CN108442259B - 一种超重车过连续梁桥的方法 - Google Patents

Abstract

涉及一种超重车过连续梁桥的方法，a.超重车过桥前，中断交通，在连续梁桥上铺设钢垫梁，在钢垫梁上架设过桥钢箱；b.在过桥钢箱上铺设多个辅助钢箱，在过桥钢箱与辅助钢箱之间放置有橡胶垫块；c.在辅助钢箱的两端各倾斜搭设一钢制斜垫块，过桥钢箱、辅助钢箱、钢制斜垫块形成两列供超重车车轮通过的路径；d.超重车过桥时，辅助钢箱将超重车的荷载传递到过桥钢箱，再通过钢垫梁传递至连续梁桥的主梁，使得超重车在连续梁桥产生的最大弯矩减小；e.超重车过桥后，拆除钢制斜垫块、辅助钢箱、橡胶垫块、过桥钢箱和钢垫梁，恢复交通。本发明可使得超重车在连续梁桥跨中产生的最大弯矩减小且成本低且施工方便。涉及桥梁工程技术领域。

Description

一种超重车过连续梁桥的方法

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连续梁桥的方法。

背景技术

随着经济和交通事业的发展，一些超重车有通过连续梁桥的需求。然而超重车由于载重过大，连续梁桥的主梁的跨中极限抗弯承载力难以通过，一般都需要对连续梁桥的主梁的跨中采用加固、增加临时支撑等方式，在提高其极限抗弯承载力后，才允许通过。针对上述问题，目前可借鉴的加固方法，如专利CN104652293A所披露：一种用于加固PSC连续梁桥桥的斜拉桥结构及施工方法，是通过改变连续梁桥结构体系来减少主梁内应力、提高承载能力，将连续梁桥结构改为斜拉桥结构，从而增强了连续梁桥主梁抗弯、抗剪能力，提高了主梁的承载能力从而解决临时通行超重车的问题，但该法用于超重车过连续梁桥时存在以下技术问题：

