董洪靜, 艾榮軍, 趙國臻, 王曉東

(1. 中交四航工程研究院有限公司， 廣東 廣州 510230； 2. 南方海洋科學(xué)與工程廣東省實驗室(珠海)， 廣東 珠海 519000； 3. 中交四航局江門航通船業(yè)有限公司， 廣東 江門 529145； 4. 中交四航局第二工程有限公司， 廣東 廣州 510230)

0 引言

傳統(tǒng)的混凝土現(xiàn)澆式建筑存在資源消耗大、影響環(huán)境、施工過程中安全事故頻發(fā)等諸多問題，而裝配式建筑采用預(yù)制構(gòu)件工業(yè)化的生產(chǎn)方式，將預(yù)制構(gòu)件通過連接部位搭接后采用漿錨或疊合方式進行組合，形成新的滿足承載要求的結(jié)構(gòu)，具有提高施工質(zhì)量、加快工程進度、提高建筑品質(zhì)、保證文明安全施工等優(yōu)勢[1-2]。

隨著時代的進步，工程建設(shè)正在走向資源節(jié)約型、環(huán)境友好型發(fā)展之路，使構(gòu)件預(yù)制化成為主流，且隨著裝備和工藝的提升，構(gòu)件的尺寸和質(zhì)量呈現(xiàn)“大型化、工廠化”轉(zhuǎn)變趨勢，形成了一系列大型構(gòu)件的運輸工藝。如劉德進等[3]研發(fā)的膠囊臺車頂升運移技術(shù)，能實現(xiàn)7 000 t沉箱的出運；黃建生等[4]設(shè)計的液壓頂升電動臺車系統(tǒng)，能成功馱運5 000 t級沉箱；陳沖海等[5]介紹了采用SPMT模塊車搬運540 t圓筒和360 t蓋板的工藝，并就該工藝與傳統(tǒng)氣囊工藝進行對比；阮裕和等[6]介紹了采用SPMT模塊車進行3 000 t預(yù)制混凝土箱梁的移動，并就運輸過程中的穩(wěn)定性、動力性等進行計算分析；陳國棟等[7]介紹了一種采用SPMT模塊車運輸大型異形鋼結(jié)構(gòu)的工藝；彭曉鵬等[8]介紹了集中頂推、分散頂推和預(yù)應(yīng)力連續(xù)牽引3種可用于大型構(gòu)件移動的工藝及其優(yōu)缺點；陳偉彬等[9]、楊紅等[10]以港珠澳大橋沉管預(yù)制為例，從頂推系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、施工工藝、施工步驟等方面詳細(xì)介紹了管節(jié)頂推技術(shù)；林巍等[11]采用分散頂推的方式進行7.6萬t管節(jié)的移動，并對摩擦力進行監(jiān)測，該工藝克服了滑動摩擦力的缺陷。綜上可知，萬t級構(gòu)件基本都采用滑移方式實現(xiàn)移動，被移動構(gòu)件采用滑移方式移動過程中的支撐相對平穩(wěn)，但移動設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作繁瑣、軸線偏差控制難度大、施工效率低、運行成本較高。

本文針對現(xiàn)有萬t級構(gòu)件滑移移動方式存在的不足及大型沉管移動需求，研制出8萬t級超大型構(gòu)件輪軌式臺車移動系統(tǒng)，提出滿足移動工效、軸線偏差控制、同步控制和節(jié)能環(huán)保等要求的關(guān)鍵技術(shù)，既克服了滑移方式的缺陷，又保留了其支撐平穩(wěn)的優(yōu)點。

1 工程概況

深中通道按照雙向8車道、速度為100 km/h設(shè)計，隧道段全長6 845 m。其中，沉管隧道段長5 035 m，由32節(jié)管節(jié)和1節(jié)最終接頭組成，管節(jié)采用鋼殼混凝土結(jié)構(gòu)形式[12-15]，標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)斷面如圖1所示。鋼殼混凝土沉管預(yù)制常規(guī)做法為浮態(tài)澆筑，采用工廠法預(yù)制鋼殼混凝土沉管，鋼殼質(zhì)量約1.2萬t，完成混凝土澆筑后管節(jié)質(zhì)量約8萬t，因此，研發(fā)了8萬t級輪軌式臺車移動系統(tǒng)。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)斷面圖(單位： cm)

