超重车过桥的结构安全评估及过桥对策

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【摘要】超重车过桥前对桥梁结构的承载力评估及超重荷载下的结构响应，对保证超重车过桥时桥梁结构的安全及超重车的运输安全很关键。本文介绍了桥梁结构承载力评估的方法及验算要点，对桥梁结构在超重荷载下的通过能力给出依据，并且介绍了几种超重车过桥时的工程技术及管理方面的措施。

【关键词】承载力验算加固管理

中图分类号：TU312 文献标识码：A 文章编号：

随着我国工业化的进一步发展，公路将承担起越来越多的大型超重构件的运输工作。在过去的几十年里，由于没有相关的规范及相关技术，超重车辆通过桥梁时，给公路桥梁带来了巨大的损伤。因此，应对超重车过桥引起的相关问题给予重视。

一、桥梁承载能力评估

超重车过桥之前，应多收集并查找桥梁的技术档案和资料，对于没有资料的、资料不够完整的桥梁，应当利用科学的手段来确定桥梁的承载能力。

对于仅仅通过检查还不能判定其技术状况及承载能力的，以及有特别要求的桥梁结构，管理方应考虑进行桥梁的荷载试验，以此来为桥梁的承载能力的评估提供科学依据。

二、桥梁结构验算要点

超重车辆过桥之前，均应对相应桥梁进行必要的结构计算，并且要确定只有通过加固才能保证超重车安全通过的桥梁和需要进行应加固的局部构件。

对于砌块混凝土结构和RC结构，可以只对其进行承载能力极限状态的计算；对于PSC结构，计算过程中，可以适当放宽使用阶段计算时考虑的各种限制。

对于现役桥梁结构，在进行超重荷载作用下的计算时，可以只计算的控制截面上产生的最不利内力和截面应力，并与设计荷载下控制截面的内力与应力进行对比，若前者的结果小于或者等于后者的计算结果，则表明超重车辆可以安全地通过桥梁；否则，需要做进一步的计算。

对于结构计算所用到的相应桥梁技术资料，做以下几点要求：

（一）如果有通过审查批准的正式的设计文件或者竣工验收文件，并且，桥梁的施工质量良好，运营时间较短时，则可以直接参考上述文件。

（二）对于缺乏上述文件的，或者虽然有，但是桥梁的施工质量并不好，且已经出现结构破损的，应当以桥梁结构实际的技术状况为依据进行计算。

除此之外，还应该注意：对加固部分的结构或者构件，应当参照设计规范进行相应的设计和验算；对于一些有荷载试验资料的桥梁，在计算时，则应以实测的结构技术状况为依据。

三、计算方法

在超重车辆过桥之前，应对桥梁的通行能力进行判断，为桥梁的加固方案提供依据和参考。通常，在有了桥梁承载能力的评估结果之后，我们可以通过下式来判断其通行能力：

式中：--超重荷载下的截面内力（或超重荷载的等效荷载）；

--标准荷载下的截面内力（或标准荷载的等效荷载）。

其判别标准为：

超重荷载可以安全通过桥梁

超重荷载在一定条件下可以通过桥梁

超重荷载不能通过桥梁

当时，由于在设计时，结构安全系数会使结构带有一定的承载力富余量，所以需要对结构进行进一步的承载力验算，得到桥梁的准确承载力。之后，再根据桥梁的实际技术状况，对抗力进行适当折减。

对于超重荷载下桥梁结构的承载力验算，通常可采用以下两种方法。

（一）等代荷载法

在判别超重荷载下桥梁的通行能力时，等代荷载法是一种比较迅速、实用的方法。这种方法的思路是：在同一跨径上用同一种影响线，分别算出超重荷载和标准荷载的等代荷载，对比二者，并判断超重车辆是否能安全通过桥梁，或者桥梁事先是否需要加固。由于超重车通常要求运输时间短，故可采用等代荷载法对桥梁的通行能力进行粗略判断。该方法要求在进行桥梁检算时，须对桥梁的实际承载能力做出切合实际的评价。

