路橋隧通用型軌道排架鋪裝機的應(yīng)用研究

摘 要：無砟軌道施工是一個系統(tǒng)工程，物流組織尤為重要，文章根據(jù)現(xiàn)場情況做相應(yīng)安排，針對貴廣鐵路客運專線某項目無砟軌道鋪設(shè)的需要，通過有限元分析，設(shè)計和制造出一種多功能、易操作、適應(yīng)性強的路橋隧通用型無砟軌道排架鋪裝機，有利于現(xiàn)場的軌枕布置，大大提高了施工效率，為以后的物流組織安排提供了借鑒。

關(guān)鍵詞：無砟軌道；軌排框架；鋪裝機組；施工

1 概述

在雙塊式無砟軌道軌排法施工中，鋪裝機起了至關(guān)重要的作用。目前，鋪裝機的型式很多，但是還沒有出現(xiàn)一種統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)型式，與現(xiàn)場施工工況配合不緊密，經(jīng)常出現(xiàn)限界干涉，不能完全滿足施工的要求，因此，針對我國無砟軌道的路基、隧道、橋梁等斷面的結(jié)構(gòu)特點，研發(fā)了一種操作簡單、功能全面且能夠滿足各種工況的路橋隧通用型軌道排架鋪裝機。該設(shè)備能夠迅速定位安裝，使軌道排架的鋪設(shè)符合嚴(yán)格的幾何和線性的公差要求。

2 通用型鋪裝機方案介紹

2.1 主要技術(shù)參數(shù)

額定起重量：100KN；電動葫蘆起升速度：7（0.7）m/min；電動葫蘆橫移速度：20m/min；起吊高度：3～4.5m；跨距：8.6～9.1m（無級變跨）；鋪裝機組運行速度：0-40m/min。

2.2 鋪裝機結(jié)構(gòu)設(shè)計

鋪裝機主要由龍門架、變跨機構(gòu)及走行系統(tǒng)等組成，見圖1。

1-龍門架；2-電動葫蘆；3-變跨機構(gòu)；4-走行輪系

2.2.1 龍門架總成

龍門架總成是該設(shè)備的承載結(jié)構(gòu)，也是其它部件的安裝基礎(chǔ)。它主要有1個主梁、4個立柱和2個下橫梁組成一個空間框架結(jié)構(gòu)。由于電動葫蘆門式起重機跨度較大，上縱梁容易產(chǎn)生較大的變形和應(yīng)力，需要在內(nèi)部設(shè)置加強板。采用工字鋼和箱形梁組合焊接形成上縱梁系統(tǒng)。主梁和立柱之間采用高強度螺栓聯(lián)接。

2.2.2 變跨機構(gòu)

變跨機構(gòu)設(shè)置在下橫梁上，通過調(diào)整跨度調(diào)節(jié)裝置的絲桿與螺母縱向相對位置達到變跨目的，主梁基本跨度為8.6m，鋪裝機跨度可調(diào)整范圍是8.6m～9.1m，在橋梁和隧道內(nèi)施工跨度為8.85m，路基施工跨度為9.1m。

2.2.3 走行輪系

走行輪系主要由車輪架、車輪、鏈輪及行走減速電機等組成，見圖2。行走減速電機固定在車輪架上，通過鏈輪帶動車輪轉(zhuǎn)動。考慮了施工工況的復(fù)雜性以及頻繁啟動、制動的情況，盡可能不采用齒輪減速箱，車輪輪徑采用，車輪踏面采用雙輪圓。

1-車輪架；2-車輪；3-鏈輪；4-減速電機

3 鋪裝機設(shè)計計算

結(jié)構(gòu)采用MSC/NASTRAN（Version 2005）程序軟件進行有限元建模分析。在建模時各結(jié)構(gòu)主要采用板殼單元和塊單元。在各立柱底部采用固結(jié)作為邊界條件，在立柱與原結(jié)構(gòu)有連接處根據(jù)實際情況進行約束。有限元中考慮的主要構(gòu)件包括大梁、立柱、底梁。

結(jié)構(gòu)計算模型見圖3：

受力分析結(jié)果見圖4、圖5及表1：

4 通用型軌道排架鋪裝機的施工情況

4.1 鋪裝機施工概況

該設(shè)備已經(jīng)應(yīng)用在貴廣線上，鋪裝機采用先進的變跨機構(gòu)，能夠適應(yīng)路橋遂的頻繁轉(zhuǎn)換，充分考慮了現(xiàn)場的物流組織、尺寸限界，在施工范圍內(nèi)通過快速調(diào)整，即能達到使用要求，現(xiàn)場施工情況見圖6。