具體施工工藝為： 1.2萬t鋼殼在船廠加工完成后，采用駁船運送至沉管預(yù)制廠并卸駁上岸至卸駁區(qū)，由臺車系統(tǒng)支撐并將鋼殼從卸駁區(qū)移動至澆筑區(qū)；在澆筑區(qū)完成混凝土澆筑后，再將完成澆筑的8萬t鋼殼沉管管節(jié)運輸至淺塢區(qū)進行一次舾裝作業(yè)。管節(jié)移動工藝示意如圖2所示。

圖2 管節(jié)移動工藝示意圖

2 輪軌式臺車移動系統(tǒng)組成

成套輪軌式臺車移動系統(tǒng)主要由承載能力為400 t的輪軌式臺車、支撐系統(tǒng)和電控系統(tǒng)組成。在鋼殼混凝土管節(jié)的側(cè)墻、中隔墻正下方位置縱向布置4列輪軌式臺車，每列50輛，共200輛，均勻布置于鋼軌上。每輛臺車上設(shè)置液壓千斤頂和楔形支撐，用于運動狀態(tài)和靜止?fàn)顟B(tài)下管節(jié)的支撐。每輛臺車上布置電機，利用電機驅(qū)動臺車前進或后退，構(gòu)建電控系統(tǒng)，實現(xiàn)輪軌式臺車系統(tǒng)的同步控制。臺車布置示意如圖3所示。輪軌式臺車總體技術(shù)參數(shù)如表1所示。

(a) 橫斷面圖

表1 輪軌式臺車總體技術(shù)參數(shù)

2.1 輪軌式臺車結(jié)構(gòu)組成

輪軌式臺車主體由車輪、車輪架、平衡梁、液壓千斤頂、楔形支撐、驅(qū)動電機、齒輪箱組成。平衡梁與2個四輪車輪架之間的連接，一邊采用銷軸連接，另一邊采用球頭球碗的連接方式。該結(jié)構(gòu)使平衡梁的受力為3點支撐，使臺車對軌道的適應(yīng)性更好，同時能使臺車8個車輪均勻受載，更具穩(wěn)定性。每輛臺車配置2套三合一減速電機，每套減速電機驅(qū)動1組車輪(每組2個)，整車4個主動輪、4個被動輪。輪軌式臺車結(jié)構(gòu)組成如圖4所示。

圖4 輪軌式臺車結(jié)構(gòu)組成

2.2 支撐系統(tǒng)

鋼殼混凝土管節(jié)移動過程采用“液壓千斤頂+臺車系統(tǒng)”的支撐方式(見圖5(a))，千斤頂為柱塞式單作用油缸，臺車的200個液壓千斤頂構(gòu)成了鋼殼管節(jié)支撐系統(tǒng)，以3點支撐、A/B油路、自平衡3項關(guān)鍵技術(shù)保證鋼殼管節(jié)的水平姿態(tài)、支撐安全及平衡[11]。鋼殼及澆筑后成品管節(jié)在澆筑區(qū)的支撐系統(tǒng)采用“楔形支撐+臺車系統(tǒng)”的支撐方式(見圖5(b))。

(a) “液壓千斤頂+臺車系統(tǒng)”支撐方式

A/B油路是將單個支撐點內(nèi)的單雙數(shù)(編號)千斤頂分別串聯(lián)起來形成獨立油路，單數(shù)千斤頂串聯(lián)油路為A油路，雙數(shù)千斤頂串聯(lián)油路為B油路。2條獨立油路串聯(lián)的千斤頂共同支撐管節(jié)。采用單雙數(shù)千斤頂分別串聯(lián)形成獨立油路，是為了使單個獨立油路所串聯(lián)千斤頂均勻分布于所在區(qū)域，保證受力均勻。A/B油路示意如圖6所示。