(1)由于结构构造过于复杂，需进行多次的拼装和焊接，导致结构可靠性相对较差，且结构全部由钢结构组成、耐久性较差、施工技术要求较高。

(2)需要多次调整拉索索力，设计和施工技术要求高。

(3)该加固方法直接将组合型钢锚固在连续梁桥的腹板竖向预应力筋上，会使得竖向预应力筋在连续梁桥的腹板局部产生过大的压应力，对梁体产生不利影响，造成局部损坏。

(4)施工程序繁琐、施工周期长，需要长期封闭交通进行施工。

(5)超重车过桥属于临时行为，而该发明加固结构属于永久结构，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连续梁桥的方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种超重车过连续梁桥的方法，a.超重车过桥前，中断交通，在连续梁桥的连续跨径上间隔铺设若干钢垫梁，在钢垫梁上连续架设过桥钢箱；b.在连续架设的过桥钢箱上铺设多个辅助钢箱，在过桥钢箱与辅助钢箱之间放置有橡胶垫块；c.在辅助钢箱的两端与过桥钢箱之间各倾斜搭设有一钢制斜垫块，钢制斜垫块搭设在过桥钢箱和辅助钢箱的上表面，便于超重车驶上辅助钢箱，过桥钢箱、辅助钢箱、钢制斜垫块形成两列供超重车车轮通过的路径；d.超重车过桥时，沿着过桥钢箱行走并依次驶过架设在过桥钢箱上的辅助钢箱，辅助钢箱将超重车的荷载传递到过桥钢箱，再通过钢垫梁传递至连续梁桥的主梁，使得超重车在连续梁桥产生的最大弯矩减小；e.超重车过桥后，拆除钢制斜垫块、辅助钢箱、橡胶垫块、过桥钢箱和钢垫梁，连续梁桥恢复正常交通。连续梁桥的每个跨径上对应铺设有两根相互平行的过桥钢箱，过桥钢箱沿着连续梁桥的长度方向铺设；连续梁桥的每个跨径上设有两根相互平行的钢垫梁，钢垫梁沿着连续梁桥的宽度方向铺设；每根过桥钢箱上铺设有两根辅助钢箱，在每根辅助钢箱的两端底部放置各放置有一橡胶垫块。相邻跨径上的相邻两过桥钢箱相互贴合放置，在相邻两过桥钢箱的连接处下方铺设有钢垫梁。每根过桥钢箱包括过桥钢箱a、过桥钢箱b和过桥钢箱c，过桥钢箱a、过桥钢箱b和过桥钢箱c依次焊接形成一根过桥钢箱；两根钢垫梁分别铺设在过桥钢箱的过桥钢箱a与过桥钢箱b相接部位的下方、过桥钢箱b与过桥钢箱c相接部位的下方。过桥钢箱a、过桥钢箱b和过桥钢箱c均包括上钢板Ⅰ、下钢板Ⅰ和两竖向钢板Ⅰ，两竖向钢板Ⅰ相互平行，上端接上钢板Ⅰ，下端接下钢板Ⅰ，从而将上钢板Ⅰ和下钢板Ⅰ连接成一体；在过桥钢箱的横截面上，上钢板Ⅰ、下钢板Ⅰ和两竖向钢板Ⅰ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。辅助钢箱包括上钢板Ⅱ、下钢板Ⅱ和竖向钢板Ⅱ，两竖向钢板Ⅱ相互平行，上端接上钢板Ⅱ，下端接下钢板Ⅱ，从而将上钢板Ⅱ和下钢板Ⅱ连接成一体；在辅助钢箱的横截面上，上钢板Ⅱ、下钢板Ⅱ和两竖向钢板Ⅱ围成“工”字形的框架结构。上钢板Ⅰ、下钢板Ⅰ、竖向钢板Ⅰ、上钢板Ⅱ、下钢板Ⅱ和竖向钢板Ⅱ均采用Q345，上钢板Ⅰ、下钢板Ⅰ的板厚取30mm，上钢板Ⅰ的顶边至下钢板Ⅰ的底边的间距为400mm；

竖向钢板Ⅰ的板厚t_g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_g按下式计算：

其中：F为超重车的重量(kN)，

L_q为连续梁桥的计算跨径(mm)，

t_g为竖向钢板Ⅰ的板厚(mm)；

上钢板Ⅱ、下钢板Ⅱ的板厚取30mm，竖向钢板Ⅱ的板厚取10mm，上钢板Ⅱ的顶边至下钢板Ⅱ底板的间距为200mm，辅助钢箱的宽度等于过桥钢箱的宽度。

过桥钢箱a的长度为0.175L_q，过桥钢箱b的长度为L_q/2，过桥钢箱c的长度为0.325L_q；在连续梁桥的连续跨径上，过桥钢箱的尾端与相邻过桥钢箱的尾端相贴合放置，过桥钢箱的首端与相邻过桥钢箱的首端相贴合放置；钢垫梁的长度与连续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Ⅰ、下钢板Ⅰ和两竖向钢板Ⅰ之间通过焊接连接；上钢板Ⅱ、下钢板Ⅱ和两竖向钢板Ⅱ之间通过焊接连接。步骤d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为连续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为恒载在连续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连续梁桥的方法，超重车在连续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)按照本发明的技术方案，在超重车过桥前布设好过桥钢箱、辅助钢箱、橡胶垫块及钢垫梁，通过设置辅助钢箱可将超重车的荷载分别传递到过桥钢箱，然后过桥钢箱再通过钢垫梁传递至主梁，可使得超重车在连续梁桥的主梁的跨中产生的弯矩减小50％。

(2)过桥钢箱的竖向钢板Ⅰ的板厚t_g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，竖向钢板Ⅰ的最大剪应力不大于180MPa，且能有效保证过桥钢箱具备足够的稳定性。

(3)过桥钢箱及辅助钢箱的断面形式按上述规定及计算公式取值，可保证过桥钢箱及辅助钢箱在超重车的荷载作用下产生的正应力不大于295MPa，满足Q345钢的受力要求。

