（机械工程专业论文）特高压南阳站扩建工程主变运输入车组通行桥梁技术研究.pdf

n a n ji n gu n i v e r s i t yo fs c i e n c ea n dt e c h n o l o g y m a s t e r st h e s i s o f e n g i n e e r i n g r e s e a r c ho nu h v n a n y a n g s t a t i o ne x p a n s i o n p r o j e c tt r a n s f o r m e r t r a n s p o r t a t i o na n d t h e v e h i c l e t h r o u g h t h e b r i d g e b y w e i y o n g q i a n g u n d e rt h es u p e r v i s i o no f p r o f e s s o rf a n gh o n g b i n g se n i o re n g iw e nj i a m e n l o re n g i n e e rw e njl a n w e l 一一 - h e n a ne l e c t r i cp o w e rt r a n s m i s s i o n & t r a n s f o r m a t i o nc o n s t r u c t i o nc o r p o r a t i o n o c t o b e r , 2 0 1 2 声明 本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本 学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发表或 公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使 用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文 中作了明确的说明。 研究生签名：弘t 净年l 只l sb 学位论文使用授权声明 南京理工大学有权保存学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上 网公布本学位论文的全部或部分内容，可以向有关部门或机构送交并授 权其保存、借阅或上网公布本学位论文的全部或部分内容。对于保密论 文，按保密的有关规定和程序处理。 研究生签名： 夕驴肛年ia 月1 5 日 工程硕士学位论文 特高压南阳站扩建工程主变运输及车组通行桥梁技术研究 摘要 随着电力工业的长期发展，尤其是8 0 0 k v 、1 0 0 0 k v 等特高压工程的开工建设，其 主变压器设备因其运输重量及外形尺寸不断提高，其运输荷载远远超出了规范标准， 而造成了运输难度越来越大。如何制定合理可行的运输施工方案，降低运输风险，确 保运输工期，提高运输车组的桥梁通过性，成为了特高压项目能否顺利施工的关键因 素。 本文在综合分析特高压变压器运输重量及外形尺寸的基础上，对特高压变压器配 载方案及桥梁通过性进行深入研究。其中，配载方案主要结合设备参数、运输路况、 经济性和安全性几方面进行分析，并对制定的配载方案进行相应的牵引力、受力可靠 性、行进稳定性三方面的数理计算和校核；桥梁通过性的研究主要从桥梁验算、桥梁 检测及监测、桥梁加固、桥梁通行安全措施等几个方面进行详细阐述，通过理论联系 实践，实践又反作用于理论的科学研究，成功完成了特高压南阳站主变设备的公路运 输工程。 关键词：变压器运输配载桥梁通过性 a b s t r a c t w i t ht h el o n g t e r md e v e l o p m e n to ft h ee l e c t r i cp o w e ri n d u s t r y ，e s p e c i a l l y 8 0 0 k v ，1 0 0 0 k vu h vp r o j e c e tc o n s t r u c t i o n ，t h em a i n t r a n s f o r m e re q u i p m e n t b e c a u s eo fi t sw e i g h ta n dd i m e n s i o n sr i s e sc e a s e l e s s l y ， i t st r a n s p o r t a t i o n l o a d sf a rb e y o n dt h es t a n d a r d ，m a d et h et r a n s p o r t a t i o nb e c o m em o r ea n dm o r e d i f f i c u l t h o wt om a k er e a s o n a b l ea n df e a s i b l et r a n s p o r tc o n s