圖6 A/B油路示意圖[11]

2.3 電控系統(tǒng)

移動臺車設(shè)計為輪軌式小車，單輛移動臺車配置2個減速電機進行驅(qū)動。操作臺實現(xiàn)控制200輛臺車同步前進/后退、加速/減速等，即控制400個減速電機同步運行；同時，接收來自每輛臺車的狀態(tài)信息，包括電機電流、功率、轉(zhuǎn)速、輸出轉(zhuǎn)矩等數(shù)據(jù)，并設(shè)置集中控制臺，可實時監(jiān)控所有臺車的工況。臺車電控系統(tǒng)原理圖如圖7所示。

圖7 臺車電控系統(tǒng)原理圖

1)臺車行走系統(tǒng)通過同一個操作手柄控制，保證命令的統(tǒng)一性。為保證各控制單元開關(guān)控制、變頻器控制高度同步，根據(jù)控制時序，發(fā)出的命令同時到達所有臺車，實現(xiàn)精準(zhǔn)的開關(guān)和變頻器控制，每輛臺車接收到信號后，實現(xiàn)無極同步調(diào)速。

2)每個減速電機都由獨立的變頻器控制，對每臺減速電機進行精準(zhǔn)的速度控制及轉(zhuǎn)矩控制。

3)臺車與臺車之間采用連桿進行硬連接，以及沉管底與臺車頂板也進行硬連接，加強臺車運行的同步性。

4)每列臺車均安裝了絕對值編碼器，實現(xiàn)對每列臺車的行走定位，對出現(xiàn)行程偏差的列車進行加速或減速控制，完成自動糾偏，保證臺車行走的同步性。

5)臺車系統(tǒng)通訊設(shè)計了雙環(huán)網(wǎng)冗余，臺車通訊在單點掉線后可以快速重新連接，以提高同步行走系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3 臺車結(jié)構(gòu)設(shè)計及驅(qū)動設(shè)計

3.1 設(shè)計原則

臺車結(jié)構(gòu)及驅(qū)動設(shè)計中需遵循以下原則：

1)鋼殼混凝土管節(jié)底面高度為+3.5 m(取決于深淺塢高度和管節(jié)起浮要求，無法調(diào)整)，軌道梁頂面最低標(biāo)高為+2.0 m，若更低，則需增加場地開挖量,施工困難且成本較高(因地基面為中風(fēng)化巖層，需通過爆破的方式進行場地開挖)，因此，臺車高度不應(yīng)大于1.5 m；

2)單輛臺車的極限承載荷載為8 000 kN，標(biāo)準(zhǔn)荷載為4 000 kN，鋼結(jié)構(gòu)強度需滿足要求，應(yīng)避免應(yīng)力集中，同時,還要考慮臺車在行走過程中的不均衡受力(單輪懸空或雙輪懸空);

3)應(yīng)考慮在行進過程中臺車結(jié)構(gòu)對軌道不平整的適應(yīng)性，以及對軌道上微小物體的越障能力；

4)管節(jié)為鋼殼混凝土結(jié)構(gòu)，需增加鋼殼上防腐油漆的保護措施；

5)4列臺車均勻布置于管節(jié)墻體正下方，間距較大，行走需確保同步；

6)臺車行進過程中要有一定的橫向糾偏能力；

7)作業(yè)環(huán)境年平均相對濕度為78%～80%，電氣設(shè)備應(yīng)考慮防潮措施。

3.2 總體設(shè)計

臺車采用平衡梁結(jié)構(gòu)將力平均傳遞到梁下方的輪架結(jié)構(gòu)上。輪架通過銷軸和球形鉸與平衡梁連接，提高車輪架對路軌的適應(yīng)性，并使得每個車輪負(fù)荷均布。每輛臺車由車架橫梁與2個車輪架組成。車輪架通過銷軸和球形鉸與平衡梁連接，使得2個車輪架能均勻受力，2個車輪架的受力點在車架橫梁上對稱分布，力平均分配到車輪架上，車輪架通過滾動軸承與車軸相連接，受力均勻(見圖8)。

