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        大件運(yùn)輸橋梁承載能力研究與過程監(jiān)測分析

        2021-07-31 03:16:24陳彥羽毛建平楊勤華
        西部交通科技 2021年5期
        關(guān)鍵詞:分離式大件特種

        陳彥羽,毛建平,楊勤華

        (廣西交通工程檢測有限公司,廣西 南寧 530011)

        0 引言

        近年來,我國物流行業(yè)的規(guī)模達(dá)到空前發(fā)展,大件運(yùn)輸特種車輛也越來越多,而大件運(yùn)輸車輛在軸載數(shù)量、間距及荷載分布方面與現(xiàn)行規(guī)范中的設(shè)計汽車有較大區(qū)別。大件運(yùn)輸車輛的通行對公路橋梁結(jié)構(gòu)要求更高,在確保橋梁結(jié)構(gòu)安全的前提下,需充分利用現(xiàn)有橋梁結(jié)構(gòu),降低運(yùn)輸成本,以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。

        本文以途經(jīng)廣西境內(nèi)某大型變壓器運(yùn)輸項目為背景,分析其中某一段路線上橋梁現(xiàn)有承載能力是否滿足規(guī)范要求,通過對橋梁結(jié)構(gòu)的計算分析,驗證大件運(yùn)輸車輛是否滿足典型橋梁的承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)要求。不滿足規(guī)范要求時,通過大件運(yùn)輸車輛軸載荷載重分配,并對較薄弱的橋梁進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測,評估橋梁的運(yùn)營安全??蔀轭愃祈椖刻峁┯幸鎱⒖己徒梃b。

        1 項目概況

        陜西巨運(yùn)汽車運(yùn)輸有限責(zé)任公司有大型變壓器(重189 t)經(jīng)廣西境內(nèi)高速公路運(yùn)輸至云南與廣西交界附近。途經(jīng)路線為:田東互通收費(fèi)站入—G80廣昆高速公路—G69銀百高速公路—S60合那高速公路—那坡收費(fèi)站出。該路段長度約為230 km。本路線內(nèi)經(jīng)過1座特大橋,66座大橋,55座中橋,7座小橋。其中橋梁類型如表1所示,大件運(yùn)輸特種車輛(總重270 t)軸載示意如圖1所示,具體參數(shù)如表2所示。

        表1 途經(jīng)路線橋梁上構(gòu)類型統(tǒng)計表

        圖1 大件運(yùn)輸特種車輛軸載示意圖(mm,t)

        表2 大件運(yùn)輸特種車輛車貨具體參數(shù)表

        根據(jù)大件運(yùn)輸特種車輛通行要求,需對沿線橋涵等構(gòu)造物進(jìn)行受力驗算。根據(jù)不同跨徑、上構(gòu)類型及橋面寬度等因素選取具有代表性的11座橋梁進(jìn)行驗算。具體驗算橋梁如表3所示。

        表3 驗算橋梁一覽表

        2 橋梁結(jié)構(gòu)驗算

        2.1 大件運(yùn)輸車輛驗算結(jié)果

        橋梁承載能力驗算評定采用“荷載效應(yīng)比較法”與承載能力驗算系數(shù)法結(jié)合進(jìn)行。根據(jù)《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》(JTG H11-2004)[1],當(dāng)荷載效應(yīng)比較法中大件運(yùn)輸特種車輛荷載效應(yīng)與設(shè)計汽車荷載效應(yīng)之比<1.0時,可以認(rèn)為大件運(yùn)輸特種車輛能正常通行該橋。如荷載效應(yīng)比較法中大件運(yùn)輸特種車輛荷載效應(yīng)與設(shè)計汽車荷載效應(yīng)之比≥1.0時,需進(jìn)一步進(jìn)行驗算評定。按《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》(JTG D60-2004)[2]進(jìn)行荷載組合,根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》(JTG D62-2004)[3]進(jìn)行驗算。11座橋梁荷載效應(yīng)比驗算結(jié)果如表4所示。

        表4 荷載效應(yīng)比較法驗算結(jié)果表

        采用大件運(yùn)輸特種車輛荷載對上述效應(yīng)比≥1的橋梁上部構(gòu)件(包括支座)進(jìn)行承載能力極限承載狀態(tài)及正常使用極限狀態(tài)驗算[4]。因篇幅有限,僅選取最不利截面的驗算結(jié)果如表5~8所示。

        表5 承載能力極限狀態(tài)驗算結(jié)果表

        表6 正常使用極限狀態(tài)抗裂驗算結(jié)果表

        表7 正常使用極限狀態(tài)撓度驗算結(jié)果表

        表8 支座豎向承載力驗算結(jié)果表

        由表5~8可知,根據(jù)圖1大件運(yùn)輸特種車輛軸載計算,平隴分離式立交橋小箱梁抗彎承載能力、凌桑外分離式立交2號橋橋墩板式橡膠支座不滿足單輛大件運(yùn)輸特種車輛通行要求。

        2.2 降低軸載后驗算

        此次大件運(yùn)輸車輛僅單次通行,采用特種車輛荷載軸載重新分布,即降低軸載使平隴分離式立交橋小箱梁抗彎承載能力、凌桑外分離式立交2號橋橋墩板式橡膠支座滿足規(guī)范要求。為了保證橋梁的結(jié)構(gòu)安全,對大件運(yùn)輸特種車輛軸載進(jìn)行調(diào)整計算,將大件運(yùn)輸特種車輛掛車最大軸重由圖1中的17.5 t(17 t)調(diào)整至圖2中的16 t后,平隴分離式立交橋抗彎承載能力驗算和凌桑外分離式立交2號橋支座豎向承載力驗算結(jié)果分別如表9、表10所示。

