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(shè)備。常規(guī)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(qū)高速鐵路的施工建設(shè),因橋隧相連,隧道數(shù)量多,應(yīng)整體運輸箱梁(不切翼緣),最近秦皇島通聯(lián)天業(yè)有限公司設(shè)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(yīng)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(lián)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(cè)連通(9缸)而兩側(cè)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(jié)構(gòu)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(chǎn)生的高度差。

3 TLC900超低運梁車計算依據(jù)

3.1 計算假設(shè)

假設(shè)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(jù)

運梁車采用懸掛分組,不論路面狀況如何,通過串聯(lián)的懸掛油缸內(nèi)總油量保持不變,即油缸伸出量總和保持不變,轉(zhuǎn)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(shè)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(lián)的,同時在行走工況中不調(diào)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(lián)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(jīng)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(jié)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(jīng)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(qū)高速鐵路施工建設(shè)而設(shè)計的專用運輸設(shè)備,且已成功應(yīng)用在南廣高速鐵路施工建設(shè)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(shè)備TLC900型運梁車研制[J].鐵道建筑技術(shù),2006(6):95-96.

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