軌枕垛均放置在鋪裝機兩側(cè)，通過鋪裝機的懸臂將軌枕吊裝至施工范圍內(nèi)，鋪裝機走行在橋梁防護墻內(nèi)側(cè)、隧道仰拱底板上，為軌排框架的倒運及道床澆注提供了便利條件。

4.2 鋪裝機在設(shè)計施工中應(yīng)注意的問題

通用型鋪裝機在設(shè)計施工過程中受外界尺寸及施工影響較大，需注意的問題有以下幾點：鋪裝機組結(jié)構(gòu)不得與軌排吊裝發(fā)生干涉，見圖7。走行系統(tǒng)寬度小于300mm。在路基段變跨后，不得與CPⅢ發(fā)生沖突。軌排框架支撐附件不得侵入走行限界，見圖7。

5 結(jié)束語

路橋隧通用型軌排鋪裝機已經(jīng)應(yīng)用在雙塊式無砟軌道施工現(xiàn)場，鋪裝機走行在隧道仰拱底板上需后施工，在路橋結(jié)合處應(yīng)變換跨距，通用型軌排鋪裝機提供了一種新的物流組織模式，充分利用了構(gòu)筑物尺寸，不僅使施工質(zhì)量有了保證，而且大大提高了作業(yè)效率，但是此種結(jié)構(gòu)形式受不同線路影響，設(shè)計施工時應(yīng)需充分論證。

參考文獻

[1]何華武.無砟軌道技術(shù)[M].北京：中國鐵道出版社，2005.

[2]中華人民共和國鐵道部.鐵建設(shè)[2007]85號，客運專線無砟軌道鐵路施工質(zhì)量驗收暫行標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國鐵道出版社，2007.

[3]陳政.CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道道床板軌排穩(wěn)定控制技術(shù)[J].鐵道工程學(xué)報，2007（12）：178-181.

[4]胡宗武，顧迪民.起重機設(shè)計計算[M].北京：北京科學(xué)技術(shù)出版社，1989.

[5]中國機械工業(yè)聯(lián)合會.JB5663.2-91電動葫蘆門式起重機技術(shù)條件[S].北京：中國機械出版社，2008.

[6]陳高紅.350km/h客運專線無砟軌道鋪裝設(shè)備研制及施工工藝[J].鐵道建筑技術(shù)，2010（10）：80-82.

[7]劉繼平，李曉剛.無砟軌道鋪裝設(shè)備的設(shè)計研究[J].鐵道建筑，2010（1）：30-32.

[8]濮良貴，紀(jì)名剛.機械設(shè)計[M].北京：高等教育出版社，2004.

[9]中華人名共和國建設(shè)部.GB50017-2003鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2003.

[10]萬鵬.高速鐵路雙塊式無砟軌道軌排法施工通用性研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2013（11）：34-36.

作者簡介：王玲（1981-），女，工程師，2008年畢業(yè)于青島理工大學(xué)機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)，工學(xué)碩士。endprint

摘 要：無砟軌道施工是一個系統(tǒng)工程，物流組織尤為重要，文章根據(jù)現(xiàn)場情況做相應(yīng)安排，針對貴廣鐵路客運專線某項目無砟軌道鋪設(shè)的需要，通過有限元分析，設(shè)計和制造出一種多功能、易操作、適應(yīng)性強的路橋隧通用型無砟軌道排架鋪裝機，有利于現(xiàn)場的軌枕布置，大大提高了施工效率，為以后的物流組織安排提供了借鑒。

關(guān)鍵詞：無砟軌道；軌排框架；鋪裝機組；施工

1 概述

在雙塊式無砟軌道軌排法施工中，鋪裝機起了至關(guān)重要的作用。目前，鋪裝機的型式很多，但是還沒有出現(xiàn)一種統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)型式，與現(xiàn)場施工工況配合不緊密，經(jīng)常出現(xiàn)限界干涉，不能完全滿足施工的要求，因此，針對我國無砟軌道的路基、隧道、橋梁等斷面的結(jié)構(gòu)特點，研發(fā)了一種操作簡單、功能全面且能夠滿足各種工況的路橋隧通用型軌道排架鋪裝機。該設(shè)備能夠迅速定位安裝，使軌道排架的鋪設(shè)符合嚴(yán)格的幾何和線性的公差要求。

2 通用型鋪裝機方案介紹

2.1 主要技術(shù)參數(shù)