（二）实际荷载检算法

实际荷载检算法，就是将超重车辆产生的构件最不利内力组合与标准荷载作用下的最不利内力组合，进行比较、判别的一种方法。在此方法的检算中，应对对超重车过桥时的各种管制措施予以考虑，主要考虑车辆行驶的横向位置，并且不允许有其他活载同时作用在桥上。由于对于超重车过桥，有不制动、不变速并且限速在5公里/小时以下的要求，因此，计算时可以不计冲击的影响。

综上所述，验算超重荷载下桥梁通行能力时，须按超重车辆的纵向最不利位置算出结构的最不利内力值，同时，要考虑荷载横向分布的影响，然后，再与桥梁标准荷载产生的最不利内力进行比较，以此判别。

四、加固方法

超重车过桥的临时加固，仅服务于超重车辆的通行过程，需保证通车过程中结构的安全性能。

加固设计方案的主要设计原则是：在确保桥梁结构的安全性能的前提下，尽量缩短工期并降低工程造价。

根据以上加固原则，综合各种不同桥型，给出以下三种常见的加固方法：

（一）上部跨越加固法

在下部结构和地基承载力容许的条件下，可在桥面上架设临时钢板梁或者贝雷梁等临时结构，以供重车直接行驶通过。这种方法适用于小跨径的梁式桥及上承式拱桥等结构。

（二）桥下临时支撑法

这种方法是通过减小原桥的跨径、改变结构受力状态来提高原结构承载力的一种方法。然而，往往这种改变原结构受力状态的方法会引起其他的副作用，导致原结构遭受不必要的损伤甚至破坏。比如，对于单跨简支的预应力混凝土梁，若在跨中增加竖向支撑后，原结构跨中本应承受正弯矩会在加固后承受负弯矩作用，导致跨中截面上部开裂。此法适用于中等跨径、桥下净空较小且不影响桥下通航通车的情况。常用的临时支撑有立柱支撑和八字撑等形式。

（三）拱桥的拉杆加固

对于拱脚可提供的推力不能够继续增大的拱桥，可使用临时拉杆的方法来抵消超重车作用产生的额外拱脚推力，以保证结构的安全。

适用于桥下净空许可且基础良好的拱桥。

五、管理措施

超重车通过主要干线公路桥梁时，应专门组织人员指挥交通，必要时应事前通告。

超重车通过时，公路管理机构应拍技术人员随同检测，观测是否有位移、变形、裂缝发展等，并予以记录。同时应选择不同桥型进行挠度、应变、反力等的观测，以积累资料。技术人员在重车过桥时应保护自身及观测仪器的安全。为保证通行安全，应对超重车辆采取如下管理措施：

（一）超重车过桥时，应尽量选用多轴多轮的运载车辆，并选择技术状况良好、加固等综合费用较低的路线行驶。

（二）单车装载的货物应尽量减少，尽可能分多车装运，并使重量尽量分布在较长的范围内，以减轻荷载集度。

（三）车上货物安置居中、平稳，严格避免发生偏载。

（四）车辆一般应沿路线的中线行驶。

（五）车辆以不大于5公里/小时的速度匀速行驶且不得在桥上制动、变速，更不得停留。

（六）对大跨径桥梁，超重车与拖车应考虑桥梁结构的受力特征行驶，以改善桥梁受力；当跨径较小时，可考虑牵引车与平板挂车分别过桥，为此可于桥头设牵引装置，将平板车牵引过桥。

（七）超重车通过时应临时禁止其他车辆及行人通过。

【参考文献】

[1] 方纳新 王树栋 娄国充. 一种保障超重车辆过桥的临时加固法.2002

[2] 李博. 超重荷载下桥梁结构安全性能评估及临时加固设计方法研究.2011

【作者简介】

[1] 陶甫先，男，1989年10月出生，籍贯内蒙古，单位是长安大学，研究方向道路桥梁。

[2] 杜善朋，男，1989年6月出生，籍贯陕西，单位长安大学，研究方向道路桥梁。