t r u c t i o np l a n ， r e d u c et h er i s k o ft r a n s p o r t a t i o n ，t oe n s u r et h et r a n s p o r t a t i o np e r i o d ， i m p r o v et r a n s p o r tw a g o nb r i d g et h r o u g hc a p a c i t y ，b e c o m eak e yf a c t o r i nt h e s u c c e s so ft h ec o n s t r u c t i o no fu h vp r o j e c t s b a s e do nt h ec o m p r e h e n s i v ea n a l y s i so fu h vt r a n s f o r m e rt r a n s p o r t a t i o n w e i g h ta n ds i z eo ft h ef o u n d a t i o n ，f o ru h vt r a n s f o r m e rl o a d i n gp l a na n dt h e b r i d g et h r o u g hc a p a c i t yi n d e p t hs t u d y a m o n gt h e m ，m a i ne q u i p m e n tp a r a m e t e r s ， l o a d i n gs c h e m ec o m b i n e dw i t ht h et r a n s p o r t a t i o nc o n d i t i o n ，t h ee c o n o m i ca n d s a f e t ya s p e c t so fa n a l y s i s ，a n dt om a k et h el o a d i n gs c h e m ec o r r e s p o n d i n gt o t h et r a c t i o nf o r c e ，r u n n i n gs t a b i l i t y ，r e l i a b i l i t y o ft h r e ea s p e c t so f m a t h e m a t i c a lc a l c u l a t i o na n dv e r i f i c a t i o n ：b r i d g et h r o u g hr e s e a r c hm a i n l y f r o mb r i d g ec h e c k i n g ，b r i d g ed e t e c t i o na n dm o n i t o r i n g ，b r i d g er e i n f o r c e m e n t ， b r i d g et r a f f i cs a f e t ym e a s u r e sa n ds oo ns e v e r a la s p e c t si nd e t a il ，b yli n k i n g t h e o r yw i t hp r a c t i c e ，p r a c t i c ea n dc o u n t e r p r o d u c t i v ei nt h e o r e t i c a lr e s e a r c h ， t h es u c c e s s f u lc o m p l e t i o no ft h eu h vn a n y a n gr a il w a ys t a t i o nm a i nt r a n s f o r m e r e q u i p m e n th i g h w a ya n dt r a n s p o r t a t i o ne n g i n e e r i n g k e y w o r d s ：t r a n s f o r m e r ；t r a n s p o r t ；l o a d i n g ；b r i d g et h r o u g hc a p a c i t y l i 工程硕士学位论文特高压南阳站扩建工程主变运输及车组通行桥梁技术研究 目录 l 绪论1 1 1 大件公路运输现状2 1 2 特高压南阳站扩建工程主变运输方式的分析7 1 3 大件运输车辆桥梁通行措施研究7 1 4 本课题研究内容1 0 2 主变运输配车方案1 1 3 运输方案数理计算及校核1 6 3 1 牵引车牵引力及配重校核1 6 3 2 挂车承载受力校核1 8 3 3 行进稳定性校核2 0 4 桥梁通过性研究2 2 4 1 沿途通行桥梁的验算、检测与监测2 2 4 2 沿途通行桥梁的加固处理2 6 4 2 1 跨度较大、跨中弯矩过大的桥梁2 6 4 2 2 年久失修，桥梁等级较低的桥梁3 0 4 2 3 端部剪力超出荷载要求的桥梁3 3 4 2 4 因病害导致承载能力下降的桥梁3 6 4 3 车组通行桥梁安全措施3 9 4 3 1 车组通行桥梁通用安全措施3 9 4 3 2 车组通行桥梁典型安全措施( 东沙河大桥) 3 9 5 结论4 2 致 射4 3 参考文献4 4 i i i 工程硕士学位论文特高压南阳站扩建工程主变运输及车组通行桥梁技术研究 1 绪论 改革开放以来，我国电力工业长期保持较快增长趋势，我国的能源资源和负荷中 心呈逆向分布，资源禀赋和基本国情决定了必须实施远距离、大规模输电，建设坚强 电网，在全国范围优化配置和消纳电力。