(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连续梁桥的主梁，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连续梁桥的方法具有明显的优势：

a.现有技术方法，如改变桥梁体系加固法，这种加固方法是通过改变桥梁结构体系来减少主梁内应力、提高承载能力，锚固结构容易在连续梁桥局部产生较大的作用力，对梁体造成严重损伤；本发明采用在桥面放置过桥钢箱、辅助钢箱及钢垫梁即可通行超重车，未对连续梁桥的结构进行改造，不损伤连续梁桥的结构。

b.现有加固技术的构造过于复杂，需进行严格的拼装和焊接，施工技术要求较高，结构可靠性较差，且结构全部由钢结构组成，耐久性较差。需要长期封闭交通进行施工，这种加固方法施工中往往要在桥下搭设支架来作业，因而占用桥下净空，影响交通或桥梁泄洪；本发明制备过桥钢箱、辅助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，将超重车过连续梁桥对交通妨碍降低到了最小。

c.现有加固技术因采用斜拉索结构，需要多次调整拉索索力，并且无法精确的测量各阶段拉索的索力，斜拉索的拉力大小会存在偏差，对施工技术要求较高，施工质量难以有效控制，对连续梁桥产生不利影响；本发明结构简单，便于施工且效果显著，可有效保证加固效果。

d.超重车过桥属于临时行为，而现有技术的改变桥梁体系加固法属于永久结构，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、辅助钢箱及钢垫梁通行超重车，在超重车通过连续梁桥后可快速拆除并能实现重复使用。

附图说明

图1表示施工过桥钢箱后的示意图。

图2表示施工过桥钢箱、辅助钢箱、钢制斜垫块、橡胶垫块和钢垫梁后的示意图。

图3为过桥钢箱断面示意图。

图4为辅助钢箱断面示意图。

图5为过桥钢箱a的正视图。

图6为过桥钢箱b的正视图。

图7为过桥钢箱c的正视图。

图8为辅助钢箱的正视图。

图9为图2的俯视图。

图中：1-过桥钢箱，对应过桥钢箱：1a-过桥钢箱a，1b-过桥钢箱b，1c-过桥钢箱c，9a-上钢板Ⅰ，9b-下钢板Ⅰ，9c-竖向钢板Ⅰ；

2-辅助钢箱，对应辅助钢箱：2a-上钢板Ⅱ，2b-下钢板Ⅱ，2c-竖向钢板Ⅱ；

3-钢垫梁，对应钢垫梁：3a-钢垫梁a，3b-钢垫梁b，3c-钢垫梁c，3d-钢垫梁d；

4-橡胶垫块，5-钢制斜垫块，6-连续梁桥，7-中支座，8-主梁。

F为超重车的重量，L_q为连续梁桥的计算跨径，t_g为竖向钢板Ⅰ的板厚，b_g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_q＝20000mm的2跨连续梁桥，桥面行车道宽8m，该连续梁桥的主梁的极限抗弯承载力M_u＝4000kNm，恒载在连续梁桥的主梁跨中产生的最大弯矩M_h＝1830.3kNm。

一超重车需要通过上述连续梁桥，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，而直接让超重车过连续梁桥，超重车在连续梁桥的主梁跨中产生的最大弯矩为M_c＝2904.2kNm，此时主梁的极限抗弯承载力(M_u＝4000kNm)小于恒载在连续梁桥的主梁跨中产生的最大弯矩M_h与超重车在连续梁桥的主梁跨中产生的最大弯矩为M_c之和(M_h+M_c＝1830.3+2904.2＝4734.5kNm)，因此需要采取一定措施后，才能允许超重车过连续梁桥。

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连续梁桥的方法，超重车在连续梁桥的主梁跨中产生的最大弯矩为M_q＝1/2Mc＝1452.1kNm，将已知条件带入：

[M_h+M_q＝1830.3+1452.1＝3282.4kNm]<M_u＝4000kNm，满足，可采用本发明。

步骤一：制备过桥钢箱1、辅助钢箱2及钢垫梁3

1、制备过桥钢箱1

过桥钢箱1的断面形式为：包括上钢板Ⅰ、下钢板Ⅰ和将上钢板Ⅰ、下钢板Ⅰ上下连接为整体、竖向放置的2块竖向钢板Ⅰ；上钢板Ⅰ、下钢板Ⅰ和竖向钢板Ⅰ均采用Q345，上钢板Ⅰ、下钢板Ⅰ的板厚取30mm；上钢板Ⅰ的顶边至下钢板Ⅰ底边的间距为400mm；

