舟浮桥双体舟之间的互换性和漂浮状况及岸边特型舟与双体承压舟的主尺度匹配;以单元双体承压舟和单元试验驳体作比较分别进行了人工拖曳试验,在经验计算的基础上,验证其阻力情况;通过重载车辆(40~60吨)通行试验,验证舟体的动载吃水情况和岸边特型舟及跳板搭岸的工作坡度角,观测双体舟之间的纵倾波动蠕变情况及支耳受力情况反应等。
通过试运行,发现问题,及时解决,提出相应的改进措施,解决了诸如特型舟与双体舟之间铰链撕扯和枯水期岸边特型舟动载吃水大等问题。
为今后类似浮桥的设计提供了可靠的实践依据。
该桥于2002年4月通过了自治区交通厅海事处组织有关部门和专家、工程技术人员对F601双体承压舟浮桥进行的浮桥安全技术验收。
在总结项目研究工作的基础上,我公司于2002年12月,完成了《承压舟浮桥技术在乌海黄河浮桥工程中的应用报告》。
通过对依托工程实际运行验证,海达双体承压舟黄河浮桥达到了设计水位和设计流量的技术要求,在2002年,洪汛期水流流速达到临界流速2.5米/秒的情况下,该桥安全渡汛,浮桥河中和两岸的系固设施、舟体之间的连接部件、舟桥桥桁、浮桥两端跳板等一切正常。
在我市黄河水段胡杨村三道坎水域的特殊、复杂的水文情况下架设浮桥,风险较高,难度较大,正是因为这种承压舟浮桥技术的应用,提高了该浮桥的安全适用性,这已为实践所证实。
2.2完成项目所采取的技术措施:
在项目依托工程的施工建造中,为确保承压舟成品的连接互换性,尽可能减小焊接变形带来一系列影响,为提高工效,结合施工方建造施工条件,分别提出了整体反造法和分体反造法的建造工艺。
通过施工应用,不但工效提高,减小工人劳动强度,同时也保证了焊接质量,减小了焊接变形,收到良好效果,并且可将这种建造工艺应用于我区其它的带式浮桥舟体建造。
3.项目承担单位、参与单位及其合作情况
在项目应用研究过程中,项目承担单位乌海路通建安公路工程有限责任公司,积极履行项目合同,充分发挥自身的技术组织管理优势,同时积极吸纳引进技术和争取有关部门的支持,并认真处理协调好使用方、施工方、设计方及验船部门之间的工作关系;在此间,得到了自治区交通厅海事处、乌海市地方海事局、乌海市交通公路勘测设计院等部门的技术指导和帮助;确保了项目应用研究工作的全面顺利完成。
4.依托工程及其与项目研究结合情况
4.1依托工程概况:
依托工程为F601双体承压舟浮桥,设计载荷汽-15,验算负荷60吨,单元舟体主尺度:
L×B×D×d=12×3×1.6×1米,桥面宽4.2米,桥总长180米,单向行驶,浮桥泄洪孔为21孔(100米2),抗击流速2.5米/秒,全年通航保证天数225天。
该桥建设单位是乌海路通建安公路工程有限责任公司,设计单位是山东省黄河航运局,施工单位是乌海市黄河工贸集团公司和包头平安航运公司。
该桥始建于2001年7月,于2001年11月竣工,2002年4月通过验收。
4.2研究试验规模、试验目标:
在研究过程中,研究试验参与工程技术人员8名,涉及专业有机械制造、船舶工程、公路与桥梁、水利工程等相关专业;研究试验对象的投资规模为314万元,试验对象(浮桥)主体建造规模为汽—15,验算负荷60吨,属于重型双体承压舟浮桥。
试验目标是针对研究的主要内容和目标进行验证和测算,为今后双体承压舟浮桥技术在我区的应用和推广,提供可靠的特型舟和双体舟在不同载荷情况下的匹配关系数据等。
4.3工程与项目研究结合情况:
从依托工程的工程可行性调研、论证、设计、施工、建造监督检验、安全技术验收、运行使用各阶段,对其进行参与和全过程的跟踪管理,严格按项目合同和研究大纲,组织应用研究工作,这是项目研究工作得以顺利开展直至完成的重要保证。
正是遵循这一思路,把项目研究工作与依托工程紧密结合起来,深入依托工程现场组织开展试验工作,注重资料、数据来源的真实可靠性,认真完成各阶段的任务。
5.经费计划和使用情况
根据本项目研究的内容和性质,研究经费计划为314万元,其中自治区交通厅拨款8万元,依托工程配套资金306万元。