发展特高压输电，有利于全面提升我国电网 的资源优化配置能力，促进大煤电、大水电、大核电和大可再生能源基地的集约化开 发利用，解决长期困扰我国的煤电运紧张难题，促进清洁能源发展，保障国家能源安 全和电力可靠供应，是我国电力工业科学发展的迫切需要n 2 j 。 由于特高压项目大容量输送的特点，其关键的核心设备变压器有着外形尺寸 大、运输重量重、设备数量多、到货期集中等特点。以特高压南阳站扩建工程主变运 输项目为例，其主变设备运输参数如下： 运输尺寸( 长宽高)运输重量数量生产厂寨 8 8 10 4 5 9 0x5 0 0 4 ( 衄)3 4 5 5 t 4 台 西安变压器厂 1 1 4 0 0x5 1 1 2 4 9 7 0 ( 1 l l m )3 9 7 0 t 4 台沈阳变压器厂 表1 1 特高压南阳站扩建工程变压器运输参数表 以上八台主变设备由厂家经水路运输至河南省周口港，在港口用桅杆吊吊装卸船 转载，然后经公路运输至南阳站施工现场，公路运输距离2 8 0 k m ，途经地面桥梁共计 2 1 7 座，如何安全通行这些地面桥梁，确保及时将8 台主变设备运抵施工现场，成为 本次特高压南阳站扩建工程j i r 页n 投运的关键环节。 在特高压南阳站主变运输实施之际，2 0 11 年4 月9 日，郑州中州大道跨京广铁 路大桥承重梁被超限车辆压塌，引起了河南省交通厅的高度重视，开始了对超限运输 车辆的专项治理。之后，全国范围内又相继发生了浙江杭州钱江三桥、江苏盐城通榆 河桥、福建武夷山公馆大桥等多起大桥的垮塌事件，各地频繁发生的桥梁安全事故引 起了社会的高度关注与重视，交通部在2 0 11 年7 月1 日下发了新的公路安全保护 条例，提出要加强桥梁的安全管理，加大治超力度。在该情况下，国网公司和河南 省政府对特高压南阳站主变设备运输提出了“保安全、保通行、保工期的要求，河 南省交通厅特别提出，要高标准控制，确保沿线桥梁和主变车组双安全。 为确保运输安全，保障运输工期，承运单位与专业的桥梁科研机构紧密结合，开 展了特高压南阳站扩建工程主变运输车组通行桥梁的技术研究，从2 0 11 年3 月至 2 0 1 1 年1 2 月，对沿途全程桥梁进行了验算、加固、在线监测、检测及等一系列技术 工作，最终确保了全部八台主变的安全顺利运输。 随着国家经济的发展和各类型机组规模的提升，以特高压变压器为代表的电源、 化工、核电等各类型大件设备的运输重量和外形尺寸日渐增大，相应的公路运输难度 也越来越大，尤其是地面桥梁的通过性将成为制约公路运输能否安全通行的关键因 1 绪论 工程硕士学位论文 素。本次对特高压主变运输及车组通行桥梁桥梁技术研究的开展，有效促进了特高压 南阳站扩建工程主变运输的顺利通行，提高了道路桥梁通过性，降低运输风险和对桥 梁的隐性伤害，并相应降低了后续的路桥赔偿，具有良好的科学性、安全性、经济性 和可靠性。 1 1 大件公路运输现状 变压器设备由于尺寸大、重量大且不可拆分，属于典型的大件运输，而大件运输 归属于超限运输口1 范畴，需提前在交管部门办理超限运输通行许可手续，获得审批许 可后方可予以运输通行h 1 。 为确保运输安全，并符合交管部门的通行审批要求，需采用特种车辆进行装载运 输。这些特种车辆包括重型牵引车和组合式液压平板车哺1 ，此外，还有一些与这些特 种车辆配合使用的特种机械。 1 1 1 特种运输车辆简介 ( 1 ) 重型牵引车 重型牵引车的牵引总质量通常在1 0 0 吨以上，一般采用了大功率发动机、变矩器、 分动器和重型驱动桥等配置，产品开发难度大，价格较高。由于市场需求有限，国内 汽车企业大都没有开发重型牵引车。 目前，国内大件设备运输使用的重型牵引车几乎全部依赖进口，其主要的品牌及 主要技术参数见下表： 表1 1 牵引车主要技术参数 牵引车型号主要技术参数 图片 奔驰4 8 6 0 a s6 1 0 马力8 8 带z fw s k 4 0 0 变扭器 j 露濯融掌j 奔驰4 1 6 06 1 0 马力8 8 带z fw s k 4 0 0 变扭器 堇曩 隰k 、。 i 誓蘸鳓赫籀黼榭 露鳊遮溢黻i 奔驰4 0 6 06 1 0 马力6 6 带z fw s k 4 0 0 变扭器 暖啊群姻 _ 一蟹i 奔驰3 3 5 45 4 0 马力6 6 带z fw s k 4 0 0 变扭器 甏蕊i 一曩黑璧黪翳 ， 曼4 1 6 0 06 6 0 马力8 4 带z fw s k 4 4 0 变扭器 一圈脚专 。遵啊嗣i 藜+ ；裂 妇k 一。 