含架梁支撑的900t过隧运梁车研制与应用

沈超　谌兴

摘 要：结合铁路建设施工在隧道内进行箱梁的驮运和架设的需求，研制出含架梁支撑的900t过隧运梁车。采用降低驮运箱梁高度技术，实现低位驮运箱梁和架桥机安全快速过隧道以及配合架桥机在隧道内架梁；采用架梁载荷分配技术，实现将架梁载荷合理分配到轮胎和承载梁载荷；采用架梁支撑安全技术，实现架梁支撑安全可靠而且拆装便捷。该设备在郑徐线、皖赣线铁路建设施工中得到成功应用，应用情况证明，各项性能完全达到设计要求。

关键词：运梁车；箱梁；架梁支撑；隧道

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

随着铁路建设施工的不断深化，一方面存在大量的桥隧相连问题，特别是在山岭地区施工尤其明显，另一方面隧道内可能存在溶洞和暗河等现象，需要在隧道内进行箱梁的驮运和架设。为解决进出隧道口及隧道内架梁难题，我院成功研制出900吨级分体式隧道内外通用箱梁运架设备，其中含架梁支撑的900t过隧运梁车与其他运梁车最大的区别在于：不仅要求实现驮运箱梁和架桥机快速安全通过时速250km、断面半径R6410mm的标准隧道；还要求配合架桥机实现在隧道内外共同完成架梁作业。即由运梁车伸缩支腿和架桥机前支腿共同承载架梁载荷和架桥机自重。

1 低位过隧运梁车主要结构

如图1所示，运梁车主要由车体、悬挂及转向系统、前后司机室、驮梁台车、伸缩腿、动力系统、电气系统、液压系统等组成。其主要性能见表1。

1.1 车体

如图2所示，车体采用拼接式车架，满足24m、32m标准箱梁和24m～32m之间非标箱梁的运输要求，每个节段重量及外形尺寸均满足公路运输要求。

1.2 支腿

如图2所示，支腿共有前支腿、中支腿、后支腿和后辅助支腿；前支腿采用内藏式形式纵向两行设置在车体腹部，每行左右侧各有一个液压油缸。中支腿和后支腿单侧有两个油缸并排；后辅助支腿设计成可水平可折叠的结构形式，通过折叠油缸的伸缩实现折叠，可避免架桥机后支腿翻转时与其发生碰撞。中支腿、后支腿和后辅助支腿铰座与车体采用高强度螺栓和抗剪板连接，抗剪块采用上下形式分别固定在支腿和车体上，高强度螺栓连接抵抗弯矩，抗剪块抵消竖直力。每个油缸采用球铰与底板相连，用来保证在承载梁的正常支承。

1.3 伸缩腿

如图3所示，伸缩腿主要由柱铰，上横联，内柱和横联外柱等组成。伸缩腿一端通过法兰为运梁车车体相连；另一端通过柱铰支撑在架桥机的主梁上。

1.4 悬挂及转向系统

如图4所示，悬挂系统与车体采用高强度螺栓加抗剪块的连接形式，抗剪块采用凹凸形式分别固定在悬挂系统分配梁和车体上，高强度螺栓连接抵抗弯矩，抗剪块抵消竖直力、轮组驱动制动带来的水平力和扭矩。

考虑到常见独立转向成本高和全连杆转向只能八字转向和直行问题，采用独立连杆转向机构即悬挂两两用连杆连接，用一套转向机构来完成转向。该转向机构即拥有独立转向的转向八字转向、半八字转向、斜行和直行等功能，又有吸取连杆转向的优点，有效降低成本。

1.5 驮梁台车

驮梁台车主要由驱动装置、滚子链和台车架等组成，驱动装置设置于车体的后端，并驱动循环滚子链，台车架前后与滚子链连接；台车架下表面设有减磨滑板和限位导向装置，可保证台车架沿车体上表面的钢滑板相对滑动；上部设橡胶座，为驮运箱梁时提供缓冲防滑功能。

2 低位过隧运梁车的关键技术

2.1 降低驮运箱梁高度技术

运架设备通过隧道、隧道内架梁时，需要隧道断面尺寸要求。因此运梁车驮梁高度需要降至1.7m以下。因此需要控制每个部件的高度：

（1）驮梁台车采用板式结构，链条牵引滑动走行，摒弃以往轮轨走行方式。变频电机减速机驱动循环链条带动台车架及其上箱梁滑动，与架桥機吊梁小车同步拖梁走行，完成喂梁作业。既省掉了传统的电机减速机驱动车轮在轨道上走行的复杂机构，又有效降低台车高度。

