大件运输车过大跨径拱桥方案及安全性评估

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摘要：随着物流业的发展，时常遇到大件运输车通过桥梁的情况，桥梁的设计承载能力有时不能满足要求，给公路桥梁带来了巨大挑战，存在较大安全隐患。文章通过对桥梁进行详细计算分析，结合拱桥抗压承载能力高的特点，提出了通过配重的方式让大件运输车安全地通过桥梁。

关键词：大件运输车；配重；桥梁承载能力；大跨径拱桥；安全性

中图分类号：U448 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）25-0090-03

1 概述

随着物流业的发展，公路运输也时常遇到几百吨的“巨无霸”，这些巨无霸的吨位远超公路桥梁设计规范中的车辆荷载，这些大件运输车的行驶也给我们的公路桥梁带来了巨大的挑战，2009年4月，2辆载着天然气脱硫设备一级吸收塔的286吨重大件运输车，需要通过重庆渝邻高速温塘河大桥。该桥为主跨为140m的钢筋混凝土箱板拱，通过对桥梁承载能力进行分析后发现，若大件运输车直接过桥，则该桥拱脚截面抗弯承载能力不能满足要求，因此，通过试算，采用给每辆车配重形成特定车列的方式，最终使大件运输车安全的通过桥梁。

2 大件运输车参数

根据武汉中远物流有限公司提供的资料，在大件车过桥前对大件车的轴距参数进行了现场实测，大件运输车设备与车的总重为286t，其载重参数如图1、图2所示：

图1 大件运输车纵向分布图（长度单位为m）

图2 大件运输车横向轮距示意图（长度单位为m）

3 桥梁技术状况

根据文献8，温塘河大桥全桥技术状况综合评分61.6，属二类桥，上部构件技术评定标度：3。其主要病害为：拱上立柱底系梁多处竖向贯通开裂；拱上立柱间行车道板错台、破损、勾缝混凝土脱落、渗水、横向裂缝；拱箱拱底接缝混凝土脱落；拱上立柱盖梁渗水。

4 通过方案

温塘河大桥梁径布置为9×30+140+2×30m，上部结构主桥为140m的钢筋混凝土箱形无铰拱桥，矢跨比为1/5，拱轴系数为1.72。拱圈高2.3m（竣工图），宽9.1m，横向为6个箱室。行车道为10m的空心板，单幅横向布置9块板，车道净宽11.25m，按3车道计。主桥计算跨径141.43m，考虑到桥梁的病害情况及上部结构技术评定标度为3，考虑检算系数Z1=0.9；由于本次大件车通行为冬天，故考虑降温15℃。计算不考虑徐变对温度效应的折减。由于主拱圈为箱板拱，根据规范不考虑荷载横向分布。通过计算，若不采取特殊措施，大件运输车直接过桥，则该桥拱脚截面抗弯承载能力不能满足要求，为了确保整个通行过程中的桥梁安全，通过试算，最后确定采用在大件车前后按一定距离各布置6台30t的载重车的方案，载重车的距离通过计算确定。根据方案，过桥时，所有车辆沿桥梁中线匀速行驶（

图3 30t级配重车轴重分布示意图

图4 温塘河大桥大件运输车配重方案示意图（单位：m）

5 桥梁静载试验

5.1 试验内容

由于该桥存在一定病害，本次大件车采用特殊方式过桥，故在大件车过桥前先进行荷载试验掌握桥梁结构的受力性能和承载能力。

试验工况共3个：（1）拱脚负弯1/4跨正弯；（2）拱脚正弯1/4跨负弯；（3）拱顶正弯。为节约时间，每个工况只进行正载试验。

各观测截面的静载试验分级进行，每个工况分为2～3级，每级1～2辆车，每级荷载就位后约20分钟进行各项观测，观测桥梁结构在每一级荷载作用下的应变及挠度情况。满载后一次性卸载，卸载后约10分钟进行残余观测和调零，再继续下一工况。

