CN108360399A - 一种超重车过简支梁桥的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超重车过简支梁桥的方法，a.超重车过桥前，中断交通，在简支梁桥上铺设钢垫梁，在钢垫梁上架设过桥钢箱，过桥钢箱形成两列供超重车车轮通过的路径；b.超重车过桥时，沿着过桥钢箱行走，超重车的重量通过过桥钢箱和钢垫梁传递到简支梁桥，使得超重车在简支梁桥产生的最大弯矩减小；c.超重车过桥后，拆除过桥钢箱和钢垫梁，简支梁桥恢复正常交通。本发明可使得超重车在简支梁桥跨中产生的最大弯矩减小，将超重车过简支梁桥对交通妨碍降低到了最小，在超重车通过简支梁桥后可快速拆除并能实现重复使用，涉及桥梁工程技术领域。

Description

一种超重车过简支梁桥的方法

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，具体涉及一种超重车过简支梁桥的方法。

背景技术

随着经济的发展和工业交流日益频繁，一些超重车有通过简支梁桥的需求。然而超重车由于载重过大，大都会超过简支梁桥的主梁的极限抗弯承载力，因此需要对简支梁桥的主梁采用加固、增加临时支撑等方式，在提高其极限抗弯承载力后，才能允许超重车通过。

针对上述问题，目前可借鉴的加固方法，如专利CN105297640B所披露：一种装配式板桥体外预应力施加方法，通过对装配式板桥施加体外预应力，提高装配式板桥的承载能力，是一种通过加固提高桥梁的极限抗弯承载力的方法。但该法用于超重车过简支梁桥时存在以下技术问题：

(1)体外索张拉力难以有效控制：过大施加体外索的张拉力会引起简支梁桥的主梁的反弯，导致简支梁桥的主梁的上缘开裂；张拉力小，则难以起到提高简支梁桥的主梁的极限抗弯承载力的效果。

(2)施工程序繁琐、施工周期长，需要长期封闭交通进行施工；同时，存在着体外索锚固构造复杂、施工质量难以有效控制等问题，施工技术要求高。

(3)超重车过桥属于临时行为，而体外索加固属于永久结构，在超重车过桥后便失去了使用价值，造成经济上的极大浪费。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种成本低且施工方便的一种超重车过简支梁桥的方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种超重车过简支梁桥的方法，a.超重车过桥前，中断交通，在简支梁桥上铺设钢垫梁，在钢垫梁上架设过桥钢箱，过桥钢箱形成两列供超重车车轮通过的路径；b.超重车过桥时，沿着过桥钢箱行走，超重车的重量通过过桥钢箱和钢垫梁传递到简支梁桥，使得超重车在简支梁桥产生的最大弯矩减小；c.超重车过桥后，拆除过桥钢箱和钢垫梁，简支梁桥恢复正常交通。过桥钢箱的数量为两根，相互平行，沿着简支梁桥的长度方向铺设；钢垫梁的数量为两根，相互平行，沿着简支梁桥的宽度方向铺设；过桥钢箱的中段架设在两根钢垫梁上。每根过桥钢箱包括依次相接的上升的倾斜段、水平段、下降的倾斜段，两根钢垫梁位于水平段两端与倾斜段相接的部位；过桥钢箱放置在钢垫梁上。过桥钢箱的倾斜段和水平段均包括上钢板、下钢板和两钢竖板，两竖向放置的钢竖板相互平行，上端接上钢板、下端接下钢板从而将上钢板和下钢板连接成一体；在过桥钢箱的横截面上，上钢板、下钢板和两钢竖板围成“工”字形的框架结构；钢垫梁由两根槽钢背靠背焊接制得。倾斜段包括依次相接的上平直段、斜长段、下平直段，下平直段接过桥钢箱的桥面，上平直段与水平段相接。

上钢板、下钢板和两钢竖板均采用Q345，上钢板、下钢板的板厚取20mm；上钢板的顶边至下钢板底边的竖向间距为过桥钢箱的高度h，h＝500mm；

钢竖板的板厚t_f按下式计算：

其中：max{a,b}表示取数值a,b中的大值，

F为超重车的重量(kN)，

过桥钢箱的宽度b按下式计算：

其中：F为超重车的重量(kN)，

L为简支梁桥的计算跨径(mm)，

t_f为钢竖板2c的板厚(mm)。

水平段的长度为L/2，数量为两根，倾斜段的长度为L/4，数量为四根；两根钢垫梁分别放置于距离简支梁桥两端L/4的桥面上，钢垫梁的长度与简支梁桥的桥面行车道同宽；两根过桥钢箱之间的放置距离等于超重车的轮距。上钢板、下钢板和两钢竖板之间通过焊接连接。步骤a具体为：封闭桥面交通，将两根钢垫梁分别放置于距离桥两端L/4的桥面上，再将2根水平段在顺桥向、平行放置于2根钢垫梁之上，2根水平段在顺桥向的距离等于超重车的轮距；将4根倾斜段的一端放置于钢垫梁之上，与两根水平段的两端部分别对接，另一端放置于简支梁桥的主梁的端部，使水平段与倾斜段在顺桥向上形成两道供超重车车轮通过的路径。步骤b中，超重车慢速通过。

