含架梁支撐的900t過隧運梁車研制與應用

沈超　諶興

摘 要：結合鐵路建設施工在隧道內進行箱梁的馱運和架設的需求，研制出含架梁支撐的900t過隧運梁車。采用降低馱運箱梁高度技術，實現低位馱運箱梁和架橋機安全快速過隧道以及配合架橋機在隧道內架梁；采用架梁載荷分配技術，實現將架梁載荷合理分配到輪胎和承載梁載荷；采用架梁支撐安全技術，實現架梁支撐安全可靠而且拆裝便捷。該設備在鄭徐線、皖贛線鐵路建設施工中得到成功應用，應用情況證明，各項性能完全達到設計要求。

關鍵詞：運梁車；箱梁；架梁支撐；隧道

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.09.229

隨著鐵路建設施工的不斷深化，一方面存在大量的橋隧相連問題，特別是在山嶺地區施工尤其明顯，另一方面隧道內可能存在溶洞和暗河等現象，需要在隧道內進行箱梁的馱運和架設。為解決進出隧道口及隧道內架梁難題，我院成功研制出900噸級分體式隧道內外通用箱梁運架設備，其中含架梁支撐的900t過隧運梁車與其他運梁車最大的區別在于：不僅要求實現馱運箱梁和架橋機快速安全通過時速250km、斷面半徑R6410mm的標準隧道；還要求配合架橋機實現在隧道內外共同完成架梁作業。即由運梁車伸縮支腿和架橋機前支腿共同承載架梁載荷和架橋機自重。

1 低位過隧運梁車主要結構

如圖1所示，運梁車主要由車體、懸掛及轉向系統、前后司機室、馱梁臺車、伸縮腿、動力系統、電氣系統、液壓系統等組成。其主要性能見表1。

1.1 車體

如圖2所示，車體采用拼接式車架，滿足24m、32m標準箱梁和24m～32m之間非標箱梁的運輸要求，每個節段重量及外形尺寸均滿足公路運輸要求。

1.2 支腿

如圖2所示，支腿共有前支腿、中支腿、后支腿和后輔助支腿；前支腿采用內藏式形式縱向兩行設置在車體腹部，每行左右側各有一個液壓油缸。中支腿和后支腿單側有兩個油缸并排；后輔助支腿設計成可水平可折疊的結構形式，通過折疊油缸的伸縮實現折疊，可避免架橋機后支腿翻轉時與其發生碰撞。中支腿、后支腿和后輔助支腿鉸座與車體采用高強度螺栓和抗剪板連接，抗剪塊采用上下形式分別固定在支腿和車體上，高強度螺栓連接抵抗彎矩，抗剪塊抵消豎直力。每個油缸采用球鉸與底板相連，用來保證在承載梁的正常支承。

1.3 伸縮腿

如圖3所示，伸縮腿主要由柱鉸，上橫聯，內柱和橫聯外柱等組成。伸縮腿一端通過法蘭為運梁車車體相連；另一端通過柱鉸支撐在架橋機的主梁上。

1.4 懸掛及轉向系統

如圖4所示，懸掛系統與車體采用高強度螺栓加抗剪塊的連接形式，抗剪塊采用凹凸形式分別固定在懸掛系統分配梁和車體上，高強度螺栓連接抵抗彎矩，抗剪塊抵消豎直力、輪組驅動制動帶來的水平力和扭矩。

考慮到常見獨立轉向成本高和全連桿轉向只能八字轉向和直行問題，采用獨立連桿轉向機構即懸掛兩兩用連桿連接，用一套轉向機構來完成轉向。該轉向機構即擁有獨立轉向的轉向八字轉向、半八字轉向、斜行和直行等功能，又有吸取連桿轉向的優點，有效降低成本。

1.5 馱梁臺車

馱梁臺車主要由驅動裝置、滾子鏈和臺車架等組成，驅動裝置設置于車體的后端，并驅動循環滾子鏈，臺車架前后與滾子鏈連接；臺車架下表面設有減磨滑板和限位導向裝置，可保證臺車架沿車體上表面的鋼滑板相對滑動；上部設橡膠座，為馱運箱梁時提供緩沖防滑功能。

2 低位過隧運梁車的關鍵技術

2.1 降低馱運箱梁高度技術

運架設備通過隧道、隧道內架梁時，需要隧道斷面尺寸要求。因此運梁車馱梁高度需要降至1.7m以下。因此需要控制每個部件的高度：

（1）馱梁臺車采用板式結構，鏈條牽引滑動走行，摒棄以往輪軌走行方式。變頻電機減速機驅動循環鏈條帶動臺車架及其上箱梁滑動，與架橋機吊梁小車同步拖梁走行，完成喂梁作業。既省掉了傳統的電機減速機驅動車輪在軌道上走行的復雜機構，又有效降低臺車高度。