圖8 臺車受力簡圖

3.3 臺車輪徑選擇

臺車在初步設(shè)計時，在車輪與軌道的尺寸選擇方面做了選型比較。根據(jù)比選情況，直徑為200 mm的車輪數(shù)量多，臺車越障能力弱，且故障率較高，臺車的同步性和安裝難度較大；直徑為800 mm的車輪對地基荷載要求高，且臺車高度與現(xiàn)場總體布置不匹配。從車身高度、故障率及加工工藝等方面綜合考慮，采用直徑為630 mm的車輪較為合適。車輪輪徑比選見表2。

表2 車輪輪徑比選

3.4 臺車結(jié)構(gòu)承載力復(fù)核

3.4.1 平衡梁結(jié)構(gòu)復(fù)核

平衡梁的主要作用是將液壓千斤頂和楔形支撐所承受的荷載通過銷軸和球頭結(jié)構(gòu)均勻傳遞到下方的2個四輪車輪架上。臺車結(jié)構(gòu)計算中，8萬t沉管作用在200輛臺車上，單輛臺車平衡梁正常工作荷載為4 000 kN，按照極限荷載8 000 kN進行計算，采用箱梁結(jié)構(gòu)型式，材料以Q345B為主，應(yīng)用有限元軟件對平衡梁進行仿真模擬，計算結(jié)果如圖9所示。由圖9可知，8 000 kN工作荷載工況下，平衡梁結(jié)構(gòu)主體中間底部位置應(yīng)力最大，σ=131.4 MPa<[σ]=215 MPa，剪應(yīng)力τ=67.07 MPa<[τ]=172 MPa，最大位移計算值為0.7 mm。平衡梁的強度和剛度滿足GB/T 3811—2008《起重機設(shè)計規(guī)范》[16]的要求。

(a) 平衡梁結(jié)構(gòu)受力云圖(單位: MPa)

3.4.2 車輪架結(jié)構(gòu)復(fù)核

四輪車輪架通過銷軸和球形鉸與平衡梁連接，將千斤頂所承載的荷載均衡地分布到前后2個四輪車輪架上，再通過車輪架將荷載分布到車輪上?？紤]路軌的不平整對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生額外的荷載，在臺車結(jié)構(gòu)計算中，設(shè)定輪軸間距內(nèi)有2 mm的突變值。采用有限元軟件對平衡梁進行仿真模擬，車輪架在車輪懸空狀態(tài)下的受力云圖見圖10，受力分析結(jié)果見表3。由表3可知，最大應(yīng)力σ=121.4 MPa<[σ]=215 MPa，最大剪應(yīng)力τ=37.1 MPa<[τ]=172 MPa，最大結(jié)構(gòu)變形計算值為1.11 mm。車輪架的強度和剛度滿足GB/T 3811—2008《起重機設(shè)計規(guī)范》[16]的要求。

(a) 單輪懸空

表3 車輪架數(shù)值計算分析結(jié)果

3.5 傳動機構(gòu)設(shè)計及軸承選型

臺車的行走系統(tǒng)中包含2套傳動機構(gòu)，驅(qū)動電機通過1組開式減速齒輪驅(qū)動1組輪子，為了電機安裝方便，增加了中間齒輪。小齒輪的齒數(shù)為19個，中間齒輪的齒數(shù)為36個，輪軸大齒輪的齒數(shù)為59個，模數(shù)為10 mm，齒寬為135 mm，按照單輛臺車極限承載為8 000 kN校核傳動構(gòu)件強度。其中,中間齒輪材質(zhì)為40Cr，小齒輪材質(zhì)為42CrMo調(diào)質(zhì)處理，中間齒輪軸及鍵材質(zhì)為45#鋼。

