DCY900t運梁車穿越城際鐵路隧道改造研究

丁文長

(中鐵十四局集團第五工程有限公司，山東兗州 272117)

DCY900t運梁車穿越城際鐵路隧道改造研究

丁文長

(中鐵十四局集團第五工程有限公司，山東兗州 272117)

為滿足城際鐵路隧道運梁需要，對既有DCY900t運梁車進行改造。通過分析城際鐵路隧道斷面和運梁車運梁工況，采用減小運梁車輪胎直徑、調整整機結構，箱梁翼緣每端截除900 mm等措施，使運梁車順利通過隧道運梁，保證大噸位箱梁的安全架設，節(jié)省設備投資。

DCY900t運梁車;城際鐵路；改造

1 概述

長株潭城際鐵路為最高設計時速200 km的城際鐵路，整個線路多山多隧道，施工工況復雜，整個線路有兩種隧道斷面，一種為加寬斷面R6490 mm(圖1)，一種為不加寬斷面R6030 mm(圖2)。需要運輸?shù)南淞簽殚L32.6 m和24.6 m，箱梁截面尺寸為：高2 628 mm，寬12 200 mm，自重714 t，其中馱運過R6030 mm隧道斷面時箱梁需切翼緣900 mm。以往施工所用的常規(guī)900 t運梁車馱運箱梁不能滿足此線路施工需要，如果采購新設備，周期至少需要3個月，設備投入需要上千萬元，大大增加施工成本，另外對于舊設備的閑置更是一種浪費。

圖1 隧道加寬斷面(單位：mm)

圖2 隧道不加寬斷面(單位：mm)

目前公司閑置的1臺DCY900t輪胎運梁車，整車升降行程±300 mm，整車重載時高度3 300 mm，輪胎規(guī)格26.5R25，輪胎直徑1 750 mm[1-3]，見圖3。按照長株潭城際鐵路隧道和箱梁尺寸，整機馱運箱梁無法通過隧道。如何實現(xiàn)舊設備的再利用是目前施工單位遇到的重要問題，實現(xiàn)舊設備的再利用不僅可以節(jié)約成本，更有利于現(xiàn)有設備資源利用的可持續(xù)發(fā)展。因此決定對既有的DCY900t高鐵運梁車進行改造，以滿足該城際鐵路穿隧道運梁的需要。

圖3 改造前馱運箱梁斷面(單位：mm)

2 長株潭項目運梁設備需求和工況分析

長株潭城際鐵路多山多隧道，工況復雜，沿線R6490和R6030斷面的隧道交替出現(xiàn)，而且隧道口距離橋臺非常近，最近距離僅18 m，還伴隨著隧道內(nèi)路面與隧道口橋梁頂面高差達260 mm。運梁車馱運箱梁過隧道不僅要考慮隧道斷面界限，更要考慮馱運箱梁進出隧道坡度的影響。如圖4所示，即使運梁車行走路面隧道內(nèi)外在一個水平面，當前運梁車至少需要降低368 mm理論上才能通過R6490 mm隧道，如果考慮到隧道口附近路面坡度差，整機高度需要降的更多，因此降低運梁車運梁高度是運梁車改造的關鍵。根據(jù)設備技術參數(shù)，通過改造，整機過隧道時運梁車高度最多可以降低到2 370 mm，改造后能否滿足現(xiàn)場施工，需要對具體問題進行分析，以下為各工況分析。

圖4 改造前過隧道核算斷面(單位：mm)

(1)馱運32.6 m和24.6 m箱梁在水平路面的隧道中運行工況

馱運的箱梁寬度12 200 mm，翼緣板距梁底面高度2 628 mm， 接觸網(wǎng)支柱預埋設置在距梁端8 m位置，預埋高度為607 mm，預埋螺栓邊緣距翼緣板邊115 mm，運梁車改造后箱梁過隧道時斷面見圖5，通過圖5看出，過隧道時梁邊緣距隧道壁162 mm，接觸網(wǎng)支柱預埋螺栓外邊緣距隧道壁96 mm。

圖5 改造后馱梁過R6490隧道(單位：mm)

(2)馱運32.6 m箱梁在下坡過隧道各種狀態(tài)分析

改造后馱運寬度12 200 mm高度2 628 mm箱梁過R6490 mm隧道時，隧道口坡度高差不大于260 mm，坡度長度16 m。

①箱梁進入隧道一半時，見圖6，箱梁頂面距運梁路面為5 137 mm，此時梁邊緣距隧道壁129 mm(圖7)。

圖6 縱向斷面(單位：mm)

