Technische Optimierung von Schwerlast-Stahlgleisuntergestellen für Tunnelbrückensysteme

Für große Tunnelprojekte unter Flüssen in Nordchina benötigen die Bauteams ein hochbelastbares Tunnelgerüst, das mit dem Sekundärauskleidungswagen und der Tunnelbohrmaschine Schritt halten kann. Dieses Gerüst ist für dynamische Lasten von über 25 Tonnen ausgelegt und muss zudem in feuchten, schlammigen Tunneln, einschließlich Abschnitten mit geneigten Schächten, häufig manövriert werden können.

Technische Herausforderungen

Während der Entwurfsphase befasste sich das Projektteam mit mehreren zentralen technischen Herausforderungen:

1. Variable Bodenpressung:Die häufige Ansammlung von Wasser und weichem Schlamm auf dem Tunnelboden erforderte ein Fahrgestell mit minimalem Bodendruck, um das Risiko von Setzungen unter schweren Lasten zu vermeiden.

2. Strukturelle Ermüdung durch hohe, zyklische Belastung: Das Fahrgestell des Gerüsts muss bei kontinuierlicher Bewegung wiederholten, wechselnden Belastungen standhalten. Standardmäßige Kohlenstoffstahlkonstruktionen neigen unter diesen Bedingungen zu Ermüdungsrissen.

3. Sehr beengter Arbeitsbereich: Das enge Tunnelprofil erfordert ein Mobilitätssystem, das eine präzise räumliche Positionierung und eine zuverlässige Lenkung bei niedrigen Geschwindigkeiten unter Volllast ermöglicht.

Technische Lösung

Um diese Herausforderungen zu bewältigen, entwickelte das technische Team von YIKANG eine maßgeschneiderte, kettengetriebene Mobilitätslösung mit folgenden Schlüsselinnovationen:

1. Strukturdynamik und Materialintegrität

Der Hauptfahrwerksrahmen besteht aus hochfestem Q355D-Stahl und bietet eine um ca. 40 % höhere Streckgrenze als der Standardstahl Q235. Die Finite-Elemente-Analyse (FEA) war integraler Bestandteil der Konstruktion und diente der gezielten Verstärkung kritischer Belastungspunkte, um auch unter extremen Lasten von 25–30 Tonnen eine hohe Sicherheitsreserve zu gewährleisten.

2. Fachgerechtes Schweißen und Metallbau

Aufgrund der hohen Sicherheitsanforderungen wurden alle wichtigen Schweißarbeiten von Hand von erfahrenen Schweißern ausgeführt, die seit über einem Jahrzehnt auf schwere Maschinen spezialisiert sind.

• Kontrollierter Prozess:Ein strenges Verfahren mit mehrstufiger Vorwärmung und mehrlagigem, mehrstufigem Schweißen garantiert eine vollständige Wurzelverschmelzung.

• Strenge Validierung:Jede Schweißnaht wird einer 100%igen Sichtprüfung (VT) unterzogen, ergänzt durch eine Ultraschallprüfung (UT) an wichtigen Verbindungsstellen. Dies gewährleistet die Abwesenheit von inneren Fehlern wie Porosität oder Rissen und sorgt so für eine überragende Schlagfestigkeit.

3. Optimierter Antrieb & Leistung

• Extrem niedriger Bodendruck:Verbreiterte Kettenplatten und eine optimierte Rollenkonfiguration halten den Bodendruck bei ≤55 kPa und ermöglichen so einen zuverlässigen Betrieb auch unter weichen, schlammigen Bedingungen.

• Hohes Drehmoment für optimale Traktion:Das integrierte hydraulische Antriebssystem verfügt über eine automatische Bremsfunktion, die für eine stabile Positionierung und ein sanftes Anfahren auf geneigten Flächen sorgt.

Betriebsergebnisse

Seit der Inbetriebnahme vor über 12 Monaten hat das Chassis eine außergewöhnliche Zuverlässigkeit bewiesen, mit folgenden nachgewiesenen Ergebnissen:

• Ununterbrochener Betrieb:Während der gesamten Tunneldurchbruchsphase wurde ein lückenloser Betrieb des Mobilitätssystems erreicht, was die termingerechte Fertigstellung des Projekts direkt unterstützte.

• Geprüfte Haltbarkeit:Feldmessungen bestätigen, dass die Verschleißraten für Kettenplatten und Stützrollen unter abrasiven Gesteinsbedingungen deutlich niedriger sind als prognostiziert, wodurch die geschätzte Nutzungsdauer um 60 % verlängert wird.

• Erhöhte Sicherheit vor Ort:Die optimierte Konstruktion mit niedrigem Schwerpunkt hat die Seitenstabilität bei Gerüstbewegungen erheblich verbessert und somit die Betriebssicherheit erhöht.

Dieses Projekt beweist, dass bei risikoreichen und hochbelasteten Infrastrukturanwendungen wie Tunnelbrücken eine kundenspezifische Lösung einem Standardprodukt stets überlegen ist. Dank sorgfältiger Materialauswahl, Schweißkompetenz und fundierter Kenntnisse der Strukturmechanik hat YIKANG erfolgreich eine robuste und langlebige Antriebsbasis für kritische schwere Tunnelausrüstung entwickelt.