車輪架與輪軸之間使用調(diào)心滾子軸承24044CC/W33[17]，按照單輛臺車極限8 000 kN計算，單個軸承所需承受的軸向力為Fa=24 t(摩擦因數(shù)取為0.12)，承受的徑向荷載為Fr=75 t。按照GB/T 3811—2008《起重機設(shè)計規(guī)范》[16]，當(dāng)轉(zhuǎn)速低于10 r/min時，滾動軸承不必校驗其動載承受能力，因此，僅校驗靜載承受能力。此時，軸承的徑向當(dāng)量靜荷載p0r=Fr+Y0Fa=1 254 kN(軸向靜荷載計算系數(shù)Y0=2.1[17])，所選軸承的基本額定荷載C0r=2 680 kN[17]，其安全系數(shù)為2.14。

中間齒輪軸上使用2個圓錐滾子軸承[18]，按照單輛臺車極限荷載8 000 kN計算，中間齒輪軸上所受的力與中間齒輪分度圓上的力是一致的，為62 kN。中間齒輪軸僅受徑向力，此時軸承的徑向靜荷載p0r=0.5×Fr+Y0Fa=61.5 kN(Fr=0，軸向靜荷載計算系數(shù)Y0=1[18])，所選軸承的基本額定荷載C0r=165 kN[18]，其安全系數(shù)為2.6。

3.6 頂板設(shè)計

為增大頂板與管節(jié)的接觸面積，采用2輛臺車共同頂升1個頂板的設(shè)計，頂板尺寸為1.395 m×4.61 m(長×寬)，按照正常工作荷載為4 000 kN計算，其抗壓強度為1.3 MPa，而鋼殼管節(jié)表面玻璃鱗片漆的抗壓強度為7 MPa，即頂板面積足夠大，不至破壞油漆。同時，為了降低對鋼殼表面的影響，在頂板上增加1塊25 mm厚的橡膠墊板，橡膠墊板的承載力約為5 MPa，承受4 000 kN荷載時壓縮量為2～3 mm。頂板與臺車布置示意如圖11所示。

圖11 頂板與臺車布置示意圖

為增加臺車的橫向糾偏能力，在頂板底部與千斤頂接觸位置安裝一橢圓擋圈，擋圈限制前后方向位移，橫向位移有±15 mm的間隙，頂板俯視圖見圖12。使用過程中，擋圈內(nèi)需涂黃油，以減小千斤頂與頂板之間的摩擦。為防止頂板在空載運行過程中出現(xiàn)掉落現(xiàn)象，在頂板與車輪架之間使用花籃螺絲固定，頂升作業(yè)前需將花籃螺絲松開，避免出現(xiàn)拉斷螺絲現(xiàn)象。

圖12 頂板俯視圖(單位： mm)

3.7 驅(qū)動設(shè)計

3.7.1 驅(qū)動方式選擇

在臺車的驅(qū)動型式選擇方面，目前可供選用的2種驅(qū)動方式分別為電機驅(qū)動和液壓馬達驅(qū)動。綜合考慮管節(jié)移動同步性要求、環(huán)境保護以及維護保養(yǎng)難度等多方面因素，最終選定采用電機驅(qū)動的方式，并采用變頻電機。2種驅(qū)動方式的比選如表4所示。

表4 驅(qū)動方式比選

3.7.2 管節(jié)移動阻力計算

按單輛臺車極限承載8 000 kN、臺車質(zhì)量約15 t(含頂板、電箱及電纜等其他附屬設(shè)施)以及10級風(fēng)荷載為管節(jié)移動阻力計算的基本參數(shù)，根據(jù)GB/T 3811—2008《起重機設(shè)計規(guī)范》[16]，臺車在軌道上穩(wěn)定運行的靜阻力Fj由摩擦阻力Fm、坡道阻力Fp和風(fēng)阻力Fw組成，即Fj=Fm+Fp+Fw。由于軌道標(biāo)高相同，所以不考慮坡道阻力，故Fp=0。

1)摩擦阻力

(1)

