超重車過橋安全性分析

殷 武

（國家知識產權局專利局專利審查協作廣東中心， 廣東 廣州 510006）

超重車過橋安全性的評定是一項復雜的工作，需要考慮不同等級的超重車車輛荷載和不同跨徑橋梁等，工作量十分的龐大。其評定的結果及可行性可為相似條件下的超重車過橋的安全性提供很有價值的參考；該文主要針對不同跨徑的空心板橋安全度進行計算，超重車的等級為224t、287t、412t 及559t 等，評估內容主要以跨中彎矩和靠近支座處梁的剪力為主。依據一次二階矩驗算點法基本原理通過高級科學計算軟件MATLAB 來仿真模擬得到不同跨徑的空心板橋在四種超重車的荷載下的安全度，結論對快速核定超載車輛或者限載車輛過空心板橋梁的安全性，同時也可以對橋梁加固的方案選定有一定的指導意義。

1 空心板橋各跨徑安全度分析

1.1 計算各工況下的荷載效應

計算超重車荷載效應采用Midas/Civil 軟件進行計算。如上用鉸接板法計算空心板橋橫向分布系數得，20m 跨徑的空心板橋在超重車軸重為224T 時的橋梁荷載效應計算，用Midas/Civil 建模計算，荷載采用移動超重車荷載對橋梁作用，從而得到由有限元計算結論跨中最大彎矩為 809.74KN.m，支座處的最大剪力為176.56KN。 以及通過MIDAS-CIVIL 建立其他跨徑空心板橋梁的模型，各跨徑空心板梁橋在各工況下荷載效應如下表。

20 16 13 10 跨徑m 特重 車 荷載T 跨中 彎矩 （KN·m） 支座 剪力 (KN) 跨中 彎矩 （KN·m） 支座 剪力 (KN) 跨中 彎矩 （KN·m）支座 剪力 (KN) 跨中 彎矩 （KN·m） 支座 剪力 (KN) 224 809.74 176.56 643.48 173.03 509.86 169.73 336.57 152.46 287 972.15 208.96 713.90 191.76 526.33 179.66 335.12 152.55 412 1186.02 253.94 810.47 220.93 584.11 199.38 371.91 169.30 559 704.18 151.12 718.02 195.72 512.13 174.81 323.03 147.05

1.2 安全性計算

超重車安全過橋安全度計算依據一次二階矩驗算點法基本原理通過高級科學計算軟件MATLAB 編程來模擬后獲得如下曲線圖。

圖1 20m板橋荷載與安全度曲線圖

圖2 16m板橋荷載與安全度線圖

圖3 13m板橋等級與安全度曲線圖

圖4 10m板橋荷載與安全度曲線圖

圖5 各跨徑空心板橋跨中彎矩安全度與荷載曲線圖 圖6 各跨徑空心板橋支座剪力安全度與荷載曲線圖

2 結論

1、由圖1-4 可見，各跨徑的空心板橋支座剪力安全性比跨中的彎矩要高，安全度在超重車荷載增大的情況下呈現出先減小后增大的趨勢，原因在于車輛荷載為559 噸超重車為六輪載的車，其分配到每排輪的荷載即輪載比287t 的超重車輪載要小，于是計算的安全度值較前者大，故而在超重車過橋時安全性時超重車的輪載是一個較為重要的參數，其值的大小關乎到橋梁的安全性與否；

2、由圖5、圖6 可知隨著橋跨的增加，其跨中彎矩和支座剪力的安全性是不斷增加的，跨徑的增加空心板橋內鋼筋密度也在提高，同時預應力鋼筋的加入對提高橋梁過橋的安全性有幫助；

3、超重車過空心板橋梁跨中彎矩和支座剪力的安全性大部分滿足不了公路橋梁結構構件截面目標安全指標的建議值3.7 和4.2 的要求，僅224t 的超重車過20m空心板橋時安全度滿足規范要求，過橋安全性高，其他跨徑的空心板橋梁必須通過超重車時必須在加固驗算后在可以通行；

4、超重車過橋時選擇更多軸多輪的車型對過橋的安全性會提高很多，建議選擇多軸多輪的車就可以達到承運更加大重量且不可拆卸的物件。