雙線鋼梁橋移動吊籃推行存在問題分析及改進方法

邢東海 中國鐵路上海局集團有限公司杭州工務段

1 目前現狀

目前管內雙線鋼梁橋移動吊籃普遍存在推動困難情況，移動緩慢需要4～6個人共同作業；移動吊籃在推動過程中輪緣卡住跑道前后不能移動情況時常發生，恢復正常耗費大量精力人力，同時人員在移動吊籃上進行矯正滑輪位置存在一定安全風險。因此，鋼梁橋移動吊籃需要改進提升以滿足橋梁檢、養修的需求及消除安全風險（圖1）。

圖1 原有雙線移動吊籃橫斷面圖

2 問題分析

2.1 移動吊籃長度過長，推行過程容易發生整體偏斜

原有移動吊籃為垂直線路方向通常移動吊籃長度7.865 m，由于比較長，受力在兩端推動過程中用力不均勻，導致吊籃垂直于線路中心方向，在水平面范圍內繞圓心發生一定范圍的轉動，導致兩端速度不一致產生相對位移整體歪斜；吊籃跑道固定不動，吊籃發生水平面上的歪斜導致滑輪發生相對滑動，超過一定范圍形成滑輪與跑道、吊籃與跑道頂死類似自動“剎車”現象（圖2）。

圖2 雙線移動吊籃偏斜俯視類比圖

2.2 承受荷載較重，推行困難

由于移動吊籃推行需要4-6個人工，軌道只有兩條，滑輪與軌道之間的靜摩擦系數為0.12左右，按照平均載重5人計算平均每人70 kg，吊籃自重2 500 kg，移動中整體自重2 850 kg，吊籃移動牽引力為：2 850×10×0.12=3 420 N。平均至每個人為684 N,換算為質量為68.4 kg，超過人平均體重的97%，推行起來比較費力。

2.3 鋼材銹蝕，結構存在一定變形

工字鋼在溫度和荷載作用下，隨著時間推移，在水平面內產生一定的撓曲，隨著彎曲的角度增大，吊籃移動過程中發生一定的晃動，撓曲角度較大時也會產生滑輪與軌道碰撞產生類似“剎車”現象；鋼結構長時間暴露在自然環境中，經過風吹日曬雨淋，銹蝕鋼結構斷面發生削弱，在荷載作用下，發生變形導致推行過程中產生阻力，日常養護需要投入人工、材料等。

3 問題解決措施

3.1 增加縱向輪距，減少推行過程中偏斜

理論狀態下滑輪中心線與軌道中心線應重合，滑輪中心與軌道中心線之間允許5 cm范圍滑動，滑動超過范圍整個移動吊籃發生水平面轉動偏斜導致吊籃各部位間發生碰撞產生“剎車”現象，只要通過在輪子垂直于軌道方向滑動位移小于5 cm，移動吊籃就能正常移動。下圖紅色虛線范圍為單股滑輪正常運行范圍，黑色虛線為單股移動軌道中心線，輪緣在兩條紅色虛線范圍內滾動可以正常轉動，超出紅色虛線發生輪緣碰撞，由于人工操作難免用力不均，在滑動過程中應盡可能減少吊籃旋轉角度，以保證正常運轉。通過將輪距由0.8 m改為1.5 m（如圖3：黑色實線）滑輪與軌道橫向相對滑動位移相同的情況下，長輪距旋轉角度較小，同樣的間隙空間內長度越長旋轉角度就越小，移動過程中穩定性就越高。以輪距中心為原點，輪距繞中心旋轉劃圓弧，玄長一定的情況下半徑越長，角度就越小。將輪距類比為直徑，輪距中點為中心劃弧，轉化為三角函數中，利用反三角函數分別計算兩種輪距狀態下吊籃繞縱向中心線在水平面內旋轉角度為：Arcsine(5÷40）=7.18°，Arcsine(5÷75）=3.82°。有上述計算結果可得，在相同的移動速度下，通過增加輪距長度，吊籃旋轉角度減少為53%，在正常移動過程中輪距增大后旋轉角度變小，吊籃穩定性提高，發生各部件碰撞摩擦機會減少。

圖3 輪距增大圖

3.2 采用上下行分離式移動浸鋅結構并減輕自重

通過內側（圖4虛線部位）縱梁工字鋼下部增設牛腿，在原有軌道不變的基礎上，增設2股軌道將鋼梁下部移動吊籃由一個分為兩個，吊籃長度改為5.580 m，質量每個吊籃800 kg。用上述方法計算每個吊籃2個人推行平均每人56.4 kg，3個人推行平均每人40.4 kg，人員不變情況下，推力相應減少體重的17%-40%，推行起來相對方便。移動吊籃、軌道全部采用進行浸鋅鋼結構，避免結構因銹蝕而強度削弱，減少防銹涂裝經濟投入。

圖4 分離式移動吊籃圖

3.3 軌道加密固定，增強橫向剛度

順線路方向在縱向工字梁下部加密增設浸鋅鋼支架牛腿，將浸鋅軌道與鋼支架牛腿剛性連接固定；原有鋼支架牛腿縱向中心距為4.000 m，改為2.000 m間距加密牛腿，減少軌道自有長度，控制軌道發生水平撓曲，以4.000 m長軌道為例類似簡支梁，在承受均布荷載作用下中間最大撓度計算公式為在集中荷載下中間最大撓度計算公式為，（其中Y:中部最大撓度；q：均布荷載標準值；l:簡支梁長度；E：為鋼的彈性模量；I：鋼的截面慣矩）。有上述兩個公式可得簡支梁軌道水平范圍內撓度變形，在受力相同的情況下只與簡支梁長度有關。通過加密牛腿減少軌道自由長度，使軌道最大撓度變形，在均布荷載作用下，減少為原來的1/16。在集中荷載作用下最大撓度減少為原來的1/8，保證軌道在水平方向的平順性（圖5）。

圖5 增設牛腿圖

4 結束語

通過對雙線移動吊籃進行增加輪距，改為分離式浸鋅結構，增加牛腿加強橫向剛度等改進解決鋼梁橋下部移動吊籃推行困難的難題。經過現場試點試驗效果良好；此篇文章作為總結類文章為以后同類型問題整治提供借鑒和參考作用。