麟_ 曼4 0 6 0 0 6 0 0 马力6 6 带z fw s k 4 4 0 变扭器 u 庇翊函醯 程圈睡乙 5 2 0 马力6 6 带变扭器钢板弹簧沃尔沃f h l 6 啦露鏊鬻麟薹蘩! i b 舅_ t ， 慝、 沃尔沃f h l 6 6 6 0 马力6 4 不带变扭器 戮辨。；邈i 工程硕士学位论文特高压南阳站扩建工程主变运输及车组通行桥梁技术研究 ( 2 ) 组合式液压平板车 在国外，生产模块组合运输车的厂家有德国s c h e u e r l e 、k a m a g 、g o l d h o f e r ，意 大利c o m e t t o 、法国n i c o l a s 等公司。根据模块组合运输车的转向角度分类，主要有 两种。 一种转向角为5 5 。6 0 。，为机械拉杆转向，可实现八字、斜形等转向模式， 模块车之间相互拼接使用，主要应用在公路运输领域，该种组合式液压平板车一般不 带动力，需与重型牵引车配合使用隋l8 i ，由重型牵引车提供牵引动力完成运输。 表1 2 进口机械拉杆转向液压组合挂车技术指标 宽度轴线载荷轴距轮距高度 各品牌设备悬架结构 ( m )( t ) ( m m )( m m )( m m ) s c h e u e r l e33 61 5 0 01 7 8 0 1 1 9 0 3 2 5立式止推轴承 33 61 5 0 01 8 0 01 1 7 5 3 0 0 同转支承 g o l d h o f e r 3 64 51 6 0 02 2 8 01 2 6 0 3 , 3 0 回转支承 11 6 0 + 3 2 0 c o 皿t t o33 41 5 1 01 7 5 0 立式止推轴承 3 0 0 1 0 5 0 + n i c o l a s 3 2 81 5 5 01 8 2 0 立式ij 二推轴承 3 5 0 - - 3 0 0 图1 1 机械拉杆转向液压组合挂车装载运输大件( 全挂单平板形式) 绪论 图1 2 机械拉杆转向液压组合挂车装载运输大件( 半挂低货台形式) 图1 3 机械拉杆转向液压组合挂车装载运输大件( 前后平板+ 桥式运输形式) 工程硕士学位论文特高压南阳站扩建工程主变运输及车组通行桥梁技术研究 另一种是转向角度为1 1 0 。1 4 0 。，为电子液压复合多模式转向，可实现横 向驾驶、普通、前轴转向、后轴转向、斜向、角向9 0 。、原地转圈等转向模式，主 要是多模式转向模块车之间的相互拼接，运行平稳而缓慢，由于该种形式车组可以与 动力模块配合使用阳m 川，无需重型牵引车，故该型式车组多应用于超重货物的短途 倒运或狭窄的场地运输。 表1 3 进口电子液压复合多模式转向液压组合挂车技术指标 宽度轴线载荷轴距轮距高度 各品牌设备转向方式 ( m )( t ) ( m m )( m m )( m m ) 2 4 34 01 4 0 01 4 5 0 1 5 0 0 3 0 0齿轮齿条转向 s c h e u e r l e l 认姒g2 4 33 61 4 0 01 4 5 01 5 0 0 3 0 0 油缸转向 3 3 61 5 0 01 8 0 01 2 2 0 3 0 0蜗轮蜗杆转向 g o l d h o f e r 2 4 35 01 4 0 0 1 4 5 01 5 1 0 3 0 0蜗轮蜗杆转向 2 4 33 61 4 0 01 4 5 01 5 0 0 3 0 0蜗轮蜗杆转向 c o 娅t t o ( 或3 5 0 ) 图1 4 电子液压复合多模式转向液压组合挂车 绪论工程硕：l 学位论文 图1 5 电子液压复合多模式转向液压组合挂车装载大件( 横向硬并车形式) 图1 6 电子液压复合多模式转向液压组合挂车装载大件( 横向软并车形式) 特殊情况下，多模式转向的模块车也可与机械拉杆转向的模块车之间进行拼接， 只需要附加一套控制系统，就可以将两种车辆的转向模式协同起来。 6 工程硕士学位论文特高压南阳站扩建工程主变运输及车组通行桥梁技术研究 1 2 特高压南阳站扩建工程主变运输方式的分析 特高压变压器设备由于尺寸大、重量大且不可拆分，属于典型的大件运输。本次 公路运输距离达2 8 0 公里，横跨三个地市，带动力模块的电子液压复合多模式转向液 压轴线平板车不能满足该运输工况，故需采用牵引车+ 液压轴线平板车的运输车组。 常见的公路运输装载方式有单板运输、低货台运输和桥式运输方式。低货台运输方式 因载重量的限制( 2 3 0 吨) ，无法满足主变的重量载重要求，另外两种配车各有优缺 点，下表列出了两种配车方式装载特高压变压器设备后的的主要运输参数： 表1 4 两种装载方式对比 配车装载方式单板运输方式桥式运输方式 车板形式3 纵列1 2 轴线液压轴线车2 纵列1 8 轴线液压轴线车x 2 载重能力 4 5 0 吨5 0 0 吨 车组自重9 7 吨2 9 9 吨 车组总重4 9 4 吨6 9 6 吨 车组轴载 2 5 2 2 吨 1 7 2 2 吨 车组长度3 0 米 9 3 米 车组宽度 4 8 0 米5 1 1 2 米 车组高度5 8 0 米5 0 1 米 转弯半径1 4 3 6 5 米3 1 8 5 米 单板运输方式的优点是装载方便，运输灵活、车组总重、宽度、长度及转弯半径 小，缺点是车组运输高度高、车辆轴载大；桥式运输方式的优点是车组运输高度低、 车辆轴载小，缺点是车组总重、宽度、长度和转弯半径大。 