TJ165型架桥机吊梁行车结构分析

任继红 万恒国

（1.中铁十一局集团第三工程有限公司 十堰 442012；2.中铁重工有限公司 武汉 430063）

TJ165型架桥机是我国目前最先进的铁路架桥机，主要用于铁路T梁的架设施工作业。由于铁路架桥机要在铁路上行走，其外形尺寸受铁路运输限界的限制，不能做得太大，而架桥作业时要起吊160t的T梁梁片，必须保证梁片能通过架桥机车体，并有足够的起升空间，其内净空要求越大越好，因此，架桥机各部件的有效设计空间十分狭小，如何在狭小空间内设计大吨位的起重设备是架桥机设计的难点之一［1］。

1 吊梁行车设计

根据架桥机总体设计方案，1台架桥机上要配备2台起重量85t的吊梁行车，2台吊梁行车可起吊160t的T梁梁片沿架桥机大臂纵向移动（见图1），整个梁片到达桥跨上方后，吊梁行车又可吊梁横向移动，梁片到达桥梁支座上方后落梁安装，完成架梁作业。而每台吊梁行车仅有3 000 mm×3 000mm×1 300mm的狭小设计空间。

图1 吊梁行车吊梁纵移

在如此狭小的空间内设计起重量达85t的吊梁行车，在一般的起重机械里是没有先例的，吊梁行车的结构形式、构架的强度、刚度以及起升机构的设计选型都是十分困难的课题。为达到上述目的，根据铁路架桥机独特的施工方式，通过多种方案比选，吊梁行车设计成下挂内藏形式，以充分利用有限的设计空间。

吊梁行车由大车架、横移小车、起升机构、横移机构组成。大车架结构为框架形式，悬挂在架桥机大臂的下耳梁上，其上安装4组行轮，可沿大臂纵向移动。横移小车设计为船形，舱内安装2台行星卷扬机，两端安装起升滑轮组和吊钩，横移小车安装在大车框架内。在大车架的主梁内安装横移机构，通过丝杆、螺母装置可驱动横移小车沿大车框架内的轨道左右横向移动。吊梁行车的外形尺寸为2 832mm×3 060mm×1 256mm，满足总体设计要求［2］。图2为吊梁行车工作图。

图2 吊梁行车工作图（单位：mm）

2 吊梁行车结构强度有限元分析

由于吊梁行车的结构是主要的承载构件，为确保施工作业的安全性和结构的合理性，利用数字仿真技术对吊梁行车的结构进行了计算审核，并优化处理。结构计算采用ANSYS单元库中的SHELL63板单元建立计算模型，对结构的连接、约束与载荷分布进行合理处理。计算的最不利工况为吊梁横移工况，等效载荷为850×1.25＝1 062kN。

2.1 大车构架计算结果及优化

大车构架的原设计在计算时，主梁与立柱连接处的局部应力超过了230MPa的许用应力，为此做了2次优化改进，主要修改方案如下：

（1）第一次优化。在4个立柱立板下方的主梁内各加焊2块隔板（尺寸：10mm×394mm×233mm）；最大等效应力219.2MPa，垂向变型2.2mm（向下），见图3、图4。

图3 吊梁横移工况下大车构架等效应力图（一次优化）

图4 吊梁横移工况下大车构架垂向变形图（一次优化）

由于最大应力接近了材料230MPa的许用应力，又对结构进行了第二次优化。

（2）第二次优化。将4个立柱立板下方主梁的内隔板移到与立板平齐，然后将立柱的斜板拉通，直接与主梁连接；最大等效应力196.8MPa，垂向变型2.1mm（向下），见图5、图6。

图5 吊梁横移工况下大车构架等效应力图（二次优化）

图6 吊梁横移工况下大车构架垂向变形图（二次优化）

2.2 横移小车计算结果

横移小车为船形结构，其受力效果很好，最大等效应力17.8MPa，最大垂向位移0.13cm，见图7。

图7 吊梁作业时横移小车等效应力图

计算结论：结构经优化处理后，大车构架最大应力发生在吊梁横移工况，最大等效应力196.8 MPa；横移小车最大应力发生在吊梁工况，最大等效应力17.8MPa，2项结果均小于许用应力［σ］＝230MPa，故符合结构静强度要求。

3 结语

TJ165型架桥机吊梁行车设计成下挂内藏形式，充分地利用有限的设计空间，满足了总体设计外形尺寸的要求。主要结构采用数字仿真技术优化设计，调整了原结构局部连接方法和隔板焊接位置，在最不利工况下，结构最大应力小于230 MPa许用应力，符合结构强度要求。现TJ165型架桥机已投入使用50多台，架设桥梁40 000多孔，实践证明TJ165型架桥机及吊梁行车设计是成功的。

［1］铁建设［2006］181号铁路架桥机架梁暂行规程［S］.北京：中国铁道出版社，2006.

［2］GB／T 3811－2008起重机设计规范［S］.北京：中国标准出版社，2008.