        圖2 降軸后大件運(yùn)輸特種車輛軸載示意圖(mm,t)

        表9 降軸后承載能力極限狀態(tài)驗算結(jié)果表

        表10 降軸后支座豎向承載力驗算結(jié)果表(kN)

        3 通行過程監(jiān)測

        僅單次通行大件運(yùn)輸車輛的橋梁,為保證橋梁的結(jié)構(gòu)運(yùn)營安全,同時考慮運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益,采用調(diào)整車輛大型變壓器位置達(dá)到降低車輛軸載的方法,并對上述兩座橋梁進(jìn)行通行過程監(jiān)測,了解大件運(yùn)輸特種車輛通行的橋梁時受力情況,為大件運(yùn)輸特種車輛的通行提供可靠的技術(shù)依據(jù)[5]。

        監(jiān)測內(nèi)容包括:控制斷面撓度和應(yīng)變監(jiān)測、支座檢測及通行前后橋跨結(jié)構(gòu)外觀監(jiān)測。

        3.1 控制截面及測點(diǎn)布置

        根據(jù)大件運(yùn)輸特種車輛通行位置及結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn),選擇1號跨跨中截面(A截面)為控制截面。監(jiān)測應(yīng)變及撓度測點(diǎn)布置于控制截面的底板,控制斷面示意圖、測點(diǎn)布置及編號如圖3~5所示。

        圖3 平隴分離式立交橋監(jiān)測控制截面示意圖(cm)

        圖4 凌桑外分離式立交2號橋監(jiān)測控制截面示意圖(cm)

        注:A-1~A-3為混凝土板應(yīng)變測點(diǎn),W-1~W-3為撓度測點(diǎn)

        本次監(jiān)測應(yīng)變及撓度測點(diǎn)布置于控制截面的底板,測點(diǎn)布置及編號如圖6所示。

        注:A-1、A-2為混凝土板應(yīng)變測點(diǎn),W-1、W-2為撓度測點(diǎn)

        對凌桑外分離式立交2號橋進(jìn)行支座壓縮變形監(jiān)測,測點(diǎn)布置于1號墩頂,測點(diǎn)布置及編號如圖7所示。

        注: Z-1、Z-2為支座壓縮變形測點(diǎn)

        3.2 監(jiān)測結(jié)果

        3.2.1 應(yīng)變監(jiān)測結(jié)果

        如圖8所示可知,大件運(yùn)輸特種車輛通行過程中,控制測點(diǎn)應(yīng)變值由小變大,第14 s達(dá)到最大值169με,車輛通過后,應(yīng)變值基本恢復(fù)到通行前水平,相對殘余應(yīng)變均<20%。整個通行過程中,控制截面各應(yīng)變測點(diǎn)最大校驗系數(shù)為0.53~0.58,均<1.0。

        圖8 平隴分離式立交橋特種車輛通行過程應(yīng)變監(jiān)測結(jié)果曲線圖

        如圖9所示可知,大件運(yùn)輸特種車輛通行過程中,控制測點(diǎn)應(yīng)變值由小變大,第17 s達(dá)到最大值67με,車輛通過后,應(yīng)變值基本恢復(fù)到通行前水平,相對殘余應(yīng)變均<20%。整個通行過程中,控制截面各應(yīng)變測點(diǎn)最大校驗系數(shù)為0.40~0.43,均<1.0。

        圖9 凌桑外分離式立交2號橋特種車輛通行過程應(yīng)變監(jiān)測結(jié)果曲線圖

        3.2.2 撓度監(jiān)測結(jié)果

        如圖10所示可知,大件運(yùn)輸特種車輛通行過程中,控制測點(diǎn)撓度值由小變大,第14 s達(dá)到最大值10.07 mm,最大撓度值

        圖10 平隴分離式立交橋特種車輛通行過程撓度監(jiān)測結(jié)果曲線圖

        如圖11所示可知,大件運(yùn)輸特種車輛通行過程中,控制測點(diǎn)撓度值由小變大,第16 s達(dá)到最大值2.83 mm,最大撓度值

        圖11 凌桑外分離式立交2號橋特種車輛通行過程撓度監(jiān)測結(jié)果曲線圖

        3.2.3 支座壓縮監(jiān)測結(jié)果

        如圖12所示可知,大件運(yùn)輸特種車輛通行過程中,1號墩支座實(shí)測最大值壓縮量為1.22 mm,車輛通過后,支座壓縮基本恢復(fù)到通行前水平,表明支座工作正常。

        圖12 凌桑外分離式立交2號橋特種車輛通行過程1號墩支座壓縮監(jiān)測結(jié)果曲線圖

        3.2.4 橋梁外觀狀況監(jiān)測結(jié)果

        經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)測檢查,在大件運(yùn)輸特種車輛通行過程及通過后,平隴分離式立交橋和凌桑外分離式立交2號橋梁體未出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫及其他異常情況。

        4 結(jié)語

        通過“荷載效應(yīng)比較法”對效應(yīng)比≥1.0的橋梁進(jìn)一步計算,對于不滿足規(guī)范要求的橋梁進(jìn)行降軸載處理后重新計算,保證大件運(yùn)輸車輛通過時橋梁結(jié)構(gòu)的安全性。對大件運(yùn)輸車輛的通行監(jiān)測表明:降軸載后單輛大件運(yùn)輸特種車輛通行過程中及通過后,橋梁強(qiáng)度及剛度滿足要求,結(jié)構(gòu)處于彈性工作狀態(tài),梁體未出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫及其他異常情況,支座壓縮基本恢復(fù)到通行前的水平,表明支座工作正常。

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