額定起重量：100KN；電動葫蘆起升速度：7（0.7）m/min；電動葫蘆橫移速度：20m/min；起吊高度：3～4.5m；跨距：8.6～9.1m（無級變跨）；鋪裝機組運行速度：0-40m/min。

2.2 鋪裝機結(jié)構(gòu)設(shè)計

鋪裝機主要由龍門架、變跨機構(gòu)及走行系統(tǒng)等組成，見圖1。

1-龍門架；2-電動葫蘆；3-變跨機構(gòu)；4-走行輪系

2.2.1 龍門架總成

龍門架總成是該設(shè)備的承載結(jié)構(gòu)，也是其它部件的安裝基礎(chǔ)。它主要有1個主梁、4個立柱和2個下橫梁組成一個空間框架結(jié)構(gòu)。由于電動葫蘆門式起重機跨度較大，上縱梁容易產(chǎn)生較大的變形和應(yīng)力，需要在內(nèi)部設(shè)置加強板。采用工字鋼和箱形梁組合焊接形成上縱梁系統(tǒng)。主梁和立柱之間采用高強度螺栓聯(lián)接。

2.2.2 變跨機構(gòu)

變跨機構(gòu)設(shè)置在下橫梁上，通過調(diào)整跨度調(diào)節(jié)裝置的絲桿與螺母縱向相對位置達到變跨目的，主梁基本跨度為8.6m，鋪裝機跨度可調(diào)整范圍是8.6m～9.1m，在橋梁和隧道內(nèi)施工跨度為8.85m，路基施工跨度為9.1m。

2.2.3 走行輪系

走行輪系主要由車輪架、車輪、鏈輪及行走減速電機等組成，見圖2。行走減速電機固定在車輪架上，通過鏈輪帶動車輪轉(zhuǎn)動。考慮了施工工況的復(fù)雜性以及頻繁啟動、制動的情況，盡可能不采用齒輪減速箱，車輪輪徑采用，車輪踏面采用雙輪圓。

1-車輪架；2-車輪；3-鏈輪；4-減速電機

3 鋪裝機設(shè)計計算

結(jié)構(gòu)采用MSC/NASTRAN（Version 2005）程序軟件進行有限元建模分析。在建模時各結(jié)構(gòu)主要采用板殼單元和塊單元。在各立柱底部采用固結(jié)作為邊界條件，在立柱與原結(jié)構(gòu)有連接處根據(jù)實際情況進行約束。有限元中考慮的主要構(gòu)件包括大梁、立柱、底梁。

結(jié)構(gòu)計算模型見圖3：

受力分析結(jié)果見圖4、圖5及表1：

4 通用型軌道排架鋪裝機的施工情況

4.1 鋪裝機施工概況

該設(shè)備已經(jīng)應(yīng)用在貴廣線上，鋪裝機采用先進的變跨機構(gòu)，能夠適應(yīng)路橋遂的頻繁轉(zhuǎn)換，充分考慮了現(xiàn)場的物流組織、尺寸限界，在施工范圍內(nèi)通過快速調(diào)整，即能達到使用要求，現(xiàn)場施工情況見圖6。

軌枕垛均放置在鋪裝機兩側(cè)，通過鋪裝機的懸臂將軌枕吊裝至施工范圍內(nèi)，鋪裝機走行在橋梁防護墻內(nèi)側(cè)、隧道仰拱底板上，為軌排框架的倒運及道床澆注提供了便利條件。

4.2 鋪裝機在設(shè)計施工中應(yīng)注意的問題

通用型鋪裝機在設(shè)計施工過程中受外界尺寸及施工影響較大，需注意的問題有以下幾點：鋪裝機組結(jié)構(gòu)不得與軌排吊裝發(fā)生干涉，見圖7。走行系統(tǒng)寬度小于300mm。在路基段變跨后，不得與CPⅢ發(fā)生沖突。軌排框架支撐附件不得侵入走行限界，見圖7。

5 結(jié)束語

路橋隧通用型軌排鋪裝機已經(jīng)應(yīng)用在雙塊式無砟軌道施工現(xiàn)場，鋪裝機走行在隧道仰拱底板上需后施工，在路橋結(jié)合處應(yīng)變換跨距，通用型軌排鋪裝機提供了一種新的物流組織模式，充分利用了構(gòu)筑物尺寸，不僅使施工質(zhì)量有了保證，而且大大提高了作業(yè)效率，但是此種結(jié)構(gòu)形式受不同線路影響，設(shè)計施工時應(yīng)需充分論證。

參考文獻

[1]何華武.無砟軌道技術(shù)[M].北京：中國鐵道出版社，2005.