鉴于本次主变压器设备超重且超高，结合本次特高压项目运输沿途道路的实际情 况，途中需经过2 1 7 座地面桥梁，5 2 座空中跨线桥梁，高度普遍在5 3 0 米以下，最低 空中跨线桥高5 0 7 米n2 j ，故公路运输配车，考虑采用桥式运输方式予以装载运输，以 降低车组的运输高度及车辆轴载，降低空障排除作业量，提高车组桥梁通过性。 1 3 大件运输车辆桥梁通行措施研究 大件运输车辆因其设备重量大，车辆轴数多而具有其特殊通行性，在常规的大件 运输工程中，需结合运输沿途的桥梁，制定适当的桥梁通行措施n 劓，包括车辆配载方 案的制定、地面桥梁加固及车辆过桥的过程监测与控制。由于工期及通行特点，大件 车辆运输的桥梁加固多为临时性加固，常用的桥梁加固方法有： 在桥面上平铺钢板，这样可使桥面所受载荷分散，改善桥梁受力条件，增大 桥梁承载力。 在靠近桥墩的位置，用钢结构架和道木置于河道上，结构架上平铺钢板，钢 板上放置道木和千斤顶，在车辆通过桥梁之前，先使千斤顶顶紧桥梁下部，这样可使 千斤项起到桥墩的作用，减小桥梁的跨度，增大桥梁的承载能力。 7 绪论 工程硕士学位论文 图1 7 下部支撑方法进行桥梁临时加固实例 采用“桥上桥”的加固方法口4 | ，即选择2 5 m 长重型钢轨8 0 根，分为4 0 根一 组，采取正反摆放；在桥的两边及桥墩上横摆道木4 5 m ，为使受力均匀，道木下放 钢板加垫，道木上沿道路方向放置钢轨，两端用土过渡垫平，钢轨上平铺钢板；为使 8 工程硕士学位论文特高压南阳站扩建工程主变运输及车组通行桥梁技术研究 钢轨由于挠度变形后中间部分受力均匀，在桥的中间部位加垫一块2 0 m m 厚，尺寸 6 m x 4 m 的钢板一块；这样，在车辆通过时，钢轨承受运输车辆及设备的重量，并通 过道木及钢板传递到桥两侧路面及桥墩上，达到使桥梁不受载荷的目的。( 如图所示) 图1 8 桥上桥加固方法 碳纤维增强塑料加固，碳纤维增强塑料加固是2 0 世纪8 0 年代以来美、日等 发达国家研发的应用在土木工程中的新型加固补强技术，已在桥梁、建筑物、特种结 构等各种土木工程中得到广泛而成功的应用。我国自1 9 9 7 年开始对碳纤维加固混凝 土等结构进行研究，已在很多桥梁加固工程中应用。该方法采用同一方向排列的碳纤 维织物，在常温下用环氧树脂胶粘贴于桥梁表面，利用其紧密粘着于桥梁表面，使二 者作为一个新的整体，共同受力，从而达到对桥梁结构加固补强及改善受力性能的目 的，是一种非常简单而优良的加固补强方法。 碳纤维增强塑料具有轻质( 碳纤维加固不增加结构物的荷重) 、高强( 强度超过 钢材，接近于高强预应力钢筋) ，耐腐蚀、耐疲劳、耐火、耐久性好，且施工工艺简 便快速、施工无灰尘和噪音污染，可不间断生产运营，加固补修桥梁效果良好。 根据碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程之1 0 6 条规定：采用粘贴碳 9 绪论工程硕士学位论文 纤维片材加固修复混凝土结构时，应由对该加固修复方法有经验的设计人员进行设 计，并应由专业施工队伍进行施工。 1 4 本课题研究内容 为了制定合理可行特高压变压器公路运输通行方案，提高车组通行能力，降低沿 途排障工程量，减少运输成本，加快运输周期，本文以特高压变压器运输配车方案设 计为基础，重点就车辆的桥梁通过性进行研究。结合车辆的运行特点，从桥梁验算、 检测等工作方法入手，对运输车组的桥梁通过性得出普遍性判定，继而明确不符合通 行条件桥梁的加固措施，提出合理的桥梁通行措施和桥梁监测方案，使这些影响因素 最小化，确保特高压变压器车组的安全通行。 本文主要从以下几方面进行阐述： ( 1 ) 根据特高压变压器设备的运输重量、外形尺寸、运输路线等因素，综合考虑可 靠性、安全性和经济性，制定合理可行的运输配车装载方案。 ( 2 ) 根据配车装载方案，对运输车组进行数理验算，包括牵引力及配重校核、受力 可靠性校核和行进稳定性校核，确定整体运输方案安全可行。 ( 3 ) 在车组配载方案的基础上，结合沿途运输路线中的地面桥梁，对运输车组桥梁 通过性进行深入研究，包括桥梁验算、检测、监测、加固以及车辆通行桥梁安全措施 等，确保安全经济通行桥梁。 1 0 工程硕士学位论文特高压南阳站扩建工程主变运输及车组通行桥梁技术研究 2 主变运输配车方案 鉴于本次主变压器设备超重且超高，采用单平板液压车运输，不仅高度不能满足 沿途空障的要求，而且高轴载必然对车辆通行地面桥梁带来更大的风险，故公路运输 配车，考虑采用桥式承载梁方式予以装载运输，以降低车组的运输高度及车辆轴载。 桥式车组用两组平板挂车前后分开，在挂车上各安装带有转盘的液压举升台，在 前后举升台之间，用连接构件安装一套强度和刚性都很高的承载桥。承载桥中间的内 部空间，与承载底梁和吊带一起构成装载大件货物的货台。