D型施工便梁移梁小車的研制一、QC小組簡介小組成員由工程項目管理、技術人員組成，有豐富的QC小組活動經驗以及較高的技術創新能力，使QC小組活動較為標準有序的展開。小組名稱進階QC小組課題名稱D型施工便梁移移梁小車的研研制課題類型創新型活動時間2016.033—2016..12活動次數10次小組人數6人小組成立時間2015年111月課題注冊時間2015年122月課題注冊號JSLW-QCC-2015512活動出勤率100%小組成員成員姓名職稱職務學歷組內分工組長李軍工程師項目經理本科全面組織副組長黃維工程師項目副經理本科組織執行組員王文杰工程師項目副經理本科技術指導組員劉文晉工程師項目總工本科方案編制組員奚樂工程師技術主管本科技術實施組員郭偉晨助理工程師技術員本科資料整理制表人：劉文晉制圖時間：2016.01二、選擇課題2.1、環境背背景隨著國家陸路運運輸網絡的不不斷擴展，新新建（改建）公公路或城鎮道道路需穿越既既有鐵路線的的情況越來越越多，而此種種情況多采用用新建下穿鐵鐵路立交橋涵涵施工法。圖2.1.1新建道路下下穿鐵路立交交橋涵新建下穿鐵路立立交橋涵采用用頂進法施工工，即在鐵路路線一側安全全距離外預制制箱涵，并通通過架設D型施工便梁梁對既有鐵路路進行加固，再再土方拉槽進進行頂進。圖2.1.2D型便梁加固固線路，箱涵涵頂進施工D型施工便梁的的使用保證了了施工期間線線路能滿足鐵鐵路運輸安全全需要的軌道道幾何狀態，確確保了在頂進進施工過程中中，鐵路運輸輸不中斷。但但在施工過程程中，D型便梁需架架設多次，并并且需要將便便梁在施工范范圍內來回縱縱移多次，以以往縱移便梁梁采用卷揚機機拉拽或者軌軌道車吊運的的方式縱移便便梁。2.2、名詞解解釋箱涵頂進：當新新建道路必須須從鐵路路基基下通過時，必必須對既有鐵鐵路采取必要要的加固措施施，然后在將將鐵路下路基基挖空，將在在鐵路一側已已經預制好的的箱涵頂進至至鐵路下方，從從而起到既支支撐鐵路有保保證道路通行行的作用。D型施工便梁：：在下穿鐵路路立交橋涵施施工中，用于于加固鐵路，以保證證在鐵路下方路基挖空的情情況下仍能不不間斷火車運運行，類似于于橋梁結構。圖2.2DD型施工便梁梁2.3、提出課課題目前，在鐵路上上縱移D型施工便梁梁的方法主要要有兩種，一一是采用卷揚揚機配合人工工拉拽，二是是利用軌道車車吊運的方式式縱移便梁。圖2.3.1卷揚機配合合人工拖拽移移梁圖2.3.2軌道車移梁梁近年來，隨著鐵鐵路運輸的增增長，營業線線尤其是干線線行車密度越越來越大，施施工干擾問題題越來越突出出，且路局對對施工安全要要求越來越高高。以南京經經濟技術開發發區潤陽路東東延下穿京滬滬鐵路立交橋橋工程為例，行行車密度達130對/晝夜，如此此高的行車密密度嚴重影響響線路封鎖時時的工作效率率，威脅施工工人員的人身身安全。若采采用現有的卷卷揚拖拽的方方法，存在兩兩線間人員下下道躲避鄰線線車輛導致效效率不高及便便梁傾覆的危危險，且一次次封鎖2小時內便梁梁縱移距離有有限；軌道車車吊運移梁需需軌道車提前前進入附近車車站，吊裝過過程中需鄰線線封鎖10-15分鐘，且電電氣化區段需需接觸網停電電配合，而接接觸網停電為為區段停電，經經常出現封鎖鎖點延遲甚至至取消的狀況況，對運輸影影響大，費用用較高。我們從施工占用用時間和所需需費用兩個方方面對卷揚機機拖拽與軌道道車移梁進行行比較，以縱縱移一組D型施工便梁50米距離為例例，對比情況況如下：圖2.3.3卷揚機拖拽拽與軌道車移移梁施工時間間柱狀圖制圖人：劉文晉晉制圖時間：：2016..01卷揚機拖拽縱移移一組便梁550米費用計計算如下：人工：需要166人，每人每每小時60元人工費；；卷揚機費用用：一次性購購置費1.6萬元，可移移梁100次；即費用16*600*1.677/100000+1.66/100==0.18萬。