采用本发明的条件为：

M_u≥M_h+M_q

其中，M_u为简支梁桥的主梁的极限抗弯承载力，可按照《公路混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》第5.2条计算而得，

M_h为恒载在简支梁桥的主梁跨中产生的最大弯矩，可通过建立桥梁结构有限元模型计算得出，

M_q为采用本发明提出的超重车过简支梁桥的方法，超重车在简支梁桥的主梁跨中产生的最大弯矩，M_q＝FL/8。

总的说来，本发明具有如下优点：

(1)本发明利用的力学原理是：图1a为既有简支梁桥的受力简图，将超重车的荷载作用简化为单个集中力F，则超重车在简支梁桥产生的最大弯矩为FL/4；图1b为在既有简支梁桥上增设过桥钢箱及钢垫梁后的受力简图，超重车通过过桥钢箱行驶通过简支梁桥，则超重车在增设过桥钢箱及钢垫梁后在简支梁桥产生的最大弯矩为FL/8。即按照本发明提供的方法，可使得超重车在简支梁桥产生的最大弯矩减小50％。

(2)钢竖板2c的板厚t_f按公式进行设计，可使得在过桥钢箱2在超重车的荷载作用下，钢竖板2c的最大剪应力不大于180MPa，且过桥钢箱具备足够的稳定性。

(3)上钢板2a、下钢板2b和钢竖板2c均采用Q345，上钢板2a、下钢板2b的板厚取20mm，过桥钢箱的高度h＝500mm，且钢竖板2c的板厚过桥钢箱的宽度b按公式进行设计，可使得在过桥钢箱在超重车的荷载作用下，在过桥钢箱中产生的正应力不大于295MPa。

(4)钢垫梁采用两根背靠背的32C槽钢与钢板焊接形成的格构，使得钢垫梁具备较大的刚度，可使得超重车在过桥钢箱上产生的荷载能较为均匀的传递给简支梁桥的主梁，避免在主梁局部产生较大的作用力。

(5)本发明较现有的超重车过简支梁桥的方法具有明显的优势：

a.现有技术方法，如施加体外预应力，该加固方法需要对简支梁桥的主梁进行钻孔、植筋，对简支梁桥的结构造成了损伤，且为锚固体外预应力索，在主梁局部产生了较大的作用力；本发明采用在桥面放置过桥钢箱及钢垫梁即可通行超重车，未对简支梁桥的结构进行改造，不损伤简支梁桥的结构。

b.现有技术的施工程序繁琐、施工周期长，需要长期封闭交通进行施工；同时，存在着体外索锚固构造复杂、施工质量难以有效控制等问题，施工技术要求高；本发明制备过桥钢箱及钢垫梁工艺成熟、简单，制备完成后可快速安装供超重车通行，仅在超重车通行期间短暂封闭桥梁，将超重车过简支梁桥对交通妨碍降低到了最小。

c.超重车过桥属于临时行为，而现有技术的体外索加固属于永久结构，在超重车过桥后便失去了使用价值，造成经济上的极大浪费；本发明采用过桥钢箱及钢垫梁通行超重车，在超重车通过简支梁桥后可快速拆除并能实现重复使用。

附图说明

图1a表示既有简支梁桥的受力简图。

图1b表示在既有简支梁桥上增设过桥钢箱及钢垫梁后的受力简图。

图2为过桥钢箱断面示意图。

图3为水平段的立面示意图。

图4为倾斜段的立面示意图。

图5为本发明的过桥钢箱及钢垫梁的立面示意图。

图6是图5的俯视图。

图中：1-简支梁桥，1a-简支梁桥的主梁，2-过桥钢箱，2a-上钢板，2b-下钢板，2c-钢竖板，2S-水平段，2Z-倾斜段，3-钢垫梁。

F为超重车的重量，L为简支梁桥的计算跨径，t_f为钢竖板的板厚，h为过桥钢箱的高度，b为过桥钢箱的宽度。

具体实施方式

下面来对本发明做进一步详细的说明。

计算跨径L＝20000mm的简支梁桥，桥面行车道宽8m，该简支梁桥的主梁的极限抗弯承载力M_u＝6000kNm，恒载在简支梁桥的主梁跨中产生的最大弯矩M_h＝3250kNm。

一超重车需要通过上述简支梁桥，超重车的重量F＝700kN，超重车的左右轮距为2.0m。

如未采用本发明，而直接让超重车过简支梁桥，则超重车在简支梁桥的主梁跨中产生的最大弯矩为M_c＝FL/4＝700×20/4＝3500kNm，则M_u＝6000kNm＜[(M_h+M_c)＝6750]kNm，恒载和超重车在简支梁桥的主梁跨中产生的最大弯矩之和超过了简支梁桥的主梁的极限抗弯承载力，因此需要采取一定措施后，才能允许超重车过简支梁桥。

