檢測小車設計在實際工程中的應用

王 健

黃岡職業技術學院建筑學院（438002）

0 引言

武漢市江漢四橋（亦稱月湖橋）是一座位于城市中心區的特大型城市橋梁，在距漢江河口4 km處跨越漢江。大橋北岸接漢口硚口路，與沿江大道、中山大道相交；南岸接漢陽琴臺路，與月湖正街相交，大橋工程全長1 126.623m。月湖橋主橋為獨塔雙索面預應力混凝土斜拉橋,江側232m主跨一跨過江，岸側邊跨布置為（75.4+34+28.6）m，主橋全長370m,見圖 1。

其中索塔為A型索塔，承臺頂面以上塔高113.5m（橋面以上塔高為98.15m）。橫梁以下為實體段，截面為6.63.3 m，橫梁以上為空心箱型段，順橋向寬6.6 m，壁厚1.0 m，橫橋向寬3.3m，壁厚0.7m。索塔兩側扇形布置26對拉索，主跨梁上索距為8m，邊跨梁上索距為3.4～8m。在索塔錨固區段布置預應力鋼筋，并使預應力呈閉合環形，傳遞斜拉索的索力。主梁設計為預應力混凝土箱型梁:主跨為開口箱型斷面，邊跨為閉合箱型斷面或實體梁段。梁高2.2m，全寬23.5 m。江側主跨（232 m）和岸側第一跨（75.4m）為薄壁箱型截面，岸側第二跨（34m）、第三跨（28.6m）為實體截面。

月湖橋建成已使用多年,為保證月湖橋的正常運營和結構安全性，有必要制作橋梁檢查小車方便對橋體進行檢查。

1 “[”形檢測小車設計方案

在主橋部分設計6套檢查車。整個小車采用桁架式角鋼車身、錨固限位裝置、牽引移動系統組成。采用螺栓、焊接共同作用的連接方式。對L形轉角處進行局部加強。

1.1 車身設計

月湖橋為獨塔雙面預應力混凝土斜拉橋。拉索錨固端離梁側 750 mm，梁側高912.8 mm，其中下錨頭最大尺寸1 480×1 280×746.3×740mm。

由于實際條件的限制,并在節約成本的前提下最大程度的利用空間方便對梁體的檢查，車身采用Q235L70×6角鋼拼接而成,車身高4 100mm上架長1750mm，下架2 500mm。小車自重1 200 kg，設計荷載800 kg。設計最大拉力為84 694.9 N、壓力為61 563.7 N。角鋼截面面積:A=804mm2,最大應力 σ=105.4 MPa＜[σ]=216.19 MPa 滿足要求。 長細比:λx=68.3，λy=77.95＜[λ]=150 滿足要求。

1.2 連接設計

由于月湖橋路面情況復雜多變，小車工作是結構受力不穩定，為保證結構安全特小車采用螺栓、焊接協同作用的連接方式。

1.2.1 螺栓計算

1.2.2 焊縫計算

焊縫示意見圖2。小車靜載設計值N=84 694.9 N，節點板厚度6mm，材料Q235，焊條采用E43角焊縫強度設計值=160 n/mm2,最小焊角尺寸hf,min=3.68mm，角鋼肢尖處hf,max=5～4mm，角鋼肢背處hf,max=7.2mm，焊角尺寸都取5mm。N1=k1N=49 683.9 N，N2=k2N=21 293.1 N。焊縫計算長度:肢背lw1=104.4，肢尖lw2=44.7。最小焊縫長度為:8hf=40 mm，最大焊縫長度為:60hf=300mm。焊縫滿足要求。則實際長度l1=lw1+2hf=114.4，焊縫取 120mm，l2=lw2+2hf=54.7，焊縫取 60mm。

1.3 節點設計

由于小車形狀及受力的特殊性，在小車“L”轉角處容易出現較大的扭矩，對結構的穩定及安全性有很大的影響。特對上下轉角節點進行局部加強。對上節點用厚10mmQ235鋼板進行加強，下節點由于受力較大，采用安裝鋼板和斜拉桿進行加強。上節點示意圖見圖3，下節點示意圖見圖4。

1.4 移動系統設計

小車采用移動滑輪設計。在梁側安裝兩排鋼滑道，滑道采用[160×63×6.5/10槽鋼墊底用L50×6角鋼作為限位裝置。在小車上安裝兩排滑輪,其中橋外側滑輪為定位輪內側滑輪為穩定輪。材料為鑄鐵+PU，內有加強骨，鑄鐵與PU厚度均為10mm以上，輪徑為6寸（150mm），輪寬為64mm。部件由底板、轉盤、支架、剎車件組成，底板厚12mm。承載力為1 000 kg/個。采用4套卷揚機帶動各組小車移動工作。移動裝置設計見圖5。

2 結構設計計算

2.1 計算模型

采用MIDAS有限元程序進行計算分析。

1）車身模型計算。采用桁架單元模擬車身，板單元模擬節點板。加載時在小車最不利位置施加800 kg荷載。最大軸力出現在38號單元，最小軸力出現在138單元，最大位移4.21 cm。計算結果滿足要求。

2）節點模型計算。節點板采用實體單元，邊界條件采用車身模擬。各各節點邊界條件取值見表1。計算結果表明：最大應力出現在3號單元，最小應力出現在94單元。最大變形量1.32mm。結構滿足要求。

表1 各節點邊界條件取值

2.2 分析結果

小車在最不利荷載下，最大變形量為8.259mm，最大拉應力與最大壓應力均小于Q235的許用應力[λ]。拉桿最大拉力:84 694.9 N,最大壓力:61 563.7N,小于允許拉力188 940N。結構滿足穩定要求。

3 結語

武漢月湖橋檢查小車設計結構簡單、施工方便、經濟適用、操作安全，對今后橋梁檢查提供方便，可供以后類似工程借鑒。

[1]中國路橋集團.公路橋涵施工技術規范[M].北京:人民交通出版社,2001.

[2]劉士林,梁智濤,侯金龍,等.斜拉橋[M].北京:人民交通出版社,2002.

[3]王伯惠.斜拉橋結構發展和中國經驗[M].北京:人民交通出版社,2003.