軌道車租賃費約約3萬每次。需要特別指出的的是，在工程程實際中，一一個造價約5000萬的下穿立立交工程，需需約20次移梁，即即采用軌道車車移梁需花費費60萬元，采用用卷揚機拖拽拽需要花費3.6萬元，如如下圖所示：：圖2.3.4卷揚機拖拽拽與軌道車移移梁費用柱狀狀圖制圖人：劉文晉晉制圖時間：：2016..01由此可得出以下下結論：1、卷揚機拖拽拽法移梁雖然然使用費用遠遠低于軌道車車移梁，但單單次移梁時間間比軌道車移移梁時間多出出80分鐘，侵占占了寶貴的鐵鐵路封鎖時間間，影響了鐵鐵路正常運輸輸，使施工的的不確定性增增高，安全性性降低。2、軌道車移梁梁時間相較于于卷揚機拖拽拽移梁縮短80min，提高了作作業人員安全全性，但大幅幅增加了費用用，往返基地地時對鐵路運運能產生影響，且在電電氣化鐵路區區段需進行斷斷電，各單位位協作要求高高，安全風險險增大。由以上兩條可知知，很有必要要研制出一種種新型施工工工具，既能相相較于卷揚機機有較少的施施工時間，又又相對于軌道道車移梁有較較小的費用支支出。根據小組成員討討論及查新報報告，本次QC活動課題為為：D型便梁移梁梁小車的研制制。查新報告如下：：圖2.3.5科技查新報報告2.4、活動計計劃表小組活動計劃表表（計劃安排：實際實施：）計劃

內容時間負責人16年1月16年2月16年3月16年4月16年5月16年6月16年7月16年8月16年9月16年10月選擇

課題李軍設定目標及目標標可行性分析析黃維提出方案并確定定最佳方案王文杰制定對策劉文晉對策實施全員效果檢查奚樂標準化郭偉晨總結和下一步打打算劉文晉制表人：劉文晉晉制圖時間：：2016..01三、設定目標及及目標可行性性分析3.1、設定目目標經過QC小組成成員的充分研研究與討論，以以縱移一組D型施工便梁50米的情況為為標準，對目目標值進行如如下設定：根據上海鐵路局局規定的天窗窗修施工時間間一般為120miin及既有兩種種方法移梁的的時間費用，確確定如下兩個個目標：目標一：移梁小小車移一組梁梁時間控制在在50minn以內；單次移梁費用要要低于卷揚機機拖拽單次移移梁費用，因因此，目標二：移梁小小車單個工程(造價5000萬，移梁20次)移梁費用小小于30萬。3.2、目標可可行性分析表3.2目標標可行性分析析目標可行性分析析方法根據鐵路上便梁梁施工的特殊殊環境，既要要滿足封鎖時時間內完成D型施工便梁梁縱移和拼裝裝，又要符合合鐵路營業線線各項安全規規定。方法是是通過多次嘗嘗試和試驗，參參考工務施工工單邊輪、小小平車、擔軌軌車，研制出出D型施工便梁梁移梁小車，并并進行適合便便梁縱移項目目的使用改進進，進而解決決系統安裝、小小車穩定性、防防脫軌等技術術難題。人員小組成員6人全全部具有大學學本科學歷，其其中5人具有工程程師職稱，2人取得南京京市質量協會會高級診斷師師、2人取得南京京市質量協會會初級診斷師師。小組成員員都具有扎實實的理論知識識基礎和豐富富的現場施工工實踐，具備備一定的研究究和創新能力力。設備小組擁有齊全的的測量儀器、計計算機設備，并并有項目部獨獨立試驗室。方法小組擁有Middas/Ciivil空間有限元元分析軟件，通通過對便梁縱縱梁建模，進進行縱梁連接接件驗算、車車軸驗算，為為移梁小車系系統的穩定性性及安全性提提供了理論支支撐。環境研制新型移梁小小車地點位于于項目部，不不受外部環境境干擾，且項項目經理為小小組組長，人人力、物力、財財力調配流暢暢，為移梁小小車的研制提提供了外部環環境保障。制表人：劉文晉晉制表時間：2016..01

