双线钢梁桥移动吊篮推行存在问题分析及改进方法

邢东海 中国铁路上海局集团有限公司杭州工务段

1 目前现状

目前管内双线钢梁桥移动吊篮普遍存在推动困难情况，移动缓慢需要4～6个人共同作业；移动吊篮在推动过程中轮缘卡住跑道前后不能移动情况时常发生，恢复正常耗费大量精力人力，同时人员在移动吊篮上进行矫正滑轮位置存在一定安全风险。因此，钢梁桥移动吊篮需要改进提升以满足桥梁检、养修的需求及消除安全风险（图1）。

图1 原有双线移动吊篮横断面图

2 问题分析

2.1 移动吊篮长度过长，推行过程容易发生整体偏斜

原有移动吊篮为垂直线路方向通常移动吊篮长度7.865 m，由于比较长，受力在两端推动过程中用力不均匀，导致吊篮垂直于线路中心方向，在水平面范围内绕圆心发生一定范围的转动，导致两端速度不一致产生相对位移整体歪斜；吊篮跑道固定不动，吊篮发生水平面上的歪斜导致滑轮发生相对滑动，超过一定范围形成滑轮与跑道、吊篮与跑道顶死类似自动“刹车”现象（图2）。

图2 双线移动吊篮偏斜俯视类比图

2.2 承受荷载较重，推行困难

由于移动吊篮推行需要4-6个人工，轨道只有两条，滑轮与轨道之间的静摩擦系数为0.12左右，按照平均载重5人计算平均每人70 kg，吊篮自重2 500 kg，移动中整体自重2 850 kg，吊篮移动牵引力为：2 850×10×0.12=3 420 N。平均至每个人为684 N,换算为质量为68.4 kg，超过人平均体重的97%，推行起来比较费力。

2.3 钢材锈蚀，结构存在一定变形

工字钢在温度和荷载作用下，随着时间推移，在水平面内产生一定的挠曲，随着弯曲的角度增大，吊篮移动过程中发生一定的晃动，挠曲角度较大时也会产生滑轮与轨道碰撞产生类似“刹车”现象；钢结构长时间暴露在自然环境中，经过风吹日晒雨淋，锈蚀钢结构断面发生削弱，在荷载作用下，发生变形导致推行过程中产生阻力，日常养护需要投入人工、材料等。

3 问题解决措施

3.1 增加纵向轮距，减少推行过程中偏斜

理论状态下滑轮中心线与轨道中心线应重合，滑轮中心与轨道中心线之间允许5 cm范围滑动，滑动超过范围整个移动吊篮发生水平面转动偏斜导致吊篮各部位间发生碰撞产生“刹车”现象，只要通过在轮子垂直于轨道方向滑动位移小于5 cm，移动吊篮就能正常移动。下图红色虚线范围为单股滑轮正常运行范围，黑色虚线为单股移动轨道中心线，轮缘在两条红色虚线范围内滚动可以正常转动，超出红色虚线发生轮缘碰撞，由于人工操作难免用力不均，在滑动过程中应尽可能减少吊篮旋转角度，以保证正常运转。通过将轮距由0.8 m改为1.5 m（如图3：黑色实线）滑轮与轨道横向相对滑动位移相同的情况下，长轮距旋转角度较小，同样的间隙空间内长度越长旋转角度就越小，移动过程中稳定性就越高。以轮距中心为原点，轮距绕中心旋转划圆弧，玄长一定的情况下半径越长，角度就越小。将轮距类比为直径，轮距中点为中心划弧，转化为三角函数中，利用反三角函数分别计算两种轮距状态下吊篮绕纵向中心线在水平面内旋转角度为：Arcsine(5÷40）=7.18°，Arcsine(5÷75）=3.82°。有上述计算结果可得，在相同的移动速度下，通过增加轮距长度，吊篮旋转角度减少为53%，在正常移动过程中轮距增大后旋转角度变小，吊篮稳定性提高，发生各部件碰撞摩擦机会减少。

图3 轮距增大图

3.2 采用上下行分离式移动浸锌结构并减轻自重

通过内侧（图4虚线部位）纵梁工字钢下部增设牛腿，在原有轨道不变的基础上，增设2股轨道将钢梁下部移动吊篮由一个分为两个，吊篮长度改为5.580 m，质量每个吊篮800 kg。用上述方法计算每个吊篮2个人推行平均每人56.4 kg，3个人推行平均每人40.4 kg，人员不变情况下，推力相应减少体重的17%-40%，推行起来相对方便。移动吊篮、轨道全部采用进行浸锌钢结构，避免结构因锈蚀而强度削弱，减少防锈涂装经济投入。

图4 分离式移动吊篮图

3.3 轨道加密固定，增强横向刚度

顺线路方向在纵向工字梁下部加密增设浸锌钢支架牛腿，将浸锌轨道与钢支架牛腿刚性连接固定；原有钢支架牛腿纵向中心距为4.000 m，改为2.000 m间距加密牛腿，减少轨道自有长度，控制轨道发生水平挠曲，以4.000 m长轨道为例类似简支梁，在承受均布荷载作用下中间最大挠度计算公式为在集中荷载下中间最大挠度计算公式为，（其中Y:中部最大挠度；q：均布荷载标准值；l:简支梁长度；E：为钢的弹性模量；I：钢的截面惯矩）。有上述两个公式可得简支梁轨道水平范围内挠度变形，在受力相同的情况下只与简支梁长度有关。通过加密牛腿减少轨道自由长度，使轨道最大挠度变形，在均布荷载作用下，减少为原来的1/16。在集中荷载作用下最大挠度减少为原来的1/8，保证轨道在水平方向的平顺性（图5）。

图5 增设牛腿图

4 结束语

通过对双线移动吊篮进行增加轮距，改为分离式浸锌结构，增加牛腿加强横向刚度等改进解决钢梁桥下部移动吊篮推行困难的难题。经过现场试点试验效果良好；此篇文章作为总结类文章为以后同类型问题整治提供借鉴和参考作用。