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摘要：国内某新建铁路标段需求2台适配40m预制梁的500t级轮轨式提梁机，为了使旧设备的利用率最大化，节约项目成本，需要对现有的2台适配32m预制梁的450t级轮轨式提梁机进行技术改造，增加其额定起升重量，以适应项目标段内铁路预制梁的提梁作业。文中对提梁机和改造目标进行了简要描述，并详细介绍了450t级轮轨式提梁机主梁、支腿、行走系统、起升系统、电控系统等方面的全方位系统化改造，对改造后主梁的畸变效应进行了有限元仿真计算，充分保证了改造后设备使用的安全性，对轮轨式提梁机及其它起重运输设备的改造具有指导意义，具有广阔的应用前景。
关键词：轮轨式提梁机;改造;畸变效应
中图分类号：U215
文献标识码：A
文章编号：2095-6487（2019）01-0079-03
0引言
铁路是国民经济大动脉、关键基础设施和重大民生工程。党中央、国务院高度重视铁路发展，2016年7月，国家发展改革委、交通运输部、中国铁路总公司联合发布了《中长期铁路网规划》，勾画了新时期“八纵八横”高速铁路网的宏大蓝图。
桥梁设计与建造是高速铁路建设的关键[1]，提梁机、运梁车、架桥机是服务于现代高速铁路桥梁建设中混凝土梁制造和安装的关键设备，我国掌握了“运架提”成套设备的研制技术[2]，各种型号规格的提梁机在我国已投入使用近千台，价值近百亿元。
提梁机可分为轨行式和轮胎式两种[3]，轮轨式提梁机采用轨道行走方式，主体采用门架结构，技术成熟，经济性高，属于特重型轨行式起重机范畴，在我国高速铁路建设中得到迅猛的发展。
原提梁机多是针对900t预制梁而设计，由于1000t铁路预制梁的成本及效果优势，现国内已开始用全面替代原900t铁路预制梁箱梁的试点，并将全线推广，因而原适配900t预制梁的450t级提梁机无法继续使用，为了使提梁机的利用率最大化，节约项目成本，对现有旧提梁机进行改造以使其适应新工况便是最高效的解决方案。
国内某新建铁路标段需求500t级轮轨式提梁机，需要对现有450t级轮轨式提梁机进行技术改造，满足提梁机的固有功能，增加其额定起升重量，使其能够搬运1000t铁路箱梁。
1技术改造方案
轮轨式提梁机的“大改小”相对简单，“小改大”较为复杂，将450t级的原提梁机升级到500t级的目标提梁机将进行全方位系统化的计算与改造，主要改造方面包括主梁、支腿、行走系统、起升系统、电控系统等。原提梁机结构如图1所示。
1.1主梁改造
由于目标提梁机相较于原提梁机的跨度减小，主梁需在柔性支腿侧端节连接处切除3m，并重新加工拼接孔与原主梁中间节通过拼接板连接，将主梁跨度由39m改造为36m。由于主梁整体跨度减小，承载量增加，经重新计算后，旧主梁上下盖板需贴板补强，更换主梁螺栓和天车纵移轨道。
1.2支腿改造
目标提梁机相较于原提梁机起升高度不变，经计算，原提梁机柔性支腿强度满足继续使用条件，刚性支腿需重新制作。刚性支腿采用直立柱下分叉式“人”字形结构形式，设置一个10m等截面可拆卸节，用以调节提梁机作业高度，增加环境适应能力。
1.3行走系统改造
由于原提梁机额定起升重量450t，自重452t，改造后的目标提梁机额定载重量500t，自重约485t，需重新制作大车行走系统，以满足承载和运行速度的要求。台车组采用分载技术降低轮压，利用分载均衡梁使各台车受力均匀。
1.4起升系统改造
由于目标提梁机额定起升重量增加，需新制满足纵横移功能的起重天车和吊具，增加滑轮组倍率，在卷扬机单绳拉力不变的情况下满足起重量增加的要求。由于滑轮组倍率增加，需更换更长的钢丝绳以满足起升高度要求。同时，卷筒挡边加高，以满足钢丝绳加长后的容绳量要求，新制吊杆，满足起重量的要求。
1.5电控系统改造