（2）悬挂轮组采用双胎并置结构形式和宽基小轮胎（355/65R15）方案，不仅增大了轴线载荷，同时降低悬挂高度。

（3）车体节段连接节段间连接因弯矩比较大，若采取常见摩擦板连接方式，因车体高度低，螺栓数量太多，需增大箱梁整体截面尺寸，严重影响整机高度。采用内置法兰箱形式，上下部双头螺栓连接并施加预紧力，用于抵抗节段间弯矩产生的拉力，中间采用抗剪销连接，用于传递竖向剪力。受力明确，结构简单合理。

2.2 架梁载荷分配技术

运梁车与架桥机前支腿同时承担箱梁载荷和架桥机自重载荷，载荷达到1200吨，如何将架梁载荷合理分配到承载梁片上，保证承载梁片的安全性是900吨级分体式隧道内外通用箱梁运架设备方案设计可行的根本基础。

采用油压传感器和溢流阀组合实现对油缸的限力控制；油缸在限力值范围内可形成刚性支撑；当组合中某油缸负载超过限力值时，油缸就会压缩，将载荷通过压力的形式传递给其他油缸或轮组。根据上述原理，在运梁车车体侧边设置前、中、后、后辅四组油缸支腿，通过油缸合理限力，采用系统化的液压顶升组合，实现不同跨度下各组限力支腿施工载荷的自适应，保证架梁稳定性和施工载荷合理分配。

运梁车架梁支撑具体工作过程：

（1）油缸限压值设置：根据待架设的梁重和支撑运梁车的梁片或地基承载能力不同，控制系统设定各支腿的油缸最大值Pimax（i=1，2，3，4）；

（2）预顶升：运梁车运梁到位后，控制油缸使各支腿伸出触地，并伸出到轮胎刚好脱离地面为止；

（3）检测油压：伸缩腿支撑架桥机主梁，承受架桥机取梁载荷和架桥机自重时，通过各支腿油缸内的油压传感器检测各油缸的压力Pi（i=1，2，3，4）；

（4）判断Pi是否大于Pimax，如果否，则维持顶升力不变；如果是，则通过各支腿油缸的溢流阀泄压使油缸压力不超过Pimax；

（5）限压油缸支腿组限压控制完成，与轮组共同支撑运梁车及其以上部分。

2.3 架梁支撑安全技术

柱铰上下部分都设有翼缘限位板，通过翼缘限位板直接距离控制，可允许柱铰旋转2°，适应架桥机主梁扰度和架设坡度梁，保证支撑面贴合紧密。

架梁作业时，运梁车架梁支撑与架桥机前支腿共同支撑，形成双跨双铰支门式结构，这就要求架梁支撑处安全可靠。除在架桥机主梁该处采用喷砂涂无机富锌漆增加表面粗糙度外，在柱铰上表面设有工业橡胶板来增大摩擦力开克服架桥机主梁对架梁支撑产生的水平力。

考虑到运架设备为特种设备，防止出现意外的不确定因素导致支撐处产生滑移或者颤动等，在柱铰与架桥机主梁上设有两个腰圆孔，形成空间十字孔形式，可通过锚杆与主梁进行可拆分锚固连接。从而实现配合架桥机在3%的纵坡坡道上架梁时支撑稳定牢靠，又在锚固时安装方便。

3 应用和结论

低位过隧运梁车于2015年3月在郑徐线和后续的皖赣线得到成功应用，如图5所示。应用情况证明，各项性能完全达到设计要求。

低位过隧运梁车是900吨级分体式隧道内外通用箱梁运架设备的配套设备。已申请国家发明专利（申请号为：201510147357.7），并已通过湖北省科技成果鉴定，鉴定达到国际领先水平。

低位过隧运梁车具有以下优点：（1）运梁车伸缩腿可以作为架梁支撑，同时能够调节架桥机尾部高度，适应坡道架梁，简化了架梁工艺和相应架桥机的支撑结构设计；（2）采用多油缸支腿组合设计，通过对油缸的限力控制，使支腿组能够自适应分散架梁载荷，使车体及支撑梁片受力均衡；（3）驮梁台车由循环链驱动采用滑动走形的结构形式，有效降低了驮梁高度，满足隧道内架梁工况；（4）轮组与车体的法兰连接设置抗剪块装置，起到保护连接螺栓的作用，使结构更稳定安全。因此该设备具有广阔的应用前景和市场潜力。

参考文献：

[1]李维玲，王光欣，陈家乐等.隧道内大吨位架梁运架系统[P].中国专利：CN 204551283 U

[2]李维玲，王英琳.900t级低位过隧运梁车[J].建筑机械，2014（04）：111-114.

[3]魏菲. YLX450轮胎式运梁车[J].建筑机械，2012（13）：108-112.