式中：G1為臺車承載能力，取7 840 kN；G2為臺車質(zhì)量，取147 kN；f為滾動摩擦因數(shù)，取0.8；μ為車輪軸承摩擦因數(shù)，取0.004；d為與軸承相配合處車輪軸的直徑，取240 mm；D為車輪踏面直徑，取630 mm；β為附加摩擦阻力系數(shù)，取1.5。

求得Fm=4.87×104N。

2)風(fēng)阻力

Fw=CpA。

(2)

式中：C為風(fēng)力系數(shù)，取1.55；p為工作狀態(tài)最大計算風(fēng)壓(10級風(fēng))=0.625v2(v為風(fēng)速，按10級風(fēng)計算，風(fēng)速為28.4 m/s)；A為垂直于風(fēng)向的實體引風(fēng)面積，取487.6 m2；

求得Fw=3.81×105N，分配到每輛臺車上的風(fēng)阻力Fw1=Fw/200=0.19×104N。

3)單輛臺車在軌道上穩(wěn)定運行的靜阻力

Fj=Fm+Fw1=5.06×104N。

(3)

3.7.3 電機選型

按照總體工效要求，臺車移動系統(tǒng)的速度需達到1 m/min的平均運行速度，因此，以此速度要求進行電機的選型。

1)電機的靜功率

(4)

式中：Fj為臺車運行靜阻力,N；v0為運行速度，取1 m/min；η為機構(gòu)傳動效率，取0.95；m為電機個數(shù)，單輛臺車配置2個電機。

求得Pj=5.2×102W。

2)電機實際所需功率

Ps=KdPj。

(5)

式中Kd為考慮到電機啟動時慣性影響的功率增大系數(shù)，取1.1。

求得Ps=5.72×102W。

3)電機選型

臺車額定運行速度為1 m/min時，選擇電機的工作頻率約為25 Hz，基于恒轉(zhuǎn)矩進行估算，對應(yīng)50 Hz電機的選型功率約為1.15 kW。結(jié)合電機廠商的選型計算結(jié)果，選用額定功率為1.5 kW的三合一減速電機，臺車驅(qū)動系統(tǒng)富余系數(shù)為1.5/0.572=2.62。

4 現(xiàn)場應(yīng)用效果

4.1 工藝流程

萬t級構(gòu)件的移動一直是困擾大型構(gòu)件預(yù)制的難題，以往采用的滑移方式雖然平穩(wěn)，但是效率較低。在深中通道鋼殼沉管預(yù)制中研發(fā)的輪軌式臺車移動系統(tǒng)，大大提高了大型構(gòu)件的移動工效，有效控制了移動過程中的軸線偏差?，F(xiàn)場開展了15 m環(huán)段試驗，目前已完成9個鋼殼混凝土管節(jié)的移動，管節(jié)移動總體工藝流程圖和現(xiàn)場圖見圖13和圖14?，F(xiàn)場情況顯示，移動工效總體穩(wěn)定，軸線偏差滿足±5 mm設(shè)計要求。選取5個管節(jié)的數(shù)據(jù)進行對比，如表5所示。

圖13 管節(jié)移動工藝流程圖

(a) 15 m環(huán)段

表5 部分管節(jié)移動工效和軸線偏差數(shù)據(jù)對比

4.2 體系轉(zhuǎn)換

管節(jié)到達澆筑區(qū)后， 首先測量鋼殼管節(jié)的底標(biāo)高，針對不滿足要求的位置利用液壓千斤頂進行調(diào)整，直至調(diào)平鋼殼管節(jié)；然后關(guān)閉所有的液壓千斤頂截止閥，進行千斤頂支撐體系轉(zhuǎn)換作業(yè)。

1)第1步。緊固臺車無源支撐楔形端頭螺栓，使臺車的無源支撐與千斤頂頂板完全接觸，并保證無源支撐兩側(cè)采用雙螺栓止推，同時確保斜面接觸面積，對所有無源支撐驗收合格后即可進行液壓千斤頂卸載作業(yè)。