电气系统采用变频调速技术，对主起升机构、小车行走机构及大车行走机构进行变频调速，可大大减小对电网的冲击，提高提梁机运行时的平衡性。电气系统采用了可编程控制技术，使提梁机电气控制简单可靠。
升级或替换原提梁机的整机安全监控系统、电气安全保护系统、超速安全保护系统、重量限制系统和起升高度限制系统等。
1.6完成改造
继续进行提梁机其它附属结构的改造，拼装调试后提梁机改造作业完成，改造后的500t级目标提梁机结构如图2所示。
2目标提梁机主梁畸变效应仿真计算
2.1主梁畸变效应
目标500t级轮轨式提梁机为双偏轨箱梁结构，主梁在承受偏心载荷时会引起畸变效应，隔板布置不合理的情况下箱梁横向挠曲应力及纵向畸变翘曲应力可与弯曲应力达到统一数量级水平。主梁在约束扭转和畸变载荷的共同作用下，截面形状变形显著，小车轨道跟随主梁腹板发生侧移和扭转，车轮轮缘与轨道间距减小乃至碰撞摩擦，出现“啃轨”现象。次问题易导致车轮磨损，减小小车运行寿命，从而导致安全事故发生。因此，500t级轮轨式提梁机主梁结构校核过程中，处考虑整体强度、挠度级局部稳定性外，还需重点考虑主梁的畸变效应，以确保提梁作业的安全可靠。
2.2主梁畸变效应有限元仿真
主梁畸变效应难以用常规计算方法进行计算，设计时常应用经验公式确定隔板数量与间距，以保障主梁局部稳定性和减小畸变效应。文中通过有限元仿真的方法对主梁的畸变效应进行仿真计算[10-12]，充分保障设备运行的安全性，仿真结果如图3所示。
如图3所示，目标500t级轮轨式提梁机主梁在额定载荷狀态下，轨道横向偏移量约为10mm，在车轮和轨道的允许偏移范围内，主梁的畸变特性满足使用要求。
3结束语
针对国内某新建铁路标段对500t级轮轨式提梁机的需求，将原有450t级轮轨式提梁机进行了升级改造，详细介绍了改造方法，并对主梁的畸变效应进行了有限元仿真校核，对轮轨式提梁机及其它起重运输设备的改造具有指导意义，具有广阔的应用前景。
参考文献
[1]郑健.中国高速铁路桥梁建设关键技术[J].中国工程科学，2008，10（7）：18-27.
[2]黄耀怡，余春红.纵论我国大吨位提梁机的世界首创和持续领先之路[J].铁道建筑技术，2015（6）：1-17.
[3]吴耀辉，陈浩.900t轮轨式提梁机施工方案研究[J]铁道标准设计.2008（3）：34.
关键词：轮轨式提梁机;改造;畸变效应
中图分类号：U215
文献标识码：A
文章编号：2095-6487（2019）01-0079-03
0引言
铁路是国民经济大动脉、关键基础设施和重大民生工程。党中央、国务院高度重视铁路发展，2016年7月，国家发展改革委、交通运输部、中国铁路总公司联合发布了《中长期铁路网规划》，勾画了新时期“八纵八横”高速铁路网的宏大蓝图。
桥梁设计与建造是高速铁路建设的关键[1]，提梁机、运梁车、架桥机是服务于现代高速铁路桥梁建设中混凝土梁制造和安装的关键设备，我国掌握了“运架提”成套设备的研制技术[2]，各种型号规格的提梁机在我国已投入使用近千台，价值近百亿元。
提梁机可分为轨行式和轮胎式两种[3]，轮轨式提梁机采用轨道行走方式，主体采用门架结构，技术成熟，经济性高，属于特重型轨行式起重机范畴，在我国高速铁路建设中得到迅猛的发展。
原提梁机多是针对900t预制梁而设计，由于1000t铁路预制梁的成本及效果优势，现国内已开始用全面替代原900t铁路预制梁箱梁的试点，并将全线推广，因而原适配900t预制梁的450t级提梁机无法继续使用，为了使提梁机的利用率最大化，节约项目成本，对现有旧提梁机进行改造以使其适应新工况便是最高效的解决方案。
国内某新建铁路标段需求500t级轮轨式提梁机，需要对现有450t级轮轨式提梁机进行技术改造，满足提梁机的固有功能，增加其额定起升重量，使其能够搬运1000t铁路箱梁。
1技术改造方案