四、提出方案并并確定最佳方方案4.1、提出總總體方案根據鐵路上便梁梁施工的特殊殊環境，既要要滿足封鎖時時間內完成D型施工便梁梁縱移和拼裝裝，又要符合合鐵路營業線線各項安全規規定。通過多多次嘗試和分分析，我們參參照軌道車移移梁原理，確確定便梁縱移移方應采用輪輪軌技術，將將同組便梁的的兩片縱梁利利用鋼結構原原理，組成整整體，既有鐵鐵路同時移動動。在QC小組討論論會上，小組組確定了總體體方案：移梁梁系統受力驗驗算→構配件及設設備準備→移梁系統試試運行，方案案分解如下：：圖4.1總總體方案分解解圖制圖人：劉文晉晉制圖時間：2016年2月4.2、方案分分解選擇4.2.1、移移梁系統受力力驗算方案選選擇表4.2.1移梁系統受受力驗算方案案選擇表方案方案一方案二方案三加工方式自主委外自主＋委外方案分析自主驗算的方式式工作量大，但小組成員具備使用Midas/Civil空間有限元分析軟件的能力，且這是對小組成員能力的提高和鍛煉。小組成成員通過市場場調查，找到到了可以委外外驗算的專業業咨詢機構，但但成本較高，且且不利用小車車成員能力的的鍛煉和培養養?？刹捎糜貌糠肿灾黩烌炈?，部分委委外驗算的方方式，但意義義不大，不論論時間還有成成本都沒有明明顯優勢，且且管理協調難難度增加。驗算時間約20天（長）約10天（短）約15天（中）成本約1萬元（低）約5萬元（高）約3萬元（中）選定方案是否否制表人：劉文晉晉制表時間：2016..024.2.2、構構配件及設備備準備方案選選擇表4.2.2構配件及及設備方案選選擇表方案方案一方案二方案三加工方式自主委外自主＋委外方案分析自主加工的方式式工作量大，并并且有少量測測量工具小組組是不具備加加工經驗和要要求的（如數數顯游標卡尺尺、扳手等），加加工完成一套套工具要耗費費巨大的人力力和時間。小組成成員通過市場場調查，找到到了可以委外外加工的專業業工具制造廠廠家，雖然廠廠家可以制造造出符合我方方要求的各類類工具，但制制造成本較高高?？刹捎貌糠肿灾髦黩炈?，部分分委外驗算的的方式，但意意義不大，不不論時間還有有成本都沒有有明顯優勢，且且管理協調難難度增加，雙雙方制作出的的構配件不一一定能完美切切合，影響使使用效果加工時間約30天（長）約15天（短）約25天（中）成本約5萬元（低）約10萬元（高）約7.5萬元（中）選定方案否是否制表人：劉文晉晉制表時間：2016..024.2.3、移移梁系統受力力驗算方案選選擇表4.2.3移梁系統試運運行方案選擇擇表方案方案一方案二方案三加工方式自主委外自主＋委外方案分析自主進行試運行行的方式工作作量大，但所所有過程都在在本方項目部部內完成，且且技術、施工工人員齊備，可可隨時開始。小組成成員可通過分分包模式委托托其他施工隊隊進行，但成成本大幅增加加，且由于是是新進隊伍，磨磨合適應期增增長。采用一一部分項目自自身人員，一一部分外包人人員并無明顯顯成本、時間間優勢，且管管理難度大幅幅增加。準備時間約1天（短）約5天（長）約4天（中）成本約3萬元（低）約10萬元（高）約6.5萬元（適中）選定方案是否否制表人：劉文晉晉制表時間：2016..024.3、最佳方方案確定由上，得出最佳佳方案表如下下：表4.2最最佳方案表小車移梁移梁系統受力驗驗算整體、節點、車車軸驗算（自主）構配件及設備準準備走行系統（委外外）承托結構（委外外）液壓起梁系統（委委外）移梁系統試運行行安裝承托結構（自自主）起梁、推入小車車（自主）落梁、縱移便梁梁（自主）制表人：劉文晉晉制表時間：2016..02

