输水隧洞采用盾构机或TBM施工,管片为外衬,钢管为内衬。由于钢管直径大,与管片间隙小,在管片内运输和对接存在困难。为了解决该问题,设计了一种钢管运输对接专用工装车。工装车以锂电池为能源,采用电气系统和液压系统协同控制,具备驾驶室和遥控两种操作模式,配置防碰撞预警功能,满足超长大直径钢管在管片内安全运输和快速校正对接要求。在输水隧洞工程应用该工装车,操作安全便利,施工流畅高效。

为了使钢管对接操作方便简单,降低误差,本文设计了由液压驱动的校圆工具。通过卡爪卡住钢管管口移动,使得钢管管口发生形变完成校圆工作。校圆工具提供足够大的压紧力,使调直校圆工作可以针对所有系列钢管。利用有限元模拟加载分析出所需的最大压紧力,对模型进行等效简化和莫尔积分法的计算方法对模拟结果进行验证。研究结果表明:显示仿真和理论计算拟合程度较高,该校圆工具提供的压紧力应大于4.0×105 N才能对所有系列钢管进行组对校圆;利用得出的压紧力对校圆工具的卡爪进行强度校核,选取的材料Cr40强度满足要求。