桥式车组适用于载运重量 大，单平板挂车难以承运的集重货件，或是设备本体高度在4 6 m 及以上的各类型大 件设备，由于桥梁承载能力的限制，桥式车组通过承载桥将货重分布到前后挂车上， 可安全的分散荷载，并可通过两端的液压举升台实现高度调整和自装自卸。由于桥式 车组能将货物载荷一分为二，因而可以减轻通过桥梁时的荷载，提高桥梁通过能力， 减少对桥梁的加固和改造。同时车组具有统一的制动和液压系统，运行时两组挂车同 步，操作灵活，适用于超高、超重货物的长途运输n 5 l 。 本次桥式运输车组前后各使用一辆1 8 轴线2 纵列尼古拉斯液压平板全挂车，配 以载重5 0 0 吨的桥式承载梁，两端分别各自采用一台6 1 0 马力的奔驰a c t r o s4 0 6 0 重型牵引车进行牵引及顶推。另配备一台6 0 0 马力的m a n 4 0 6 0 0 重型牵引车作为备 用，两个厂家生产的变压器装载桥式车组后的运行参数及配车图如下： 表2 1 西安变压器厂主变及桥式车组运行参数表 西安变压器厂主变及其桥式车组运行参数表 设备名称长度( m m )宽度( m m )高度( m m )重量( t )件数 主变压器 8 8 1 04 5 9 04 9 9 93 4 5 54 牵引车型( 驱动 2 b e n z4 0 6 0 挂车车型( 纵列2 2 纵列运输起周口一 型式牵引总重)6 62 1 2 t数、轴线数)1 8 轴线止地点方城 车组总宽车组总高重心高度最小转弯半单轴荷载 车组总长( m ) ( m )( m )( m )径( m ) ( t ) 9 0 m5 2 45 2 32 6 93 0 6 51 5 5 2 最低运输运输线路车组内外支点距牵引车压载车组单位 高度( m ) 最大纵坡( )扫空半径( m ) ( m ) 负荷( t )压强( t m 2 ) 5 0 34 2 0 2 0 ；3 7 3 52 x 2 8 t3 4 4 9 主变运输配车方案工程硕士学位论文 表2 2 沈阳变压器厂主变及桥式车组运行参数表 沈阳变压器厂主变及其桥式车组运行参数表 设备名称长度( m m )宽度( m i l l )高度( m m )重量( t )件数 主变压器 1 1 4 0 05 1 1 24 9 7 03 9 74 牵引车型( 驱动 2 b e n z4 0 6 0 挂车车型( 纵列2 2 纵列运输起周口一 型式牵引总重) 6 62 1 2 t 数、轴线数)1 8 轴线止地点方城 车组总宽车组总高重心高度 最小转弯半 单轴荷载 车组总长( m ) ( m )( m )( m )径( m ) ( t ) 9 3 m5 2 25 2 12 6 93 1 8 51 7 2 2 最低运输运输线路车组内外支点距牵引车压载车组单位 高度( m ) 最大纵坡( )扫空半径( m )( m ) 负荷( t ) 压强( t m 2 ) 5 o l 4 2 0 6 0 ：3 8 1 02 2 8 t3 8 2 7 图2 1 桥式车组装载模式( 底托式) 常规的桥式车组装载方式为底托式方式，下部的横抬梁通过吊带方式与桥式承载 梁相连，由于本次特高压主变超高，本体高度已达近5 m ，为确保整体运输高度能满 足本次沿途空障的限制，需采用侧托式方式完成。 图2 2 侧托式方式装载变压器运输 工程硕士学位论文特高压南m 站扩建- t 程主变运输及车组通行桥梁技术研究 图2 3 西变产主变装载桥式承载梁车组配车示意图 1 3 主变运输配车方案工程硕士学位论文 1 4 图2 4 沈变产主变装载桥式承载梁车组配车示意图 工程硕士学位论文 特高压南阳站扩建工程主变运输及车组通行桥梁技术研究 图2 5 桥式梁车组“侧托式”承载结构示意图 图2 6 桥式承载梁车组转弯示意图 l5 运输方案数理计算及校核工程硕士学位论文 3 运输方案数理计算及校核 在运输配载方案确定后，还需结合沿途运输路况，来对配载方案进行相应的数理 计算及校核，确保运输方案切实可行，安全可靠n 6 | 。 3 1 牵引车牵引力及配重校核 根据汽车行驶理论，确保运输车组可靠行驶的条件有两个：一是牵引车有足够的 动力性，即由发动机扭矩、传动比所确定的车轮最大驱动力应大于车组的行驶阻力， 以使牵引车在驱动过程中不至于熄火；二是牵引车驱动轮有足够的附着力n7 1 ，即牵引 车有足够的配重，以使牵引车在驱动时驱动轮在路面不滑转。所以牵引车的选型和配 重的选择应从这两方面考虑n 8 | 。 牵引车的驱动力计算公式为： e = 牟 式中e 聿引车的驱动力，n ； m 一发动机最大输出扭矩，n m ； ，牵引车总减速比； r l 聿引车总传动效率； r 驱动轮滚动半径，m 。 车辆的附着力计算公式为： f 口= m 9 9 式中瓦车辆的附着力，n ； m 车辆总质量，埏； g 重力加速度； 9 附着系数。 车组行驶阻力计算公式为： f = g + f 。+ f j + f i 式中f 车组行驶阻力，n ； e 坡阻力，n ； r 空气阻力，n ； 加速阻力，n ； 乃滚动阻力，n ； 坡阻力计算公式为： e = m g s i n 口 1 6 工程硕士学位论文 特高压南阳站扩建工程主变运输及车组通行桥梁技术研究 式中e 坡阻力，n ； m 车组总质量； g 重力加速度； a 坡度角，。 