（2）懸掛輪組采用雙胎并置結構形式和寬基小輪胎（355/65R15）方案，不僅增大了軸線載荷，同時降低懸掛高度。

（3）車體節段連接節段間連接因彎矩比較大，若采取常見摩擦板連接方式，因車體高度低，螺栓數量太多，需增大箱梁整體截面尺寸，嚴重影響整機高度。采用內置法蘭箱形式，上下部雙頭螺栓連接并施加預緊力，用于抵抗節段間彎矩產生的拉力，中間采用抗剪銷連接，用于傳遞豎向剪力。受力明確，結構簡單合理。

2.2 架梁載荷分配技術

運梁車與架橋機前支腿同時承擔箱梁載荷和架橋機自重載荷，載荷達到1200噸，如何將架梁載荷合理分配到承載梁片上，保證承載梁片的安全性是900噸級分體式隧道內外通用箱梁運架設備方案設計可行的根本基礎。

采用油壓傳感器和溢流閥組合實現對油缸的限力控制；油缸在限力值范圍內可形成剛性支撐；當組合中某油缸負載超過限力值時，油缸就會壓縮，將載荷通過壓力的形式傳遞給其他油缸或輪組。根據上述原理，在運梁車車體側邊設置前、中、后、后輔四組油缸支腿，通過油缸合理限力，采用系統化的液壓頂升組合，實現不同跨度下各組限力支腿施工載荷的自適應，保證架梁穩定性和施工載荷合理分配。

運梁車架梁支撐具體工作過程：

（1）油缸限壓值設置：根據待架設的梁重和支撐運梁車的梁片或地基承載能力不同，控制系統設定各支腿的油缸最大值Pimax（i=1，2，3，4）；

（2）預頂升：運梁車運梁到位后，控制油缸使各支腿伸出觸地，并伸出到輪胎剛好脫離地面為止；

（3）檢測油壓：伸縮腿支撐架橋機主梁，承受架橋機取梁載荷和架橋機自重時，通過各支腿油缸內的油壓傳感器檢測各油缸的壓力Pi（i=1，2，3，4）；

（4）判斷Pi是否大于Pimax，如果否，則維持頂升力不變；如果是，則通過各支腿油缸的溢流閥泄壓使油缸壓力不超過Pimax；

（5）限壓油缸支腿組限壓控制完成，與輪組共同支撐運梁車及其以上部分。

2.3 架梁支撐安全技術

柱鉸上下部分都設有翼緣限位板，通過翼緣限位板直接距離控制，可允許柱鉸旋轉2°，適應架橋機主梁擾度和架設坡度梁，保證支撐面貼合緊密。

架梁作業時，運梁車架梁支撐與架橋機前支腿共同支撐，形成雙跨雙鉸支門式結構，這就要求架梁支撐處安全可靠。除在架橋機主梁該處采用噴砂涂無機富鋅漆增加表面粗糙度外，在柱鉸上表面設有工業橡膠板來增大摩擦力開克服架橋機主梁對架梁支撐產生的水平力。

考慮到運架設備為特種設備，防止出現意外的不確定因素導致支撐處產生滑移或者顫動等，在柱鉸與架橋機主梁上設有兩個腰圓孔，形成空間十字孔形式，可通過錨桿與主梁進行可拆分錨固連接。從而實現配合架橋機在3%的縱坡坡道上架梁時支撐穩定牢靠，又在錨固時安裝方便。

3 應用和結論

低位過隧運梁車于2015年3月在鄭徐線和后續的皖贛線得到成功應用，如圖5所示。應用情況證明，各項性能完全達到設計要求。

低位過隧運梁車是900噸級分體式隧道內外通用箱梁運架設備的配套設備。已申請國家發明專利（申請號為：201510147357.7），并已通過湖北省科技成果鑒定，鑒定達到國際領先水平。

低位過隧運梁車具有以下優點：（1）運梁車伸縮腿可以作為架梁支撐，同時能夠調節架橋機尾部高度，適應坡道架梁，簡化了架梁工藝和相應架橋機的支撐結構設計；（2）采用多油缸支腿組合設計，通過對油缸的限力控制，使支腿組能夠自適應分散架梁載荷，使車體及支撐梁片受力均衡；（3）馱梁臺車由循環鏈驅動采用滑動走形的結構形式，有效降低了馱梁高度，滿足隧道內架梁工況；（4）輪組與車體的法蘭連接設置抗剪塊裝置，起到保護連接螺栓的作用，使結構更穩定安全。因此該設備具有廣闊的應用前景和市場潛力。

參考文獻：

[1]李維玲，王光欣，陳家樂等.隧道內大噸位架梁運架系統[P].中國專利：CN 204551283 U

[2]李維玲，王英琳.900t級低位過隧運梁車[J].建筑機械，2014（04）：111-114.

[3]魏菲. YLX450輪胎式運梁車[J].建筑機械，2012（13）：108-112.