5.2 试验截面及测点布置

选取选邻水岸拱脚（K1）、邻水岸1/4（K2）、拱顶截面（K3）作为荷载试验截面。测点布置如图5所示：

图5 K1、K5截面应变监控测点布置示意图

图6 K2～K4截面应变监控测点布置示意图

黑色圆点代表钢筋应变计；小矩形代表混凝土应变计。

钢筋和混凝土应变用动态应变仪和静态应变仪观测，考虑到大件车过桥时静、动载设备均能对通行荷载产生的应变同时监控，将K2及K3截面3#、4#测点旁增加2点作为动应变测点。

图7 K2～K4截面挠度监控测点布置示意图

挠度用精密水准仪和全站仪进行观测。

5.3 荷载试验结果

桥梁设计荷载为汽-超20级，挂-120，采用配重车辆在各测试截面的内力影响线上等效加载的方式，K1～K3截面加载效率如表1所示：

表1 加载效率表

根据试验结果：

在试验荷载作用下，桥梁测试截面各工况下测点实测应变平均值均小于其对应的理论计算值，校验系数范围为0.47～0.98；卸载后的残余应变均小于20%，表明桥梁的强度满足规范的要求。

在试验荷载作用下，桥梁实测挠度均小于对应理论计算值，挠度校验系数范围为0.50～0.98；卸载后残余变位均小于20%，表明结构处于弹性工作状态，桥梁刚度满足规范要求。

试验过程中，试验控制截面未观察到肉眼能见裂缝。

静载试验结果表明，实际结构受力特性与计算分析的结构受力特性相符，可依据其计算的大件运输车通行时理论计算值作为监控控制数据。

6 大件车过桥监控结果

为了全面把握车辆行进过程中桥梁的安全性，结合本桥作为拱桥的受力特点，共选取5个截面：拟对主拱圈的邻水岸拱脚（K1）、邻水岸1/4（K2）、拱顶截面（K3）、重庆岸1/4（K4）、重庆岸拱脚（K5）进行重点监控，测点布置见图5、图6，各关键截面相应应力及挠度测点理论控制值如表2和表3所示，应力和应变以受拉为正，受压为负，位移DZ向上为正，反之为负。表中应变及挠度结果均由相应截面的影响线计算得到整个车列过桥的过程中产生的最大值，监控过程中大桥实际产生的应变和挠度值若未超出表2和表3中的限值，则大桥是安全的。

表2 关键部位应力应变控制值

试验监控表明，第一辆大件车过桥过程中，桥跨测试截面各工况下测点实测应变平均值均小于其对应的理论计算值，平均校验系数范围为0.35～0.97；第二辆大件车过桥过程中，平均校验系数范围为0.37～0.98，且卸载后的残余应变均小于20%，表明桥梁的强度满足规范的要求。

表3 关键部位挠度控制值

试验监控表明，桥跨实测挠度极值均小于对应理论计算值，第1辆大件车过桥时，挠度校验系数范围为0.43～0.96；第2辆大件车过桥时，挠度校验系数范围为0.51～0.74；卸载后残余变位均小于20%，表明结构处于弹性工作状态，桥梁刚度满足规范要求。

7 结语

针对温塘河大桥的结构特点，本文提出了通过配重构成特殊车列的大件车过桥方案，充分利用了拱桥的抗压承载能力高的优点，又通过配重车抵消了部分大件车产生的拱脚弯矩，在大件车过桥的整个过程中确保了桥梁的安全，是经过实践证明的经济科学的方案，为以后的同类情况提供了一种切实可行的方案。

参考文献

[1] 大跨径混凝土桥梁的试验方法[S].1982.

[2] 公路工程技术标准（JTJ001-97）[S].

[3] 公路桥涵设计通用规范（JTJ021-89）[S].

[4] 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTJ023-85）[S].

[5] 公路桥涵养护规范（JTGH11-2004）[S].

[6] 公路旧桥承载能力鉴定方法[S].1988.

[7] 重庆公路工程检测中心.渝邻高速公路部分桥梁大件运输车T286通行计算分析检查报告[R].2009.

[8] 中交桥梁技术有限公司.温塘河大桥定期检查报告[R].2008.

[9] 温塘河大桥主桥（140m钢筋混凝土箱形拱桥）的桥梁竣工图、施工图设计文件.