首先确定是否可以采用本发明：

采用本发明提出的超重车过简支梁桥的方法，超重车在简支梁桥的主梁跨中产生的最大弯矩为M_q＝FL/8＝700×20/8＝1750kNm，将已知条件带入：

[M_h+M_q＝3250+1750＝5000kNm]<M_u＝6000kNm，满足。

步骤一：制备过桥钢箱2及钢垫梁3

过桥钢箱2的断面形式为：包括上钢板2a、下钢板2b和将上钢板2a、下钢板2b上下连接为整体、竖向放置的2块钢竖板2c组成；上钢板2a、下钢板2b和钢竖板2c均采用Q345，上钢板2a、下钢板2b的板厚取20mm；过桥钢箱2的高度h＝500mm；

钢竖板2c的板厚t_f按下式计算：

过桥钢箱2的宽度b按下式计算：取b＝580mm；2块钢竖板2c的间距取500mm；

按上述计算所得的过桥钢箱2的断面尺寸制备2根长10m的水平段2S；

按上述计算所得的过桥钢箱2的断面尺寸制备4根的倾斜段2Z，倾斜段2Z为形，其中，上、下平直段长0.2m，斜长段长4.61m；钢垫梁3由两根背靠背的32C槽钢采用钢板焊接为一体而成，钢垫梁3的长度为8m；

步骤二：封闭桥面交通，将两根钢垫梁3分别放置于距离桥两端5m的桥面上，再将2根水平段2S在顺桥向、平行放置于2根钢垫梁3之上，2根水平段2S在顺桥向的距离为2.0m，等于超重车的轮距；将4根倾斜段2Z的一端放置于钢垫梁3之上，与水平段2S端部对接，另一端放置于简支梁桥的主梁的端部，使倾斜段2Z与水平段2S在顺桥向上形成两道供超重车车轮通过的路径；

步骤三：超重车慢速通过简支梁桥后，拆除桥面的过桥钢箱2及钢垫梁3，恢复交通，完成超重车过简支梁桥。

上钢板2a，下钢板2b和钢竖板2c之间通过焊接连接，过桥钢箱放置在钢垫梁上。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种超重车过简支梁桥的方法，其特征在于：a.超重车过桥前，中断交通，在简支梁桥上铺设钢垫梁，在钢垫梁上架设过桥钢箱，过桥钢箱形成两列供超重车车轮通过的路径；b.超重车过桥时，沿着过桥钢箱行走，超重车的重量通过过桥钢箱和钢垫梁传递到简支梁桥，使得超重车在简支梁桥产生的最大弯矩减小；c.超重车过桥后，拆除过桥钢箱和钢垫梁，简支梁桥恢复正常交通；

过桥钢箱的数量为两根，相互平行，沿着简支梁桥的长度方向铺设；钢垫梁的数量为两根，相互平行，沿着简支梁桥的宽度方向铺设；过桥钢箱的中段架设在两根钢垫梁上；

每根过桥钢箱包括依次相接的上升的倾斜段、水平段、下降的倾斜段，两根钢垫梁位于水平段两端与倾斜段相接的部位；过桥钢箱放置在钢垫梁上；

过桥钢箱的倾斜段和水平段均包括上钢板、下钢板和两钢竖板，两竖向放置的钢竖板相互平行，上端接上钢板、下端接下钢板从而将上钢板和下钢板连接成一体；在过桥钢箱的横截面上，上钢板、下钢板和两钢竖板围成“工”字形的框架结构；钢垫梁由两根槽钢背靠背焊接制得；

倾斜段包括依次相接的上平直段、斜长段、下平直段，下平直段接过桥钢箱的桥面，上平直段与水平段相接；

上钢板、下钢板和两钢竖板均采用Q345，上钢板、下钢板的板厚取20mm；上钢板的顶边至下钢板底边的竖向间距为过桥钢箱的高度h，h＝500mm；

钢竖板的板厚t_f按下式计算：

其中：max{a,b}表示取数值a,b中的大值，

F为超重车的重量(kN)，

过桥钢箱的宽度b按下式计算：

其中：F为超重车的重量(kN)，

L为简支梁桥的计算跨径(mm)，

t_f为钢竖板2c的板厚(mm)；

水平段的长度为L/2，数量为两根，倾斜段的长度为L/4，数量为四根；两根钢垫梁分别放置于距离简支梁桥两端L/4的桥面上，钢垫梁的长度与简支梁桥的桥面行车道同宽；两根过桥钢箱之间的放置距离等于超重车的轮距；

上钢板、下钢板和两钢竖板之间通过焊接连接；

步骤a具体为：封闭桥面交通，将两根钢垫梁分别放置于距离桥两端L/4的桥面上，再将2根水平段在顺桥向、平行放置于2根钢垫梁之上，2根水平段在顺桥向的距离等于超重车的轮距；将4根倾斜段的一端放置于钢垫梁之上，与两根水平段的两端部分别对接，另一端放置于简支梁桥的主梁的端部，使水平段与倾斜段在顺桥向上形成两道供超重车车轮通过的路径；

步骤b中，超重车慢速通过。