圖7 橫向斷面(單位：mm)

②對于32.6 m箱梁接觸網(wǎng)支柱預埋螺栓在過隧道時的工況

a)箱梁進入隧道8 m時(接觸網(wǎng)支柱距箱梁前端8 m位置)，箱梁頂面距運梁路面為5 054 mm，此時梁邊緣距隧道壁150 mm，接觸網(wǎng)支座距隧道壁79 mm，如圖8、圖9所示。

圖8 縱向斷面(單位：mm)

圖9 橫向斷面(單位：mm)

b)箱梁進入隧道24.6 m時(接觸網(wǎng)支柱距箱梁后端8 m位置)，箱梁頂面距運梁路面為5 137 mm，此時梁邊緣距隧道壁115 mm，接觸網(wǎng)支座距隧道壁46 mm，見圖10、圖11。

圖10 縱向斷面(單位：mm)

圖11 橫向斷面(單位：mm)

(3)馱運24.6 m箱梁在下坡過隧道各種狀態(tài)分析

改造后馱運寬度12 200 mm高度2 628 mm箱梁過R6490 mm隧道時，隧道口坡度高差不大于260 mm，坡段長度16 m。

①箱梁進入隧道一半18.887 m時，箱梁頂面距運梁路面為5137 mm，此時梁邊緣距隧道壁129 mm，見圖12、圖13。

圖12 縱向斷面(單位：mm)

圖13 橫向斷面(單位：mm)

②24.6 m箱梁接觸網(wǎng)支柱預埋螺栓位置過隧道的工況。

a)箱梁進入隧道8 m時(接觸網(wǎng)支柱距箱梁前端8 m位置)，箱梁頂面距運梁路面為5 054 mm，此時梁邊緣距隧道壁150 mm，接觸網(wǎng)支座距隧道壁79 mm，如圖14、圖15所示。

圖14 縱向斷面(單位：mm)

圖15 橫向斷面(單位：mm)

b)箱梁進入隧道16.6 m時(接觸網(wǎng)支柱距箱梁后端8 m位置)，箱梁頂面距運梁路面為5 119 mm，此時梁邊緣距隧道壁133 mm，接觸網(wǎng)支座距隧道壁55 mm，如圖16、圖17所示。

圖16 縱向斷面(單位：mm)

圖17 橫向斷面(單位：mm)

(4)R6030 mm隧道段內(nèi)運梁工況

R6030 mm隧道段內(nèi)隧道仰拱填充1 280 mm，采取切翼緣板的方式運梁，箱梁由原寬12 200 mm箱梁，梁邊緣切翼900 mm，改造后馱運寬度10 400 mm，混凝土切過后邊緣距梁底高度2 618 mm，翼緣板預埋鋼筋按最大鋼筋直徑25 mm的10倍搭接長度預留，考慮271 mm，過隧道時工況見圖18，由圖18可以看出，此時梁邊緣距隧道壁396 mm，翼緣板預埋鋼筋距隧道壁137 mm。接觸網(wǎng)支柱基礎預埋鋼筋按直徑最大的25 mm鋼筋預埋，預埋長度為250 mm，鋼筋端點距隧道壁88 mm。

圖18 運梁車改造后馱梁過R6030隧道(單位：mm)

根據(jù)以上各工況分析，在長株潭項目施工中900 t運梁車馱運箱梁時整機高度在2 370 mm時可以馱梁過隧道。

3 改造方案

根據(jù)該工程施工中馱梁過隧道需要，900 t運梁車整體需要降低高度到2 370 mm，主要是通過更換小直徑輪胎和改變運梁過程中支撐箱梁方式等來實現(xiàn)。根據(jù)整車原始資料分析計算和工程實際需要[4]，在原車基礎上進行如下改造。

(1)輪胎換為20.5R25輪胎，直徑為1 490 mm，整車可降低高度130 mm。

(2)整機主梁增加2節(jié)1 200 mm節(jié)段，經(jīng)計算按圖19所示位置進行焊接補強，滿足馱運混凝土箱梁結構要求。

圖19 改造方案(單位：mm)

