TLC900超低运梁车驮梁进出隧道口工况分析

曹传刚

1 概述

TLC900运梁车[1]是高速铁路客运专线整体双线PC箱形梁的专用运输设备。常规运梁车高度一般在3.1 m～3.5 m,不能满足驮梁过隧道要求;武广、石太等客运专线过隧道时箱梁采用了切翼缘的方式。但贵广、南广等山区高速铁路的施工建设,因桥隧相连,隧道数量多,应整体运输箱梁(不切翼缘),最近秦皇岛通联天业有限公司设计制造的TLC900超低运梁车可满足驮梁过隧道要求。

TLC900超低运梁车,整车最低位置1 900 mm,在重载运输箱梁过隧道时,整车最低位置2 000 mm。在运梁车驮梁进出隧道口时,存在±3%坡同平面过渡的工况。本文即针对此工况,对运梁车上下坡道时车身高度的变化进行分析计算,并与隧道断面进行对比分析,说明超低运梁车可通过悬挂油缸自身行程的伸长或缩短来自动适应坡道,并顺利通过隧道口。

2 TLC900运梁车的悬挂分组

TLC900超低运梁车在运梁过程中,为了防止梁体受扭,把悬挂油缸并联起来进行分组[2],前面9轴线18个悬挂油缸连通,即相当于一个支点C;后端9轴线18个悬挂油缸按侧连通(9缸)而两侧各不连通,则相当于两个支点A,B,见图1。这不仅形成了典型的三点支承的静定结构体系,而且,在运梁车上下坡时,悬挂油缸可通过自身行程的伸长或缩短来适用坡度产生的高度差。

3 TLC900超低运梁车计算依据

3.1 计算假设

假设车架为绝对刚性(忽略挠曲变形,因挠曲变形对整车驮运混凝土箱梁的驮运高度无影响),各轴线轮胎不离地。

3.2 计算依据

运梁车采用悬挂分组,不论路面状况如何,通过串联的悬挂油缸内总油量保持不变,即油缸伸出量总和保持不变,转化到每一轴线处的车高(此处所指车高指的是自地面起与水平方向垂直,到混凝土箱梁底面的距离)之和不变。

4 运梁车爬坡出隧道口工况分析

TLC900超低运梁车爬坡出隧道口时,按最大3%的坡道进行分析,此时最大坡高630 mm,坡道长度21 000 mm。爬坡时运梁车车高为 2 000 mm,设第①轴线车高为y1,第⑱轴线车高为y2。以下取三种工况进行分析。

4.1 第①轴线到达斜坡计算

运梁车第①轴线到达3%坡顶时,计算简图见图2。

计算:车架第①轴线～第⑱轴线连线的斜率:

坡道斜率为0.03;

第①轴线车高h1=y1;

第②轴线车高h2=y1+1 800×0.03-1 800k;

第③轴线车高h3=y1+2×1 800×0.03-2×1 800k;

第④轴线车高h4=y1+3×1 800×0.03-3×1 800k;

第⑤轴线车高h5=y1+4×1 800×0.03-4×1 800k;

第⑥轴线车高h6=y1+5×1 800×0.03-5×1 800k;

第⑦轴线车高h7=y1+6×1 800×0.03-6×1 800k;

第⑧轴线车高h8=y1+7×1 800×0.03-7×1 800k;

第⑨轴线车高h9=y1+8×1 800×0.03-8×1 800k。

由于悬挂油缸是串联的,同时在行走工况中不调整机器高度,所以所有油缸伸缩量总和为0,也就是说,在同一组油缸中,其主梁的高度总和不变。由此可得:

整理得方程:

第⑩轴线车高h10=y1+9×1 800×0.03-9×1 800k;

第⑪轴线车高h11=y1+10×1 800×0.03-10×1 800k;

第⑫轴线车高h12=y1+11×1 800×0.03-11×1 800k;

第⑬轴线车高h13=y1+630-12×1 800k;

第⑭轴线车高h14=y1+630-13×1 800k;

第⑮轴线车高h15=y1+630-14×1 800k;

第⑯轴线车高h16=y1+630-15×1 800k;

第⑰轴线车高h17=y1+630-16×1 800k;

第⑱轴线车高h18=y1+630-17×1 800k。

整理得方程:

式(1),式(2)联立,解得:y1=1 955;y2=1 859。

从计算可得,运梁车第①轴线在隧道口时,车高为1 955 mm。此时运梁车在隧道口的断面图见图3。

从图3我们可以得出,运梁车可驮梁通过隧道口。

4.2 第⑤轴线到达斜坡顶部时计算

当运梁车第⑤轴线爬3%坡顶时,计算简图见图4。

仿照第一种工况的计算过程,可计算得此时运梁车第①轴及第⑱轴线车高为:y1=2 125;y2=1 969。

此时,运梁车前4轴线已经出隧道口,验算第⑤轴线在隧道口的断面,第⑤轴线车高为h5=1 940。运梁车在隧道口断面图见图5。

从图5我们可以得出,运梁车可驮梁通过隧道口。

4.3 第⑩轴线到达斜坡顶部时的计算

当运梁车第⑩轴线爬3%坡顶时。

仿照第一种工况的计算过程,可计算得此时运梁车第①轴及第⑱轴线车高为:y1=2 096;y2=2 120。

此时,运梁车前9轴线已出隧道口,验算第⑩轴线在隧道口的断面,第⑩轴线车高为h5=1 880。运梁车在隧道口断面见图6。

从图6我们可以得出,运梁车可驮梁通过隧道口。

5 结语

从上面的工况分析可知:在运梁车驮梁出隧道口的过程中,运梁车第①轴线处在隧道口的工况最恶劣,但经分析计算,运梁车完全满足驮梁过隧道的工况要求。运梁车驮梁下坡进隧道口的工况与驮梁爬坡出隧道的工况正好相反,由此可以得出:TLC900超低运梁车完全可以驮梁过隧道。超低运梁车是专门为多山地区高速铁路施工建设而设计的专用运输设备,且已成功应用在南广高速铁路施工建设中,顺利完成了驮梁过隧道的工况要求。

[1]王金祥.高速铁路桥梁运架设备TLC900型运梁车研制[J].铁道建筑技术,2006(6):95-96.

[2]黄耀怡.TLC900型轮胎式运梁车整车稳定性设计[J].铁道标准设计,2007(9):199-200.