竖向钢板Ⅰ的板厚t_g按下式计算：

过桥钢箱1的宽度b_g按下式计算：取b_g＝550mm；

按所述过桥钢箱1断面，制备4根长3.5m的过桥钢箱a，4根长10m的过桥钢箱b，4根长6.5m的过桥钢箱c；

2、制备辅助钢箱2

辅助钢箱2的断面形式为：包括上钢板Ⅱ、下钢板Ⅱ和将上钢板Ⅱ、下钢板Ⅱ上下连接为整体、竖向放置的2块竖向钢板Ⅱ；上钢板Ⅱ、下钢板Ⅱ和竖向钢板Ⅱ均采用Q345，上钢板Ⅱ、下钢板Ⅱ的板厚取30mm；竖向钢板Ⅱ的板厚取10mm；上钢板Ⅱ的顶边至下钢板Ⅱ底边的间距为200mm；辅助钢箱2的宽度等于过桥钢箱1的宽度等于550mm；

按所述辅助钢箱2的断面制备8根4m长的辅助钢箱2；

3、制备钢垫梁3

钢垫梁3为由两根背靠背的32C槽钢采用钢板焊接形成的格构；

制备7根长度与桥面行车道同宽的钢垫梁3；

步骤二：封闭桥面交通后，将钢垫梁a置于中支座7处的主梁上，将2根钢垫梁d分别置于距离中支座7为6.5m处的主梁上，将2根钢垫梁c分别置于距离中支座7为16.5m处的主梁上，将2根钢垫梁b分别置于距离中支座7为20m处的主梁上；

将4根过桥钢箱a顺桥向放置于钢垫梁b与钢垫梁c上，将4根过桥钢箱b顺桥向放置于钢垫梁c与钢垫梁d上，将4根过桥钢箱c顺桥向放置于钢垫梁d与钢垫梁a上；过桥钢箱1在横桥向上的间距等于超重车的左右轮距2m；

将橡胶垫块4分别距离钢垫梁c、钢垫梁d为2m、对称放置于过桥钢箱1上，橡胶垫块4板厚取50mm，橡胶垫块4与宽度过桥钢箱同宽；将8根辅助钢箱2分别放置于橡胶垫块4之上；辅助钢箱2在横桥向上的间距等于超重车的轮距2m；并在辅助钢箱2的两侧放置两个钢制斜垫块5，以便于超重车能顺利驶上辅助钢箱2；

上述构件摆放完成后，便形成了两道供超重车车轮通过的路径；

步骤三：超重车缓慢通过连续梁桥后，拆除过桥钢箱1、辅助钢箱2、橡胶垫块4及钢垫梁3，恢复交通，完成超重车过连续梁桥。

上钢板Ⅰ、下钢板Ⅰ和两竖向钢板Ⅰ之间通过焊接连接；上钢板Ⅱ、下钢板Ⅱ和两竖向钢板Ⅱ之间通过焊接连接，钢垫梁放置在连续梁桥的主梁上，过桥钢箱放置在钢垫梁上，辅助钢箱放置在过桥钢箱上，在过桥钢箱与辅助钢箱之间放置有橡胶垫块；钢制斜垫块搭设在过桥钢箱和辅助钢箱的上表面。

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)