空气阻力计算公式为： 式中l 空气阻力，n ； c d 空气阻力系数； 爿正面面积，m 2 ； 昨相对速度，m s 。 加速阻力计算公式为： 凡= 等 f ：翻生 j d t 式中加速阻力，n ； 艿换算系数； m 车组总质量，k g ； 鲁车组的加速度，m s 2 。 滚动阻力计算公式为： 式中滚动阻力，n ； 广滚动阻力系数 m 车组总质量，k g , g 重力加速度； a 坡度角，。 = 珂c o s a 对于本次桥式运输，按设备重量较大的沈变生产的主变桥式车组进行校核。牵引 车采用了两台奔驰a c t r o s4 0 6 0 分别在桥式车组前后进行牵引及顶推，分别加载2 4 吨的配重，在校核牵引能力时，还需考虑两车的协调系数，按照0 7 考虑。 按设备重量较大的沈变生产的主变桥式车组进行校核。将两台奔驰a c t r o s 4 0 6 0 的各项技术参数以及桥式车组的运输参数代入以上各计算公式，并结合车组运 输加速控制在1 g 以内，运输路线中最大运输坡度为4 的实际路况。计算得出： 运输方案数理计算及校核工程硕士学位论文 牵引车驱动力f = 4 6 2 2 4 0 n 车辆附着力瓦2 4 8 0 6 0 0 n 车组行驶阻力f 2 4 0 9 2 4 8 n 符合车组正常行驶的必要条件： 车辆附着力牵引车驱动力车组行驶阻力 故牵引力及配重满足要求。 3 2 挂车承载受力校核 挂车的结构非常复杂，为了分散货物的荷载，它的纵向很长，通常在挂车上设有 主纵梁来承受货物荷载和轮胎的支反力，形成了材料力学中的梁式构件j9 | 。当货物过 于集中时，巨大的弯曲应力易使挂车主梁变形过大或超出应力极限，严重时会有断裂 的危险，因此进行挂车的受力与变形计算时非常重要的。根据材料力学基本原理和实 际受力情况，首先把主梁所受的载荷简化成均布载荷，主梁的支撑形式简化为两点支 撑，建立相应的数学模型。再根据车辆说明计算出不同车型、不同挂车轴数的主梁许 用弯矩、剪力和变形；其次根据运输过程中货物的实际载荷和分布位置计算挂车主梁 实际的弯矩、剪力和变形。本次验算选用德美运泰大件运输专用辅助软件进行校核。 对前后的2 纵列1 8 轴线液压平板车而言，其受力包括主变压器设备的重量及桥 式承载梁的重量，按照均匀分布考虑，单个液压平板车承担2 5 7 5 t 的重量，压载在 前后液压平板车上的分载梁长1 0 米，宽2 6 米，芯盘高3 米，将以上数据代入德美 运泰大件运输专用辅助软件进行验算。其输入计算过程及校核结果如下： 图3 1 液压平板车受力可靠性校核输入数据 工程硕士学位论文特高压南阳站扩建工程主变运输及车组通行桥梁技术研究 图3 2 剪力校核输出数据 图3 3 弯矩校核输出数据 】9 运输方案数理计算及校核工程硕士学位论文 图3 4 变形校核输出数据 综合以上校核计算结果可见，该桥式运输车组装载主变后，其承载液压平板的 大梁弯矩、剪力、变形等均能满足要求，校核通过。 表3 1 桥式车组中前后的液压轴线平板车受力状况汇总表 计算内容理论允许值( 千牛宰米)实际工作值( 千牛木米)结论措施 最大正弯矩 3 9 2 02 4 3 2 8 1满足 最大负弯矩 1 2 7 4 0 9 7满足 最大剪力 1 5 6 87 3 4 4 8 满足 最大正变形l o o m m9 2 6 5 m m基本满足设置预拱 最大负变形1 0 0o满足 3 3 行进稳定性校核 本次选用的液压平板车均为液压独立悬挂，靠液压油缸支撑重量，所有液压悬挂 分3 组串联在一起，当道路不平使某一悬挂受力过大时，由于液压串通，其他悬挂会 迅速平衡受力，使各悬挂受力相等，确保了挂车货台平面的稳定和每个轮胎受力均匀， 同时也可以减轻由于道路不平带来的摆动。挂车平台可在一定的范围内升降，通过横 坡时可调整车体使之水平，通过高空障碍时可降低整体挂车高度；通过纵坡、横坡时 可相对调整各悬挂的高差，达到提高车组稳定性的作用。将本次运输参数输入德美运 泰大件运输专用辅助软件进行校核结果如下。 2 0 工程硕：仁学位论文 特高压南阳站扩建工程主变运输及车组通行桥梁技术研究 全挂车行进稳定性校拔 ， 击攀，一 l 一。a 舄誓掣而 l 1 一曼 h 豳鳃霞黼一8 鞠 霾霞融豳 _ 疆 鹱一麓瞄瑟z l 誓_ l 剥费留零嚼翻 全挂车选型： 罂c 。l a s ( ；纵列)；鬯兰型削 设备重量( 口电) 2 5 2 2 一点轴线数： 曼 挂车轴线数： 1 8 设备长度l ( n ) 1 0 0 0 0 设备重心与车横中线距l 1 ( m ) ：0 设备高度h ( n ) ：3 0 0 0 设备重心高度h i ( n ) ： 1 8 0 0 设备宽度b ( u ) ： 2 6 0 0 横坡校核纵坡坡度麟：0设备侧面形式：事由 匪 r 网r 吲 图3 5 行进稳定性校核输入数据 全接车行遴稳定性校拔结果 横坡道路尊定性纵皱道路稳定性 ( 一) 设定条件： ( 一) 设定条件： 上坡，一点在后。