在项目研究实施中,经费使用情况为:
在组织准备阶段,用于进行拟设浮桥桥址水域水文资料的调查,进行水位调查观测、河床断面、流向、流速、流量等重要数据的测量收集及研究场所和设备的安排等,支出经费1.5万元;在调研阶段,用于项目的考察、论证等,支出经费2万元;在应用研究阶段,用于项目的软、硬件引进、研究等,支出经费9万元;在建造、投产、试运行、总结阶段,用于土建费及水上设施费、试验、劳务等,支出经费302万元;总计经费支出314万元。
6.项目执行情况评价
按照NJ2002—003项目合同书,明确项目研究目标,突出研究工作重点,于2001年3月至2002年12月间基本完成了项目研究任务。
为如何在我区一些水域推广应用双体承压舟浮桥技术,提供了有价值、可值得借鉴的实践依据和经验计算方法。
解决不同重载动载状况下特型舟与双体舟之间的匹配关系,确保浮桥重载车辆通行时的安全适用性。
充分发挥了双体承压舟浮桥的迎水阻力小、泄流能力强的优良性能,这正是在乌海胡杨村三道坎这一特殊水域能够成功架设浮桥的主要技术因素之一。
其首次成功架设应用,打破了我区带式浮桥桥型长期作为主导桥型的单一格局,这对我区交通浮桥工程技术水平的提高是一个促进,同时也拓展了我区浮桥工程技术的研究领域,使其由单一性向多样性、综合性方向发展。
此外,在项目研究过程中,除做好项目研究的技术、环境保障工作外,还积极做好资金支持保障,根据各阶段的研究工作需要,对项目经费的使用,作到专款专用,自觉接受项目主持单位及有关部门的监督指导,精打细算,合理分配支出。
确保了项目研究工作的全面顺利完成。
7.存在问题与措施建议
虽然,这次项目研究开发工作得以顺利完成并取得了一定成果,使双体承压舟浮桥技术在乌海黄河浮桥工程中成功应用,但双体承压舟浮桥技术在我区的应用仅仅是一个开端,尚存在如下问题需要解决和改进:
(1)该项目的主要研究内容,无论是从其广度还是深度方面,因为各种主客观因素影响,作到对所有存在问题的完全彻底解决是不可能的。
因此,建议在今后类似浮桥的建设中,与依托工程紧密结合,继续开展相关的研究工作,不断探索其规律和充分发挥其应用价值
(2)该项目是双体承压舟浮桥技术应用推广研究项目,从我区多年来浮桥运行情况来看,各地架桥河段水域的自然条件不一,水文情况复杂多样,承担的主要运输任务各不相同,因此为提高浮桥的安全适用性,为充分发挥各类桥型的自身优点,对由双体承压舟桥型和带式浮桥桥型组成的复合桥型进行探索研究是非常必要的,这更拓宽了双体承压舟浮桥技术应用推广的途径,而不是一种简单的桥型相互取代。
(3)随今后大吨位车辆要通行浮桥情况的出现,双体承压舟浮桥的承载能力需要提高,为此,首先就必须加大其舟体单位吃水的排水量,其次,加大其结构强度,再者就是加大其浮桥轴线方向的纵倾恢复力矩。
以上均将导致双体承压舟舟体主尺度的增大,这将给建造、组装架设、使用维护、拆解上岸维修等带来一系列的问题。
为便于其精确制造,实行厂内标准系列制造,移动运输,现场组装连接,使用维护替换及拆解上岸维修方便,对分体式、可变跨距双体承压舟的深入研究开发是符合今后浮桥发展需要的。
(4)加强对有关这方面的工程技术人员的教育培训投入,提高我区水运交通科技的整体研发水平和能力。
结束语
通过对引进的双体承压舟的各种研究和所积累的生产实践证明,应用双体承压舟式浮桥技术在我市黄河水域进行汽车渡口的滚装输送获得了可喜的成果。
其所具有的优点,吸引了同行的关注,扩大了在我区推广应用承压舟浮桥技术的可能性,作为项目研究承担单位,在上级领导部门的关心支持下,我们将积极争取各方的参与和支持,本着消化吸收、注重成果转化、推动水运生产发展的原则,继续深入开展项目的后继研究,积极推动依托工程的技术改进和不断完善。
为我区水运科研事业发展贡献力量。
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