(3)增加2個液壓支腿，包含液壓油缸，牛腿等，與增加的1 200 mm節(jié)段螺栓連接，根據(jù)馱梁長度對安裝位置進行調整(圖5)。

(4)喂梁端增加2個固定支撐。

(5)增加1套自帶動力(電機、減速機)的馱梁小車及其相應的電氣控制系統(tǒng)。

(6)為適應曲線梁架設，駝梁小車上加裝一套輔助轉動的扁擔梁及相應的泵站等(圖20)[5]。

圖20 馱梁小車曲線架梁改造

(7)主機發(fā)動機端部分連接架進行改造滿足馱梁小車停放。

(8)車架頂面軌道需要加高，滿足自帶動力的馱梁小車運行。

(9)整機液壓電氣系統(tǒng)，僅根據(jù)改造需要，對改造部分單獨加裝1套電電氣和液壓控制系統(tǒng)，改造過程中需要截斷部分管路及電氣線路，進行原樣恢復。

(10)車體裂縫進行補焊，加強。

(11)對改造部分進行補漆。

通過以上方案改造后整車高度降低為2 370 mm(圖21)。馱運32.6 m和24.6 m箱梁支撐間距為30.35 m和20.85 m(圖22)。

圖21 改造后馱運箱量過隧道橫斷面(單位：mm)

3 輪胎承載核算

根據(jù)提供的原始資料顯示，原車整車自重2 460 kN，改造后自重2 750 kN，馱運箱梁自重7 140 t。整車重載時總重9 890 kN，整車32個懸掛，馱運箱梁時單個懸掛承載310 kN，根據(jù)輪胎廠提供資料核算，20.5R25雙胎承載可達320 kN，因此滿足要求。

圖22 改造后馱運32.6 m和24.6 m箱梁縱向視圖(單位：mm)

4 改造后對整機參數(shù)的改變

輪胎變小，直徑1 750 mm變?yōu)? 490 mm，不考慮變相的情況下，控制系統(tǒng)參數(shù)不變的情況下，速度可能降低，折減系數(shù)1 490/1 750=0.851。

另外，整車輪胎更換后軸載變小，原車額定載重會下降，改造后額定荷載不大于7 400 kN。

5 改造后設備在長株潭城際鐵路項目中現(xiàn)場使用情況

通過對現(xiàn)有的900 t運梁車改造，滿足現(xiàn)場施工要求。整機馱運箱梁安全順利通過隧道，并完成配合橋機喂梁[6]，現(xiàn)場使用情況如圖23所示。

圖23 運梁車現(xiàn)場應用情況

6 結語

通過提出的改造方案對公司內(nèi)現(xiàn)有的DCY900t運梁車的改造，滿足了長株潭城際鐵路項目施工運架梁的施工需要，經(jīng)現(xiàn)場使用，效果良好，通過此次改造不僅為公司節(jié)省了新設備的購置成本，也使公司的舊設備得到了利用，避免了設備淘汰浪費，同時也為國內(nèi)其他城際鐵路工程建設提供參考。

致謝：論文的寫作得到了鄭州大方重工科技有限公司王書超工程師的大力支持，在此表示感謝。

[1] 陳浩，吳耀輝，張志華，等.鐵路客運專線900 t箱梁提運架設備研究[J].鐵道標準設計，2008(3)：1-5．

[2] 吳耀輝，陳浩，張志華，等.鐵路客運專線DCY900型運梁車研制與應用[J].鐵道標準設計，2008(3)：16-19.

[3] 陳浩.鐵路客運專線900 t級運梁車研究[J].鐵道標準設計，2008(3)： 5-10.

[4] 王書超.DCY900型輪胎式運梁車過隧道改造技術分析報告[R].鄭州：鄭州新大方重工科技有限公司，2011．

[5] 郭改成. 適應小曲率線路施工900 t運梁車的結構改造[J].工程機械，2010(3)：10-12．

[6] 代宇，陳德利，周治國，等.DF900型架橋機的研制與應用[J].建筑機械，2011(9)：94-97.

Refurbishment of DCY900t Transporter to Pass Tunnels

DING Wen-chang

(The Fifth Engineering Co.， Ltd. of 14thChina Railway Bureau Group， Yanzhou 2721172， China)

With the rapid development of domestic high-speed railway construction， the demand of transporting box beam through tunnels by transporters is increasing. Based on the analysis of Changsha-zhuzhou-Xiangtan interurban railway engineering， this paper studies the refurbishment of the 900T transporter to ensure successful transportation of box beams through tunnels and reduce cost by reducing the radius of wheel tie， adjusting overall structure and cutting-off 900mm of wing flange of the box beam．

900T transporter; Intercity railway; Refurbishment

2014-09-29；

2014-11-01

丁文長(1972—)，男，工程師，1993年畢業(yè)于西南交通大學檢測專業(yè)，E-mail：805902645@.qq.com。

1004-2954(2015)07-0112-04

U238； U445.32

A

10.13238/j.issn.1004-2954.2015.07.025