2)第2步。將支撐油泵加壓至與液壓千斤頂支撐系統(tǒng)相同的壓力，打開油泵與支撐系統(tǒng)之間的截止閥，將支撐千斤頂加壓，直到所有支撐千斤頂?shù)沫h(huán)形螺母可以轉(zhuǎn)動，將環(huán)形螺母向上轉(zhuǎn)動5 mm(如有必要，螺母可向上多調(diào)整一些)。

3)第3步。啟動油泵進行卸壓，先卸壓3 MPa，靜置5 min，觀察無源支撐與頂板接觸情況，同時檢查千斤頂螺母是否脫離千斤頂頂板,檢查確認(rèn)無故障后繼續(xù)泄壓。

4)第4步。以每步5 MPa的壓力逐漸減少全部千斤頂?shù)膲毫?千斤頂?shù)穆菽覆辉试S與千斤頂外缸體接觸),在無支撐結(jié)構(gòu)狀態(tài)下保持5 MPa的壓力1 h。

5)第5步。檢查支撐結(jié)構(gòu)，調(diào)整螺母至自由狀態(tài)，完全釋放液壓支撐系統(tǒng)的壓力，使液壓千斤頂與頂板完全脫離，處于不受力狀態(tài)。

鋼殼支撐體系轉(zhuǎn)換示意如圖15所示。鋼殼管節(jié)在澆筑區(qū)完成混凝土澆筑且強度滿足移動要求后，即可進行管節(jié)縱移工作，管節(jié)從澆筑區(qū)到淺塢區(qū)移動作業(yè)時，臺車支撐體系轉(zhuǎn)換工藝流程見圖16。

圖15 鋼殼支撐體系轉(zhuǎn)換示意圖(單位： m)

圖16 支撐體系轉(zhuǎn)換工藝流程圖(澆筑區(qū)—淺塢區(qū))

4.3 效率及經(jīng)濟分析對比

目前在國內(nèi)進行8萬t管節(jié)移動的案例僅有港珠澳大橋管節(jié)預(yù)制項目[8,10-11]。如前所述，深中通道的管節(jié)移動工效基本控制在4 h以內(nèi)，相較港珠澳大橋管節(jié)移動的5 d工效有較大提升，單個管節(jié)移動工期大大縮短，提高了經(jīng)濟效益。該系統(tǒng)相較于港珠澳大橋管節(jié)移動，移動系統(tǒng)不耗費液壓油，僅耗費電能，同時，不耗費滑板(港珠澳大橋管節(jié)每進行1次管節(jié)移動，需耗費576塊滑板)，僅滑板費用按本項目管節(jié)數(shù)量初步估算，可節(jié)省成本950萬元。

5 結(jié)論與建議

1)本文介紹的輪軌式臺車移動系統(tǒng)是采用克服滾動摩擦的形式進行8萬t級大型構(gòu)件的移動，是目前較為先進的大型構(gòu)件移動方式，特別是在提高構(gòu)件移動工效、軸線偏差控制、同步控制和節(jié)能環(huán)保等方面具有明顯優(yōu)勢。

2)通過多因素綜合比選，確定采用直徑為630 mm的車輪輪徑和電機驅(qū)動方式的總體方案。

3)采用數(shù)值分析方法對平衡梁和車輪架的受力狀況進行復(fù)核，驗證了車輪架在單輪懸空和雙輪懸空狀態(tài)下的受力安全性。

4)以管節(jié)移動過程中的阻力分析結(jié)果為依據(jù)，確定了驅(qū)動電機的選型，其實際應(yīng)用效果驗證了參數(shù)設(shè)計的合理性。

5)輪軌式臺車移動系統(tǒng)的無源支撐與液壓支撐體系轉(zhuǎn)換對人員操作水平要求較高，且耗費較大的人力資源和時間成本，建議進一步研究自動化楔形無源支撐系統(tǒng)，以減少體系轉(zhuǎn)換過程中勞動力和時間的投入，進一步提高生產(chǎn)效率。