五、制定對策表5.1對對策實施表方案對策目標措施責任人地點完成時間移梁系統受力驗驗算整體、節點、車車軸受力分析析整體橫梁最大應應力小于210MPPa；節點最大大應力小于300MPPa、最大剪應應力小于120MPPa；車軸最大大應力小于300MPPa、最大剪應應力小于120MPPa使用Midass/Civiil空間有限元元分析軟件建建模分析劉文晉項目部2016年4月月構配件及設備準準備制作4臺滑車1臺滑車制作費費1.1萬元在有資質的廠家家訂做滑車奚樂廠家2016年5月月制作牛腿、連接接板及橫梁整套構件制作費費8千元在有資質的廠家家訂做滑車奚樂廠家2016年5月月購置4臺液壓千斤頂1臺液壓千斤頂頂及操作臺購購置費1.2萬元在有資質的廠家家購買奚樂廠家2016年5月月移梁系統試運行行組裝牛腿、連接接板及橫梁構件組裝時間110min在試運行期間進進行測試王文杰項目部2016年6月月滑車就位（千斤斤頂起梁再落落梁）滑車就位時間55min在試運行期間進進行測試王文杰項目部2016年6月月縱移便梁就位（50米）縱移便梁就位及及拆卸構件總總計15minn在試運行期間進進行測試王文杰項目部2016年6月月制表人：劉文晉晉制表時間：2016..03六、對策實施6.1、對策一一：整體、節點點、車軸受力力分析6.1.1、整整體受力分析析1、D型便梁簡簡介縱梁長24.55m，寬0.48m，高1.3m，單個縱梁梁重量為160288.3kg。橫梁長3.966m，寬0.2m，高0.2122m，單個縱梁梁重量為285.99kg。圖6.1.1..1D型便梁平面面布置圖（紅紅點位置為構構件連接點）圖6.1.1..2D224型便梁A-A剖面2、模型簡化計計算采用Midass/Civiil程序進行建建模計算?？v梁自重=166028.33/100//24.5==6.55kkN/m橫梁自重=2885.9/1100/244.5=0..78kN//m工況一工況二工況一工況二圖6.1.1..3整體模型圖圖圖6.1.1..4工況一（千千斤頂頂升縱縱梁過程）圖6.1.1..5工況二（移移動過程）工況二工況一工況二工況一圖6.1.1..6工況一、二二剪力值（kN）工況一工況二工況一工況二圖6.1.1..7工況一、二二彎矩值（kN.m）工況一工況二工況一工況二圖6.1.1..8工況一、二二應力值（MPa）圖6.1.1..9整體變形圖圖（最大13mm）3.驗算結果果由圖6.1.11.6可知，最大大剪力發生在在工況一情況況下，最大剪剪力值為41.3kkN。由圖6.1.11.8可知，橫梁梁最大應力139.77MPa<2210MPaa(容許彎曲應應力)，沒有達到到屈服，滿足足規范要求。6.1.2、節節點受力分析析1、節點介紹D型便梁與橫梁梁采用螺栓連連接，需要驗驗算便梁與橫橫梁的連接板板，截面內力力根據上述整整體模型提取取。采用有限限元計算方式式進行校核。采用M22精制制螺栓，橫梁梁與便梁連接接鋼板均采用用Q345鋼，厚度均均為10mm。圖6.1.2..1D型便梁與橫橫梁連接剖面面圖2、建模分析采用整體模型，節節點采用實體體單元建立模模型，為減少少單元數量，其其他位置采用用梁單元，梁梁單元與實體體單元連接采采用主從剛性性連接。圖6.1.2..2整體模型圖6.1.2..3局部模型3、計算結果圖6.1.2..4節點整體應應力圖（MPa）圖6.1.2..5節點整體剪剪應力圖（MPa）如下圖所示，縱縱梁加勁肋局局部最大應力力124MPPa≤300MPPa（容許承壓壓應力），局局部最大剪應應力71MPa≤120MPPa（容許剪應應力），滿足足規范要求。圖6.1.2..6縱梁加勁肋肋應力圖（MPa）圖6.1.2..7縱梁加勁肋肋剪應力圖（MPa）如下圖所示，橫橫梁局部最大大應力278MPPa≤300MPPa（容許承壓壓應力），滿滿足規范要求求。