轮轨式提梁机的“大改小”相对简单，“小改大”较为复杂，将450t级的原提梁机升级到500t级的目标提梁机将进行全方位系统化的计算与改造，主要改造方面包括主梁、支腿、行走系统、起升系统、电控系统等。原提梁机结构如图1所示。
1.1主梁改造
由于目标提梁机相较于原提梁机的跨度减小，主梁需在柔性支腿侧端节连接处切除3m，并重新加工拼接孔与原主梁中间节通过拼接板连接，将主梁跨度由39m改造为36m。由于主梁整体跨度减小，承载量增加，经重新计算后，旧主梁上下盖板需贴板补强，更换主梁螺栓和天车纵移轨道。
1.2支腿改造
目标提梁机相较于原提梁机起升高度不变，经计算，原提梁机柔性支腿强度满足继续使用条件，刚性支腿需重新制作。刚性支腿采用直立柱下分叉式“人”字形结构形式，设置一个10m等截面可拆卸节，用以调节提梁机作业高度，增加环境适应能力。
1.3行走系统改造
由于原提梁机额定起升重量450t，自重452t，改造后的目标提梁机额定载重量500t，自重约485t，需重新制作大车行走系统，以满足承载和运行速度的要求。台车组采用分载技术降低轮压，利用分载均衡梁使各台车受力均匀。
1.4起升系统改造
由于目标提梁机额定起升重量增加，需新制满足纵横移功能的起重天车和吊具，增加滑轮组倍率，在卷扬机单绳拉力不变的情况下满足起重量增加的要求。由于滑轮组倍率增加，需更换更长的钢丝绳以满足起升高度要求。同时，卷筒挡边加高，以满足钢丝绳加长后的容绳量要求，新制吊杆，满足起重量的要求。
1.5电控系统改造
电气系统采用变频调速技术，对主起升机构、小车行走机构及大车行走机构进行变频调速，可大大减小对电网的冲击，提高提梁机运行时的平衡性。电气系统采用了可编程控制技术，使提梁机电气控制简单可靠。
升级或替换原提梁机的整机安全监控系统、电气安全保护系统、超速安全保护系统、重量限制系统和起升高度限制系统等。
1.6完成改造
继续进行提梁机其它附属结构的改造，拼装调试后提梁机改造作业完成，改造后的500t级目标提梁机结构如图2所示。
2目标提梁机主梁畸变效应仿真计算
2.1主梁畸变效应
目标500t级轮轨式提梁机为双偏轨箱梁结构，主梁在承受偏心载荷时会引起畸变效应，隔板布置不合理的情况下箱梁横向挠曲应力及纵向畸变翘曲应力可与弯曲应力达到统一数量级水平。主梁在约束扭转和畸变载荷的共同作用下，截面形状变形显著，小车轨道跟随主梁腹板发生侧移和扭转，车轮轮缘与轨道间距减小乃至碰撞摩擦，出现“啃轨”现象。次问题易导致车轮磨损，减小小车运行寿命，从而导致安全事故发生。因此，500t级轮轨式提梁机主梁结构校核过程中，处考虑整体强度、挠度级局部稳定性外，还需重点考虑主梁的畸变效应，以确保提梁作业的安全可靠。
2.2主梁畸变效应有限元仿真
主梁畸变效应难以用常规计算方法进行计算，设计时常应用经验公式确定隔板数量与间距，以保障主梁局部稳定性和减小畸变效应。文中通过有限元仿真的方法对主梁的畸变效应进行仿真计算[10-12]，充分保障设备运行的安全性，仿真结果如图3所示。
如图3所示，目标500t级轮轨式提梁机主梁在额定载荷狀态下，轨道横向偏移量约为10mm，在车轮和轨道的允许偏移范围内，主梁的畸变特性满足使用要求。
3结束语
针对国内某新建铁路标段对500t级轮轨式提梁机的需求，将原有450t级轮轨式提梁机进行了升级改造，详细介绍了改造方法，并对主梁的畸变效应进行了有限元仿真校核，对轮轨式提梁机及其它起重运输设备的改造具有指导意义，具有广阔的应用前景。
参考文献
[1]郑健.中国高速铁路桥梁建设关键技术[J].中国工程科学，2008，10（7）：18-27.
[2]黄耀怡，余春红.纵论我国大吨位提梁机的世界首创和持续领先之路[J].铁道建筑技术，2015（6）：1-17.
[3]吴耀辉，陈浩.900t轮轨式提梁机施工方案研究[J]铁道标准设计.2008（3）：34.