1.一种超重车过连续梁桥的方法，其特征在于：a.超重车过桥前，中断交通，在连续梁桥的连续跨径上间隔铺设若干钢垫梁，在钢垫梁上连续架设过桥钢箱；b.在连续架设的过桥钢箱上铺设多个辅助钢箱，在过桥钢箱与辅助钢箱之间放置有橡胶垫块；c.在辅助钢箱的两端与过桥钢箱之间各倾斜搭设有一钢制斜垫块，钢制斜垫块搭设在过桥钢箱和辅助钢箱的上表面，便于超重车驶上辅助钢箱，过桥钢箱、辅助钢箱、钢制斜垫块形成两列供超重车车轮通过的路径；d.超重车过桥时，沿着过桥钢箱行走并依次驶过架设在过桥钢箱上的辅助钢箱，辅助钢箱将超重车的荷载传递到过桥钢箱，再通过钢垫梁传递至连续梁桥的主梁，使得超重车在连续梁桥产生的最大弯矩减小；e.超重车过桥后，拆除钢制斜垫块、辅助钢箱、橡胶垫块、过桥钢箱和钢垫梁，连续梁桥恢复正常交通；

连续梁桥的每个跨径上对应铺设有两根相互平行的过桥钢箱，过桥钢箱沿着连续梁桥的长度方向铺设；连续梁桥的每个跨径上设有两根相互平行的钢垫梁，钢垫梁沿着连续梁桥的宽度方向铺设；每根过桥钢箱上铺设有两根辅助钢箱，在每根辅助钢箱的两端底部放置各放置有一橡胶垫块；

相邻跨径上的相邻两过桥钢箱相互贴合放置，在相邻两过桥钢箱的连接处下方铺设有钢垫梁；

每根过桥钢箱包括过桥钢箱a、过桥钢箱b和过桥钢箱c，过桥钢箱a、过桥钢箱b和过桥钢箱c依次搭接形成一根过桥钢箱；两根钢垫梁分别铺设在过桥钢箱的过桥钢箱a与过桥钢箱b相接部位的下方、过桥钢箱b与过桥钢箱c相接部位的下方；

过桥钢箱a、过桥钢箱b和过桥钢箱c均包括上钢板Ⅰ、下钢板Ⅰ和两竖向钢板Ⅰ，两竖向钢板Ⅰ相互平行，上端接上钢板Ⅰ，下端接下钢板Ⅰ，从而将上钢板Ⅰ和下钢板Ⅰ连接成一体；在过桥钢箱的横截面上，上钢板Ⅰ、下钢板Ⅰ和两竖向钢板Ⅰ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；

辅助钢箱包括上钢板Ⅱ、下钢板Ⅱ和竖向钢板Ⅱ，两竖向钢板Ⅱ相互平行，上端接上钢板Ⅱ，下端接下钢板Ⅱ，从而将上钢板Ⅱ和下钢板Ⅱ连接成一体；在辅助钢箱的横截面上，上钢板Ⅱ、下钢板Ⅱ和两竖向钢板Ⅱ围成“工”字形的框架结构；

上钢板Ⅰ、下钢板Ⅰ、竖向钢板Ⅰ、上钢板Ⅱ、下钢板Ⅱ和竖向钢板Ⅱ均采用Q345，上钢板Ⅰ、下钢板Ⅰ的板厚取30mm，上钢板Ⅰ的顶边至下钢板Ⅰ的底边的间距为400mm；

竖向钢板Ⅰ的板厚t_g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，单位为kN；

过桥钢箱的宽度b_g按下式计算：

其中：F为超重车的重量，单位为kN，

L_q为连续梁桥的计算跨径，单位为mm，

t_g为竖向钢板Ⅰ的板厚，单位为mm；

上钢板Ⅱ、下钢板Ⅱ的板厚取30mm，竖向钢板Ⅱ的板厚取10mm，上钢板Ⅱ的顶边至下钢板Ⅱ底板的间距为200mm，辅助钢箱的宽度等于过桥钢箱的宽度；

过桥钢箱a的长度为0.175 L_q，过桥钢箱b的长度为L_q/2，过桥钢箱c的长度为0.325L_q；在连续梁桥的连续跨径上，过桥钢箱的尾端与相邻过桥钢箱的尾端相贴合放置，过桥钢箱的首端与相邻过桥钢箱的首端相贴合放置；钢垫梁的长度与连续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Ⅰ、下钢板Ⅰ和两竖向钢板Ⅰ之间通过焊接连接；上钢板Ⅱ、下钢板Ⅱ和两竖向钢板Ⅱ之间通过焊接连接；

步骤d中，超重车慢速通过。