[2]中華人民共和國鐵道部.鐵建設(shè)[2007]85號，客運專線無砟軌道鐵路施工質(zhì)量驗收暫行標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國鐵道出版社，2007.

[3]陳政.CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道道床板軌排穩(wěn)定控制技術(shù)[J].鐵道工程學(xué)報，2007（12）：178-181.

[4]胡宗武，顧迪民.起重機設(shè)計計算[M].北京：北京科學(xué)技術(shù)出版社，1989.

[5]中國機械工業(yè)聯(lián)合會.JB5663.2-91電動葫蘆門式起重機技術(shù)條件[S].北京：中國機械出版社，2008.

[6]陳高紅.350km/h客運專線無砟軌道鋪裝設(shè)備研制及施工工藝[J].鐵道建筑技術(shù)，2010（10）：80-82.

[7]劉繼平，李曉剛.無砟軌道鋪裝設(shè)備的設(shè)計研究[J].鐵道建筑，2010（1）：30-32.

[8]濮良貴，紀(jì)名剛.機械設(shè)計[M].北京：高等教育出版社，2004.

[9]中華人名共和國建設(shè)部.GB50017-2003鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2003.

[10]萬鵬.高速鐵路雙塊式無砟軌道軌排法施工通用性研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2013（11）：34-36.

作者簡介：王玲（1981-），女，工程師，2008年畢業(yè)于青島理工大學(xué)機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)，工學(xué)碩士。endprint

摘 要：無砟軌道施工是一個系統(tǒng)工程，物流組織尤為重要，文章根據(jù)現(xiàn)場情況做相應(yīng)安排，針對貴廣鐵路客運專線某項目無砟軌道鋪設(shè)的需要，通過有限元分析，設(shè)計和制造出一種多功能、易操作、適應(yīng)性強的路橋隧通用型無砟軌道排架鋪裝機，有利于現(xiàn)場的軌枕布置，大大提高了施工效率，為以后的物流組織安排提供了借鑒。

關(guān)鍵詞：無砟軌道；軌排框架；鋪裝機組；施工

1 概述

在雙塊式無砟軌道軌排法施工中，鋪裝機起了至關(guān)重要的作用。目前，鋪裝機的型式很多，但是還沒有出現(xiàn)一種統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)型式，與現(xiàn)場施工工況配合不緊密，經(jīng)常出現(xiàn)限界干涉，不能完全滿足施工的要求，因此，針對我國無砟軌道的路基、隧道、橋梁等斷面的結(jié)構(gòu)特點，研發(fā)了一種操作簡單、功能全面且能夠滿足各種工況的路橋隧通用型軌道排架鋪裝機。該設(shè)備能夠迅速定位安裝，使軌道排架的鋪設(shè)符合嚴(yán)格的幾何和線性的公差要求。

2 通用型鋪裝機方案介紹

2.1 主要技術(shù)參數(shù)

額定起重量：100KN；電動葫蘆起升速度：7（0.7）m/min；電動葫蘆橫移速度：20m/min；起吊高度：3～4.5m；跨距：8.6～9.1m（無級變跨）；鋪裝機組運行速度：0-40m/min。

2.2 鋪裝機結(jié)構(gòu)設(shè)計

鋪裝機主要由龍門架、變跨機構(gòu)及走行系統(tǒng)等組成，見圖1。

1-龍門架；2-電動葫蘆；3-變跨機構(gòu)；4-走行輪系

2.2.1 龍門架總成

龍門架總成是該設(shè)備的承載結(jié)構(gòu)，也是其它部件的安裝基礎(chǔ)。它主要有1個主梁、4個立柱和2個下橫梁組成一個空間框架結(jié)構(gòu)。由于電動葫蘆門式起重機跨度較大，上縱梁容易產(chǎn)生較大的變形和應(yīng)力，需要在內(nèi)部設(shè)置加強板。采用工字鋼和箱形梁組合焊接形成上縱梁系統(tǒng)。主梁和立柱之間采用高強度螺栓聯(lián)接。

2.2.2 變跨機構(gòu)

變跨機構(gòu)設(shè)置在下橫梁上，通過調(diào)整跨度調(diào)節(jié)裝置的絲桿與螺母縱向相對位置達到變跨目的，主梁基本跨度為8.6m，鋪裝機跨度可調(diào)整范圍是8.6m～9.1m，在橋梁和隧道內(nèi)施工跨度為8.85m，路基施工跨度為9.1m。