局部最大大剪應力159MPPa＞120MPPa（容許剪應應力），雖然然超過了容許許剪應力，但但只是局部應應力，均未達達到屈服，結結構依然處于于彈性工作狀狀態，又由于于本結構為臨臨時結構，容容許應力提高高30%后，可滿足足要求。圖6.1.2..8橫梁應力圖圖（MPa）圖6.1.2..9橫梁剪應力力圖（MPa）如下圖所示，托托板局部最大大應力201MPPa≤300MPPa（容許承壓壓應力），局局部最大剪應應力107MPPa≤120MPPa（容許剪應應力），滿足足規范要求。圖6.1.2..10托板應力圖圖（MPa）圖6.1.2..11托板剪應力力圖（MPa）如下圖所示，節節點板局部最最大應力271MPPa≤300MPPa（容許承壓壓應力），滿滿足規范要求求。局部最大大剪應力156MPPa＞120MPPa（容許剪應應力），雖然然超過了容許許剪應力，但但只是局部應應力，均未達達到屈服，結結構依然處于于彈性工作狀狀態，由于本本結構為臨時時結構，容許許應力提高30%后，可滿足足要求。圖6.1.2..12連接板應力力圖（MPa）圖6.1.2..13連接板剪應應力圖（MPa）精制螺栓局部最最大應力152MPPa≤220MPPa（容許承壓壓應力），最最大剪應力86MPa≤90MPa（容許剪應應力），滿足足規范要求。右邊2個精制螺螺栓以剪切為為主，根據前前面剪力計算算，最大剪力力41.3kkN，每個螺栓栓剪切面為2個，其最大大剪切應力為為1.1*11000*441.3/22/2/3..14/9//9=89..9MPa（與程序計計算吻合）。左邊4個精制螺螺栓（與縱梁梁加勁肋相連連）以剪切為為主，采用M18精制螺栓，每每個螺栓剪切切面為2個，其最大大剪切應力為為1.1*11000*441.3/44/2/3..14/9//9=44..9MPa。右下4個精制螺螺栓（與縱梁梁加勁肋相連連）以承壓為為主，采用M18精制螺栓，其其最大剪切應應力為1.1*11000*441.3/44/3.144/9/9==89.9MMPa。圖6.1.2..14螺栓應力圖圖（MPa）圖6.1.2..15螺栓剪應力力圖（MPa）6.1.3、車車軸受力分析析（一）、車軸模模型1、計算荷載根據整體模型計計算得出的最最大反力50kN，得出面壓壓力566kPPa。2、材料Q345普通原原鋼。3、模型簡化小車采用實體單單元建立模型型，車軸與車車輪采用接觸觸連接，由于于此處主要檢檢算車軸，荷荷載加載時直直接作用在頂頂部面荷載，車車輪采用約束束簡化。圖6.1.3..1小車三維模模型圖6.1.3..2小車底面及及側面模型（二）、車軸驗驗算根據下圖可知，局局部應力集中中，最大338MPPa，但未超過過屈服應力，構構件未失效。另另外車軸與鋼鋼板連接處應應力也較大，但但仍在彈性范范圍內。圖6.1.3..3小車應力圖1（MPa）圖6.1.3..4小車應力圖2（MPa）圖6.1.3..5小車應力圖3（MPa）圖6.1.3..6小車剪應力力圖（MPa）根據下圖可知，車車軸鋼材為Q345鋼，車軸應應力基本在275MPPa≤300MPPa（部分應力力集中最大為為338MPPa），剪應力力基本在120MPPa≤120MPPa（部分應力力集中最大為為175MPPa）。局部應應力集中的位位置超過了容容許應力，但但仍未屈服，在在彈性范圍內內，大部分位位置均在容許許應力范圍內內，可以判定定為車軸滿足足規范要求。圖6.1.3..7車軸應力圖圖（MPa）圖6.1.3..8車軸剪應力力圖（MPa）根據下圖可知，車車輪最大應力力86MPa≤210MPPa，剪應力48MPa≤120MPPa，滿足規范范要求。