轻便铝合金浮桥的研制及在工程抢险中的应用

祁志江++李洪河

摘 要：为了在油气管道抢险中快速通过河流、沟渠，研究设计了一种轻便铝合金浮桥，具有质量轻、连接方便、结构稳定、架设速度快等特点，且易于集成撬装化，大大提高了应急响应速度和抢修效率，并在工程抢险实践中得到很好的应用。

关键词：铝合金；浮桥；研制；应用

Abstract： In order to rapidly through rivers and ditchesduring oil and gas pipeline emergency， the designeda lightweight aluminium alloy pontoon bridge， it has the advantage oflight quality， convenient connection and stable structure， construction characteristics of fast speed， and ease of integration device prizing， greatly improving the emergency response speed and repair efficiency， and to obtain the very good application in the emergency practice.

Keywords： Aluminum alloy； pontoonbridge； developed； application

中图分类号：TU395 文献标识码：A

长输油气管道在敷设过程中需要穿越一些河流、沟渠，尤其在江南水网密布地段，管道往往需要连续穿越很多河流、沟渠。当管道在运行过程中由于钢材腐蚀、第三方破坏等原因发生泄漏时，往往由于管道附近缺少桥梁，抢修人员、设备有时需要绕很远的路才能到达河流对岸，严重影响了抢修效率。

铝合金具有轻质、高强、耐腐蚀等特点，非常适用于轻便浮桥的加工，且易于抢修现场架设和安装。因此研制一种用于长输油气管道抢险现场的轻便浮桥可行且很有必要。

1.轻便铝合金浮桥的结构及特点

轻便铝合金浮桥由若干个铝合金浮箱和箱体连接件组成。

1.1 铝合金浮箱

每个浮箱是一个中空的长方形铝合金壳体，壳体的上表面为5mm厚防滑铝板，四周由厚10mm、宽115mm铝板冲压成型，底部采用2mm厚的铝板，中间骨架采用5mm厚的铝合金方管，整个浮箱壳体内填充聚氨酯泡沫（详见图1）。浮箱主体采用适合于海水环境的6061-T6铝型材，面板选用1060压花铝板，底板选用5052防锈铝板，焊丝选用5356防腐高强度焊材，使用先进的TIG或MIB焊机满焊而成。

1.2 连接件

浮箱之间通过连接板和扭簧首尾相接（详见图2），连接板和扭簧分别安装在箱体两侧的固定螺栓上。另外，箱体两侧还各安装两个把手，方便人工搬运和固定浮箱用。所有连接件材料均采用Aisi316不锈钢材质加工。

1.3 铝合金浮桥的特点

（1）重量轻，强度高

铝合金材料的密度为2.7×103kg/m3，大约为钢材的1/3。经计算，一块长2m、宽1.2m，厚度为0.25m的铝合金浮箱，其质量约为83kg。而铝合金材料比一般的碳素钢的强度还要高，如浮箱主体采用的6061-T6型铝合金的屈服强度为245MPa，抗拉强度可达265MPa，已超过Q235钢的指标[3]。

（2）耐腐蚀性好

铝合金在大气环境下，其表面能够自然的形成一层氧化层，这种氧化层可以在很大程度上防止铝合金材料腐蚀。这种良好的耐腐蚀性可极大地减少日常防腐及维护费用。

（3）连接简单、架设速度快

两个浮箱之间通过2块连接板和2根扭簧连接，利用普通扳手紧固箱体两侧的螺栓即可，连接非常简单。两个工人可在2min内紧固完毕，60m浮桥6个工人（4人搬运、2人紧固螺栓）可在1h内架设完成。

（4）结构稳定

铝合金浮箱除了用连接板和扭簧连接外，还可采用钢管通过箱体两侧拉环予以固定，防止水流将浮桥冲走。

（5）便于集成

轻便铝合金浮桥由许多块浮箱和连接配件组成，方便拆卸，便于集成。本例中60m浮桥和连接配件就集成在一个20吋标准集装箱内。

2.工作原理

铝合金浮桥是应用了浮力的原理。阿基米德原理告诉我们浸在液体中的物体所受的浮力，大小等于它排開的液体所受的重力。浮力的定义式为：

F浮=G排=ρ液gV排 （1）

式中：

ρ液：液体密度，单位kg/m3；

g：重力与质量的比值g=9.8N/kg，在粗略计算时，g可以取10N/kg；

V排：排开液体的体积，单位m3。

当铝合金浮桥漂浮在水面上，它受到水的浮力作用，浮桥的最大载重等于它所受到的最大浮力减去自重，考虑到浮桥的安全性，设计要求浮桥箱体露出水面为8cm。在本例中，每个铝合金浮箱长2m、宽1.2m，厚0.25m，自重约83kg，设计载重量为：

1.0×103×2×1.2×（0.25-0.08）×10-83×10=3250（N）

每个浮箱可以满载4人或2人携带约150kg的抢险物资，能够满足一般抢险工作需要。

3.轻便浮桥在管道抢险中的应用

2016年6月末以来，安徽、湖北等沿江地区多日连续强降雨，出现多年罕见汛情。7月1日，安徽省安庆市桐城金神镇杨公村挂车河北岸突发决堤，决堤处距安合成品油管道2m，距仪长原油管道3m。两条管道均以爬堤方式通过河堤，一旦溃口继续扩大，将导致管道悬空断裂，造成大量油品泄漏，引发大面积水体污染。

抢维修中心抢险人员到达现场后，大堤已被洪水淹没，人员、抢险车辆无法靠近溃堤处，利用新研制的铝合金轻便浮桥迅速搭建了一条抢险通道，通过人工将钢管等抢险物资运送到溃堤位置，利用调集的船舶和铝合金浮桥作为施工平台，采取打钢管桩接近、排桩隔离、网桩加固和沙袋填充的方式，连续作战72h，完成了溃堤处“裹头”的设置工作，防止了溃口进一步扩大，确保了管道的运行安全，消除了重大安全隐患。

结语

研制的轻便铝合金浮桥，结构简单，具有轻质、高强、耐腐蚀等特点，而且结构稳定、架设速度快，能在没有桥梁或桥梁断裂坍塌时快速在水面上铺设平稳的涉水通道，为抢险救灾赢得宝贵的时间，提高工作效率，可以在各类工程抢险时应急跨越河流、沟渠推广使用。

参考文献

[1]陈爱军，邵旭东.铝合金在桥梁工程中的应用[J].建筑技术开发，2005，32（11）：64-66，77.

[2]祁志江，陈雪华，刘斌，等.轻便浮桥装置.中国，ZL 201620168673.2[P]，2016-07-27.

[3]王周松.铝合金材料在桥梁工程中的应用[J].科技创新导报，2011（19）：94-95.

[4]陈宝春，杨亚林，孙潮.铝桥的应用与发展[J].世界桥梁，2004（2）：68-70，77.