TLC900超低運(yùn)梁車馱梁進(jìn)出隧道口工況分析

曹傳剛

1 概述

TLC900運(yùn)梁車[1]是高速鐵路客運(yùn)專線整體雙線PC箱形梁的專用運(yùn)輸設(shè)備。常規(guī)運(yùn)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(yùn)專線過隧道時(shí)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(yùn)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(jì)制造的TLC900超低運(yùn)梁車可滿足馱梁過隧道要求。

TLC900超低運(yùn)梁車,整車最低位置1 900 mm,在重載運(yùn)輸箱梁過隧道時(shí),整車最低位置2 000 mm。在運(yùn)梁車馱梁進(jìn)出隧道口時(shí),存在±3%坡同平面過渡的工況。本文即針對此工況,對運(yùn)梁車上下坡道時(shí)車身高度的變化進(jìn)行分析計(jì)算,并與隧道斷面進(jìn)行對比分析,說明超低運(yùn)梁車可通過懸掛油缸自身行程的伸長或縮短來自動(dòng)適應(yīng)坡道,并順利通過隧道口。

2 TLC900運(yùn)梁車的懸掛分組

TLC900超低運(yùn)梁車在運(yùn)梁過程中,為了防止梁體受扭,把懸掛油缸并聯(lián)起來進(jìn)行分組[2],前面9軸線18個(gè)懸掛油缸連通,即相當(dāng)于一個(gè)支點(diǎn)C;后端9軸線18個(gè)懸掛油缸按側(cè)連通(9缸)而兩側(cè)各不連通,則相當(dāng)于兩個(gè)支點(diǎn)A,B,見圖1。這不僅形成了典型的三點(diǎn)支承的靜定結(jié)構(gòu)體系,而且,在運(yùn)梁車上下坡時(shí),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(yùn)梁車計(jì)算依據(jù)

3.1 計(jì)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(yùn)混凝土箱梁的馱運(yùn)高度無影響),各軸線輪胎不離地。

3.2 計(jì)算依據(jù)

運(yùn)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(yùn)梁車爬坡出隧道口工況分析

TLC900超低運(yùn)梁車爬坡出隧道口時(shí),按最大3%的坡道進(jìn)行分析,此時(shí)最大坡高630 mm,坡道長度21 000 mm。爬坡時(shí)運(yùn)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(jìn)行分析。

4.1 第①軸線到達(dá)斜坡計(jì)算

運(yùn)梁車第①軸線到達(dá)3%坡頂時(shí),計(jì)算簡圖見圖2。

計(jì)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h(yuǎn)1=y1;

第②軸線車高h(yuǎn)2=y1+1 800×0.03-1 800k;

第③軸線車高h(yuǎn)3=y1+2×1 800×0.03-2×1 800k;

第④軸線車高h(yuǎn)4=y1+3×1 800×0.03-3×1 800k;

第⑤軸線車高h(yuǎn)5=y1+4×1 800×0.03-4×1 800k;

第⑥軸線車高h(yuǎn)6=y1+5×1 800×0.03-5×1 800k;

第⑦軸線車高h(yuǎn)7=y1+6×1 800×0.03-6×1 800k;

第⑧軸線車高h(yuǎn)8=y1+7×1 800×0.03-7×1 800k;

第⑨軸線車高h(yuǎn)9=y1+8×1 800×0.03-8×1 800k。

由于懸掛油缸是串聯(lián)的,同時(shí)在行走工況中不調(diào)整機(jī)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h(yuǎn)10=y1+9×1 800×0.03-9×1 800k;

第?軸線車高h(yuǎn)11=y1+10×1 800×0.03-10×1 800k;

第?軸線車高h(yuǎn)12=y1+11×1 800×0.03-11×1 800k;

第?軸線車高h(yuǎn)13=y1+630-12×1 800k;

第?軸線車高h(yuǎn)14=y1+630-13×1 800k;

第?軸線車高h(yuǎn)15=y1+630-14×1 800k;

第?軸線車高h(yuǎn)16=y1+630-15×1 800k;

第?軸線車高h(yuǎn)17=y1+630-16×1 800k;

第?軸線車高h(yuǎn)18=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(jì)算可得,運(yùn)梁車第①軸線在隧道口時(shí),車高為1 955 mm。此時(shí)運(yùn)梁車在隧道口的斷面圖見圖3。

從圖3我們可以得出,運(yùn)梁車可馱梁通過隧道口。

4.2 第⑤軸線到達(dá)斜坡頂部時(shí)計(jì)算

當(dāng)運(yùn)梁車第⑤軸線爬3%坡頂時(shí),計(jì)算簡圖見圖4。

仿照第一種工況的計(jì)算過程,可計(jì)算得此時(shí)運(yùn)梁車第①軸及第?軸線車高為:y1=2 125;y2=1 969。

此時(shí),運(yùn)梁車前4軸線已經(jīng)出隧道口,驗(yàn)算第⑤軸線在隧道口的斷面,第⑤軸線車高為h5=1 940。運(yùn)梁車在隧道口斷面圖見圖5。

從圖5我們可以得出,運(yùn)梁車可馱梁通過隧道口。

4.3 第⑩軸線到達(dá)斜坡頂部時(shí)的計(jì)算

當(dāng)運(yùn)梁車第⑩軸線爬3%坡頂時(shí)。

仿照第一種工況的計(jì)算過程,可計(jì)算得此時(shí)運(yùn)梁車第①軸及第?軸線車高為:y1=2 096;y2=2 120。

此時(shí),運(yùn)梁車前9軸線已出隧道口,驗(yàn)算第⑩軸線在隧道口的斷面,第⑩軸線車高為h5=1 880。運(yùn)梁車在隧道口斷面見圖6。

從圖6我們可以得出,運(yùn)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(yùn)梁車馱梁出隧道口的過程中,運(yùn)梁車第①軸線處在隧道口的工況最惡劣,但經(jīng)分析計(jì)算,運(yùn)梁車完全滿足馱梁過隧道的工況要求。運(yùn)梁車馱梁下坡進(jìn)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(yùn)梁車完全可以馱梁過隧道。超低運(yùn)梁車是專門為多山地區(qū)高速鐵路施工建設(shè)而設(shè)計(jì)的專用運(yùn)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(yùn)架設(shè)備TLC900型運(yùn)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(yùn)梁車整車穩(wěn)定性設(shè)計(jì)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2007(9):199-200.