2.2.3 走行輪系

走行輪系主要由車輪架、車輪、鏈輪及行走減速電機等組成，見圖2。行走減速電機固定在車輪架上，通過鏈輪帶動車輪轉(zhuǎn)動。考慮了施工工況的復(fù)雜性以及頻繁啟動、制動的情況，盡可能不采用齒輪減速箱，車輪輪徑采用，車輪踏面采用雙輪圓。

1-車輪架；2-車輪；3-鏈輪；4-減速電機

3 鋪裝機設(shè)計計算

結(jié)構(gòu)采用MSC/NASTRAN（Version 2005）程序軟件進行有限元建模分析。在建模時各結(jié)構(gòu)主要采用板殼單元和塊單元。在各立柱底部采用固結(jié)作為邊界條件，在立柱與原結(jié)構(gòu)有連接處根據(jù)實際情況進行約束。有限元中考慮的主要構(gòu)件包括大梁、立柱、底梁。

結(jié)構(gòu)計算模型見圖3：

受力分析結(jié)果見圖4、圖5及表1：

4 通用型軌道排架鋪裝機的施工情況

4.1 鋪裝機施工概況

該設(shè)備已經(jīng)應(yīng)用在貴廣線上，鋪裝機采用先進的變跨機構(gòu)，能夠適應(yīng)路橋遂的頻繁轉(zhuǎn)換，充分考慮了現(xiàn)場的物流組織、尺寸限界，在施工范圍內(nèi)通過快速調(diào)整，即能達到使用要求，現(xiàn)場施工情況見圖6。

軌枕垛均放置在鋪裝機兩側(cè)，通過鋪裝機的懸臂將軌枕吊裝至施工范圍內(nèi)，鋪裝機走行在橋梁防護墻內(nèi)側(cè)、隧道仰拱底板上，為軌排框架的倒運及道床澆注提供了便利條件。

4.2 鋪裝機在設(shè)計施工中應(yīng)注意的問題

通用型鋪裝機在設(shè)計施工過程中受外界尺寸及施工影響較大，需注意的問題有以下幾點：鋪裝機組結(jié)構(gòu)不得與軌排吊裝發(fā)生干涉，見圖7。走行系統(tǒng)寬度小于300mm。在路基段變跨后，不得與CPⅢ發(fā)生沖突。軌排框架支撐附件不得侵入走行限界，見圖7。

5 結(jié)束語

路橋隧通用型軌排鋪裝機已經(jīng)應(yīng)用在雙塊式無砟軌道施工現(xiàn)場，鋪裝機走行在隧道仰拱底板上需后施工，在路橋結(jié)合處應(yīng)變換跨距，通用型軌排鋪裝機提供了一種新的物流組織模式，充分利用了構(gòu)筑物尺寸，不僅使施工質(zhì)量有了保證，而且大大提高了作業(yè)效率，但是此種結(jié)構(gòu)形式受不同線路影響，設(shè)計施工時應(yīng)需充分論證。

參考文獻

[1]何華武.無砟軌道技術(shù)[M].北京：中國鐵道出版社，2005.

[2]中華人民共和國鐵道部.鐵建設(shè)[2007]85號，客運專線無砟軌道鐵路施工質(zhì)量驗收暫行標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國鐵道出版社，2007.

[3]陳政.CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道道床板軌排穩(wěn)定控制技術(shù)[J].鐵道工程學(xué)報，2007（12）：178-181.

[4]胡宗武，顧迪民.起重機設(shè)計計算[M].北京：北京科學(xué)技術(shù)出版社，1989.

[5]中國機械工業(yè)聯(lián)合會.JB5663.2-91電動葫蘆門式起重機技術(shù)條件[S].北京：中國機械出版社，2008.

[6]陳高紅.350km/h客運專線無砟軌道鋪裝設(shè)備研制及施工工藝[J].鐵道建筑技術(shù)，2010（10）：80-82.

[7]劉繼平，李曉剛.無砟軌道鋪裝設(shè)備的設(shè)計研究[J].鐵道建筑，2010（1）：30-32.

[8]濮良貴，紀(jì)名剛.機械設(shè)計[M].北京：高等教育出版社，2004.

[9]中華人名共和國建設(shè)部.GB50017-2003鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2003.

[10]萬鵬.高速鐵路雙塊式無砟軌道軌排法施工通用性研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2013（11）：34-36.

作者簡介：王玲（1981-），女，工程師，2008年畢業(yè)于青島理工大學(xué)機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)，工學(xué)碩士。endprint