圖6.1.3..9車輪應力圖圖（MPa）圖6.1.3..10車輪剪應力力圖（MPa）根據下圖可知，車車身最大應力力130MPPa≤210MPPa，剪應力73MPa≤120MPPa，滿足規范范要求。圖6.1.3..11車身應力圖圖（MPa）圖6.1.3..12車身剪應力力圖（MPa）6.2、對策二二：制作4臺滑車在有資質的廠家家訂做滑車，從從而保證滑車車質量，并簽簽訂合同，合合同價每臺滑滑車1.1萬元，共計4.4萬元。滑車車由滾輪、導導向輪、承托托平臺、連接接桿四部分組組成。每臺小小車有4個滾輪，承承受承托結構構傳遞的主梁梁荷載，在鋼鋼軌上走動，而而四個導向輪輪控制小車走走行方向。圖6.2滑滑車6.3、對策三三：制作牛腿腿、連接板及及橫梁在有資質的廠家家訂做牛腿、連連接板及橫梁梁，從而保證證構件質量，并并簽訂合同，合合同價整套構構件8千元。承托托結構組件利利用原有D型便梁組件件，由四根4.2米橫梁（S2）、8套牛腿(S12)、8套節點板（S4）及88套M18精制螺栓螺螺母組成。因因移梁過程中中S2受力與原設設計相反，故故將其反扣使使用。圖6.3.1牛腿圖6.3.2連接板圖6.3.3橫梁6.4、對策四四：購置4臺液壓千斤斤頂在有資質的廠家家購買8臺100T液壓千斤頂頂及操作臺，從從而保證千斤斤頂質量，并并簽訂合同，合合同價每臺千千斤頂0.6萬元，共計4.8萬元。千斤斤頂高度38厘米，頂程20厘米，使用用時每個操作作臺控制兩臺臺千斤頂。圖6.4.1液壓千斤頂圖6.4.2千斤頂操作作臺6.5、對策五五：組裝牛腿腿、連接板及及橫梁試運行開始，在在便梁外側兩兩端安裝好千千金頂操作臺臺并連接好千千斤頂，技術術員確定好便便梁就位線，并并鋪設便梁支支座鋼板及枕枕木。在橫梁梁處安裝倒置置牛腿，安裝裝好后在牛腿腿上倒扣放置置橫梁，橫梁梁與牛腿使用用M18精制高強螺螺栓連接，與與便梁間采用用S4連接板連接接，此時加長長橫梁距軌面面27厘米。圖6.5.1安裝千斤頂頂操作臺圖6.5.2加長橫梁安安裝圖6.5.3承托結構組組織完成橫梁的作用主要要是將縱梁重重力傳遞到千千斤頂或移梁梁小車上；特特制牛腿參照照原便梁牛腿腿設計，既保保證兩片縱梁梁形成穩定的的鋼結構系統統，又能使縱縱移過程中縱縱梁與線路下下方鋼枕保持持足夠的橫向向間隙，確保保了縱移過程程的安全、順順暢。經現場實測，組組裝牛腿、連連接板及橫梁梁時間為100min。圖6.5.4組裝牛腿、連連接板及橫梁梁時間6.6、對策六六：滑車就位位（千斤頂起起梁再落梁）承托機構安裝完完畢后，在橫橫梁處放置100T液壓油頂，開開啟操作臺，頂頂起橫梁，達達到高度后，推推入滑車，此此時，小車上上均放有木枕枕；推入的小小車輪兩側卡卡入木楔，收收起液壓千斤斤頂，滑車正正式就位。圖6.6.1起梁、推入入滑車圖6.6.2落梁、滑車車正式就位圖6.6.3滑車安裝圖圖經現場實測，滑滑車就位（千千斤頂起梁再再落梁）時間間為5min。圖6.6.4滑車就位（千千斤頂起梁再再落梁）時間間6.7、對策七七：縱移便梁梁就位（50米）移除固定小車的的木楔，推動動小車至便梁梁架設位，分分頭頂起加長長鋼枕，移除除小車將便梁梁安放到便梁梁支座上，拆拆除承托機構構。圖6.7.1移梁小車縱縱移便梁移梁小車依據輪輪軌原理，將將兩片主梁托托起，利用既既有線兩根鋼鋼軌，推行至至便梁架設位位置，簡單可可靠，便于操操作。經現場實測，縱縱移便梁就位位（50米）時間為15min。圖6.7.2縱移便梁就就位（50米）時間

七、效果檢查經過對策實施，可可得如下結論論：小車移梁縱移一一組便梁50米所需時間間：10+5++15=300min；圖7.1移