TLC900超低運梁車馱梁進出隧道口工況分析

曹傳剛

1 概述

TLC900運梁車[1]是高速鐵路客運專線整體雙線PC箱形梁的專用運輸設備。常規運梁車高度一般在3.1 m～3.5 m,不能滿足馱梁過隧道要求;武廣、石太等客運專線過隧道時箱梁采用了切翼緣的方式。但貴廣、南廣等山區高速鐵路的施工建設,因橋隧相連,隧道數量多,應整體運輸箱梁(不切翼緣),最近秦皇島通聯天業有限公司設計制造的TLC900超低運梁車可滿足馱梁過隧道要求。

TLC900超低運梁車,整車最低位置1 900 mm,在重載運輸箱梁過隧道時,整車最低位置2 000 mm。在運梁車馱梁進出隧道口時,存在±3%坡同平面過渡的工況。本文即針對此工況,對運梁車上下坡道時車身高度的變化進行分析計算,并與隧道斷面進行對比分析,說明超低運梁車可通過懸掛油缸自身行程的伸長或縮短來自動適應坡道,并順利通過隧道口。

2 TLC900運梁車的懸掛分組

TLC900超低運梁車在運梁過程中,為了防止梁體受扭,把懸掛油缸并聯起來進行分組[2],前面9軸線18個懸掛油缸連通,即相當于一個支點C;后端9軸線18個懸掛油缸按側連通(9缸)而兩側各不連通,則相當于兩個支點A,B,見圖1。這不僅形成了典型的三點支承的靜定結構體系,而且,在運梁車上下坡時,懸掛油缸可通過自身行程的伸長或縮短來適用坡度產生的高度差。

3 TLC900超低運梁車計算依據

3.1 計算假設

假設車架為絕對剛性(忽略撓曲變形,因撓曲變形對整車馱運混凝土箱梁的馱運高度無影響),各軸線輪胎不離地。

3.2 計算依據

運梁車采用懸掛分組,不論路面狀況如何,通過串聯的懸掛油缸內總油量保持不變,即油缸伸出量總和保持不變,轉化到每一軸線處的車高(此處所指車高指的是自地面起與水平方向垂直,到混凝土箱梁底面的距離)之和不變。

4 運梁車爬坡出隧道口工況分析

TLC900超低運梁車爬坡出隧道口時,按最大3%的坡道進行分析,此時最大坡高630 mm,坡道長度21 000 mm。爬坡時運梁車車高為 2 000 mm,設第①軸線車高為y1,第?軸線車高為y2。以下取三種工況進行分析。

4.1 第①軸線到達斜坡計算

運梁車第①軸線到達3%坡頂時,計算簡圖見圖2。

計算:車架第①軸線～第?軸線連線的斜率:

坡道斜率為0.03;

第①軸線車高h1=y1;

第②軸線車高h2=y1+1 800×0.03-1 800k;

第③軸線車高h3=y1+2×1 800×0.03-2×1 800k;

第④軸線車高h4=y1+3×1 800×0.03-3×1 800k;

第⑤軸線車高h5=y1+4×1 800×0.03-4×1 800k;

第⑥軸線車高h6=y1+5×1 800×0.03-5×1 800k;

第⑦軸線車高h7=y1+6×1 800×0.03-6×1 800k;

第⑧軸線車高h8=y1+7×1 800×0.03-7×1 800k;

第⑨軸線車高h9=y1+8×1 800×0.03-8×1 800k。

由于懸掛油缸是串聯的,同時在行走工況中不調整機器高度,所以所有油缸伸縮量總和為0,也就是說,在同一組油缸中,其主梁的高度總和不變。由此可得:

整理得方程:

第⑩軸線車高h10=y1+9×1 800×0.03-9×1 800k;

第?軸線車高h11=y1+10×1 800×0.03-10×1 800k;

第?軸線車高h12=y1+11×1 800×0.03-11×1 800k;

第?軸線車高h13=y1+630-12×1 800k;

第?軸線車高h14=y1+630-13×1 800k;

第?軸線車高h15=y1+630-14×1 800k;

第?軸線車高h16=y1+630-15×1 800k;

第?軸線車高h17=y1+630-16×1 800k;

第?軸線車高h18=y1+630-17×1 800k。

整理得方程:

式(1),式(2)聯立,解得:y1=1 955;y2=1 859。

從計算可得,運梁車第①軸線在隧道口時,車高為1 955 mm。此時運梁車在隧道口的斷面圖見圖3。

從圖3我們可以得出,運梁車可馱梁通過隧道口。

4.2 第⑤軸線到達斜坡頂部時計算

當運梁車第⑤軸線爬3%坡頂時,計算簡圖見圖4。

仿照第一種工況的計算過程,可計算得此時運梁車第①軸及第?軸線車高為:y1=2 125;y2=1 969。

此時,運梁車前4軸線已經出隧道口,驗算第⑤軸線在隧道口的斷面,第⑤軸線車高為h5=1 940。運梁車在隧道口斷面圖見圖5。

從圖5我們可以得出,運梁車可馱梁通過隧道口。

4.3 第⑩軸線到達斜坡頂部時的計算

當運梁車第⑩軸線爬3%坡頂時。

仿照第一種工況的計算過程,可計算得此時運梁車第①軸及第?軸線車高為:y1=2 096;y2=2 120。

此時,運梁車前9軸線已出隧道口,驗算第⑩軸線在隧道口的斷面,第⑩軸線車高為h5=1 880。運梁車在隧道口斷面見圖6。

從圖6我們可以得出,運梁車可馱梁通過隧道口。

5 結語

從上面的工況分析可知:在運梁車馱梁出隧道口的過程中,運梁車第①軸線處在隧道口的工況最惡劣,但經分析計算,運梁車完全滿足馱梁過隧道的工況要求。運梁車馱梁下坡進隧道口的工況與馱梁爬坡出隧道的工況正好相反,由此可以得出:TLC900超低運梁車完全可以馱梁過隧道。超低運梁車是專門為多山地區高速鐵路施工建設而設計的專用運輸設備,且已成功應用在南廣高速鐵路施工建設中,順利完成了馱梁過隧道的工況要求。

[1]王金祥.高速鐵路橋梁運架設備TLC900型運梁車研制[J].鐵道建筑技術,2006(6):95-96.

[2]黃耀怡.TLC900型輪胎式運梁車整車穩定性設計[J].鐵道標準設計,2007(9):199-200.