标准风压0 0 5 吨平方米 横向风力为零，道路横坡坡度为零 ( 二) 计算结果： ( 二) 计算结果： 在“的纵坡上，承载车组允许通过的横坡坡度为i 0 5 3 允许最大上坡坡度为2 5 x ，允许最大下坡坡度为一2 麟； 承载车组可校正的最大横坡坡度为2 9 6 7 承载车组可校正的最大纵坡坡度为2 4 9 x ( 三) 稳定性评判： ( 三) 稳定性评判： 稳定性好。 上坡稳定性好。下坡稳定性好。 ( 四) 主要失效形式： ( 四) 主要失效形式： 最有可能出现的失效形式是：横向倾覆 上坡最有可能出现的失效形式是：纵向侦覆。 ( 五) 注意： 下坡最有可能出现的失效形式是：液压系统超载。 按照液压系统允许超载2 0 校核； ( 五) 注意： 按照液压系统允许超载2 0 校核； 横坡道路稳定性校核安全系数为2o 纵坡道路稳定陛校核安全系数为3 。 塌点定性 ( 一) 设定条件：横向风力为零；道路横坡坡度为零；道路纵坡坡度为零。 ( 二) 计算结果：承载车组实际重心高度为2 4 t 米，塌点后承载车组不会发生倾覆的允许重心高度为1 5 米。 ( 三) 稳定性评判：承载车组塌点后有可能发生顼覆。 ( 四) 注意：塌点稳定性校核安全系数为i 6 结论：全挂车行进葛定性通过校棱 图3 6 行进稳定性校核输出数据 沿途运输道路主要为高速公路路段及省道以上路段，道路最大纵坡为4 ，横坡 均在1 0 以内，由以上校核结果可见，道路行进稳定性满足要求。 桥梁通过性研究工程硕士学位论文 4 桥梁通过性研究 4 1 沿途通行桥梁的验算、检测与监测 经实地勘察，由周口港至南阳站的公路运输作业，运输距离2 8 0 k m ，途经地面桥 梁共计2 1 7 座。其中，周口段地方公路运距1 2 k m ，存在地面桥梁3 座；高速段公路 运距2 4 0 公里，存在地面桥梁2 0 6 座；方城段地方公路2 8 k m ，存在地面桥梁8 座。 表4 1 按照各类桥梁的及桥梁跨径进行分类表 单孔跨径( m ) 1 62 0 2 53 04 0 数量( 座) 9 71 0 44 1 11 表4 2 按照各类桥梁的等级进行分类表 荷载等级超- 2 0汽- 2 0汽- 1 5公路一级公路二级 数量( 座)9 2621 1 43 注：本表中按桥梁设计修建年份不同，对2 0 0 4 年前后的桥梁等级标示方法不同 为确保设备运输万无一失，承运单位委托了河南省交院工程测试咨询有限公司、 河南省公路工程试验检测中心有限公司和河南高速公路试验检测有限公司等各专业 桥梁验算和检测机构，按照桥梁的不同跨度、不同等级，对沿途桥梁进行了详细验算。 按照前文提出的装载配车方案，相应的验算荷载模型及验算荷载乜们如图： ，盥：i ：i ：二一， 1 7 2 21 7 2 21 72 21 7 2 21 7 2 21 7 2 21 7 2 21 72 21 72 21 72 21 72 21 72 21 7 ，2 21 7 2 21 7 2 21 7 2 21 72 21 7 2 2 图4 1 主变运输车组车辆荷载( k n ) 图4 2 车辆轴载横向布置方式 桥跨结构计算分析采用桥梁博士( 3 0 版) 计算机软件，在初始的验算报告 结论中，主变运输车辆荷载模型不能通过沿途桥梁的通行能力验算，大部分的桥梁都 是处于临界状态或是超出设计荷载的状态，不满足运输条件。针对这种情况，承运单 位向国内桥梁专家进行技术咨询，并与桥梁验算机构共同研究，对主变运输车组的工 况进行了细化，提出了主变运输桥式车组的几个特殊之处： a 、车组总长9 3 米，有助于荷载的均布并降低单跨桥板的受力； 工程硕士学位论文特高压南阳站扩建工程主变运输及车组通行桥梁技术研究 b 、车组车轮触地宽度3 0 m ，且沿桥梁中线行驶， 横向分布受力； c 、车组运输通行桥梁严格控制为5 k m h 的速度， 速现象，能有效避免对桥梁的冲击震动； 能有效改善桥梁受力，尤其是 车速缓慢，运行稳定，无加减 d 、车组为专用液压轴线平板车，每一轴轮压均由液压系统平衡，且消除了车辆 在桥面的颠簸，能有效降低对桥梁的冲击； e 、运输时采取严格的交通管控，确保通行桥梁过程中，主变运输车组单独通行， 无外部车辆通行的交互影响； f 、车辆运输通行过程中，对沿途的典型桥梁进行实时监测，对验算结果进行实 测论证，并在运输前后对桥梁进行检测对比，实现车组过桥安全、可控、在控。 通过以上各点的综合考虑，桥梁验算机构修正了主变运输车组的特殊模型建立、 输入数据的选择、横向分布系数和冲击系数的选取以及临界条件的界定等因素，最终 出具了调整后的验算报告，验算结果显示：桥梁荷载等级较高( 超一2 0 、公路一级) ， 桥梁状况良好( 桥梁技术状况总体评价二类及以上) ，单孔跨度在3 0 米以下桥梁，桥 式车组通行桥梁的组合效应值在桥梁的极限承载能力范围以内，但存在应力验算不满 足设计要求的区域，基本满足主变桥式车组的通行条件，建议在车辆通行时，实时监 测桥梁的变形，观察结构是否有裂缝产生；单孔跨度在3 0 米及以上的桥梁，以及桥 梁荷载等级低，桥梁状况不好的桥梁则不能满足主变桥式车组的通行条件。对部分典 型桥梁车组通行的组合效应已经超出其极限承载能力范