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从三个状态分析架桥机的安全控制

   日期:2017-08-12    
随着铁路建设的发展,铁路架桥机的使用日益频繁,架桥机倾覆事故时有发生。架桥机脱轨、倾覆,往往造成机毁人亡的重大后果。一旦发生事故,不仅起复、修复架桥机需花费较长时间和大量资金,还会严重影响桥梁架设及铁路建设进度。特别是我国发展高速铁路进程逐渐加快,架桥机在高速铁路建设中的使用将会更加频繁,如果发生倾覆事故造成的伤亡和损失将会更大。所以说铁路架桥一直是施工中的安全重点,现就常用的DJK140型架桥机来分析―下铁路架桥的安全控制。
  DJK140型架桥机属于单梁简支式,在铁路架桥中应用很普遍。其在架桥过程的动态阶段与安全控制状态从总体上可分三种不同阶段。首先架桥机以半悬臂状态进入桥头,其次以全悬臂状态跨上前方墩,最后以简支状态开始架梁。这是其主要的三种状态。(图1、图2、图3分别表示三种状态)。

  1、半悬臂状态
  DJK140架桥机的大臂可在1#与2#龙门柱的支承下前后伸缩。当大臂向后缩回13m至铺轨位置(0#柱折起悬空)时,称为半悬臂状态。在这种状态下,架桥机既可以铺设桥面轨排,又可以在新线上短途走行。当要架桥时,架桥机系首先以此种状态慢慢驶入桥头,对准轮位,刹车并加铁靴,然后再继续伸臂以使0#柱能够支立在前方墩上。由于桥头多系填方,当初次接纳架桥机的重大轮压时,容易发生沉陷或偏沉,需特别留心以免酿成翻机事故,判断好桥头线路初次接纳重载时的可靠性。因此说,架桥机的半悬臂状态是架桥过程的第一安全控制状态。
  路基和线路质量差是导致架桥机倾覆的主要原因。在新线和既有线上都或多或少地存在路基隐患,如墓穴、弧石坑、局部回填、抛填大石块或冻土块、积水浸泡、有暗流从路基一面渗流到另一面等情况。其中每一种情况都曾发生在一次至两次架桥机倾覆事故。特别是桥台与桥头填土之间常有夯填不实情况,往往是事故多发地段。铺架单位一定要对线下工程施工单位提供的资料进行认真地分析,严格执行有关压道的规定。路基施工单位要有监理对工程师参与或在场的情况下进行路基检验达到质量标准。只有这样,才能确保路基施工质量,消除路基隐患;也才能使线下工程施工单位提供的资料真实可信。
  2、全悬臂状态
  当DJK140架桥机的大臂向前伸出至最大位置时,即0#柱已达到前墩上方,但尚未支承于墩顶上时,此种状态称为全悬臂状态。
  此时主机台车前轮组轴重可能达到最大值,是架桥机架桥过程中最不利的一种状态,尽管由于桥头线路第一种状态的初步压实作用而有所改善。因此,全悬臂状态的最大轴重为多少,整机的纵向稳定性如何,大臂前梢挠度为多少。(以确认0#柱是否能够顺利跨上前墩)是设计中必须明确的重要参数。所以说,全悬臂状态是DJK140架桥机架桥过程的第二安全控制状态。
  在这种情况下,当计入自重和恒载作用后,大臂产生的最大应力会达到145MPa、大臂前梢产生的最大的挠度会达到55cm、大臂根部(1#龙门柱中心)反力会达到1440kN,架桥机的总体纵向产生不稳定性、这些都是施工中应该重点关注的地方,架桥机的这些部位一旦出现问题,就是发生重大事故的根源。
  2006年10月21日在京广线信阳至陈家河段杨家寨车站东南侧(广水市境内)铺架桥梁时,吊梁扁担体焊缝连接处突然断裂,吊梁钢丝绳脱落,带动架桥机发生侧翻,造成施工人员伤亡事故。如果在平时的检修中各个受力部位仔细检查定期维护就不会有此类的事故发生了。
  3、简支状态
  当DJK140架桥机的0#柱在前方墩上已经支立好,而2#龙门柱对大臂的竖向约束已经放松时的状态,称为简支状态。此时可正式进行架梁作业。当混凝土梁被横移到位(一般需偏离中线90cm)开始下落时,架桥机总体结构各部分均将承受巨大的偏心扭矩,加之与此时扭矩同向的横向水平风力作用、吊重的动力作用等因素,将导致0#柱及台车轮组产生很大的偏压力,大臂也要抵抗相当大的扭矩并产生一定的扭转变形。尤其是偏心荷载及其导致的路基偏沉对整机横向稳定性的影响,将直接关系到架桥过程的总体安全性。因此说,简支状态是DJK140架桥机架桥过程的第三安全控制状态。

  在落梁工况下(如图4所示),架桥机总体结构处于巨大的偏心受力状态。混凝土梁所产生的偏心扭矩大部分都传给了0#柱。因为0#柱的支承基础是刚性的(桥墩),而1#、2#龙门柱地支承基础是弹性的(台车)。而且当桥头路基不可避免的下沉时,0#柱要承担更大比例的偏心吊重所产生的扭矩。所以在施工中我们应该特别注意0#柱的日常保养和受力状态下的变化情况,做好观察记录,时刻掌握其情况。做好保护工作。
  在落梁过程中,由于对位的需要,天车起升系统难免反复制动和启动,其惯性力将引起架桥机总体结构的空间弯扭矩振动。这样的动力作用显然对钢箱梁大臂不利,但更重要的是其对台车前后车轮组的偏载影响。因为这是事关架桥机整体安全的关键所在。所以在天车起升系统制动和启动的过程中一定要小心谨慎地操作,这是对大臂和台车前后车轮组的考验。大臂和台车前后车轮组也是平时检查、维修保养的重点

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