預制箱梁結構橋運梁車過橋的結構影響分析研究

劉吉祥

武漢市漢陽市政建設集團有限公司 湖北 武漢 430050

1 運梁方案

運梁炮車適用于橋梁工程中橋面上的預制梁運輸，已在國內多項大型工程中應用，效果良好，既能大大提高工程的梁片運輸進度，又能節省大量的路軌和枕木，運梁炮車是由兩個獨立的運行機構（主車、副車）組成，主車由發動機、傳動系統、制動系統、液壓轉向系統及電氣系統等部分系統組成，副車由制動系統、轉向系統等部分組成，具有載重量大、操作簡便、安全可靠、維修方便、生產效率高等特點，可直接給架橋機喂梁和配合架橋機過孔[1]。

汽車運梁有如下特點：

1）適應路面狀況能力強，不用專用軌道。2）調節器速范圍大，有六個擋位，適應不同型號的架橋機喂梁。3）操作簡單，減少操作失誤的機率。4）適應坡度大，縱坡為5%，橫坡2%。5）結構簡單，安全可靠。6）自帶動力引擎，節省大量電纜電線。適應缺電的路段。

2 結構整體驗算

根據運梁方案，當200t運梁車行使在橋面上時，上部梁體結構受力為最不利。本次對25m箱梁、30m箱梁、40mT梁、45mT梁和50mT梁進行整體檢算，本次計算采用的程序為橋梁博士V3.03中的直線橋梁計算模塊進行分析，采用平面桿系理論進行分析計算。經計算所有梁體受力均滿足規范和設計要求，以下分別提供25m、30m箱梁和40m、50mT梁的計算內容如下：

2.1 25m箱梁計算

(1)計算模型，如下圖所示，簡支梁共劃分為30個有限單元。

圖1 25m箱梁結構計算模型（上）及單元劃分（下）

(2)材料參數（材料各參數按《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》 取值）。

表1 25m箱梁材料參數

(3)荷載及其它計算參數

結構重力：本次建模中考慮縱向普通鋼筋參與受力，砼容重取26KN/m3；局部溫差：按頂板升溫5度；體系溫度：整體升溫：20度，整體降溫20度；汽車荷載：運梁車特載；沖擊系數：0.2；加載齡期：28天；預應力管道摩阻系數m=0.25；預應力管道局部偏差系數k=0.0015。

(4)結構驗算

結構按部分預應力A類構件進行設計，驗算按照《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》規定進行。

1）、承載能力極限狀態驗算

圖2 最大彎矩對應抗力及彎矩（上）最小彎矩對應抗力及彎矩（下）

圖3 上緣最大、最小應力（上）下緣最大、最小應力（下）

由以上各圖可見，結構滿足承載能力極限狀態要求。

2）、正常使用極限狀態驗算

最小正應力為-1.6MPa，位于跨中附近，容許值為-2.0MPa，滿足規范要求。

2.2 30m箱梁計算

(1)計算模型，如下圖所示，簡支梁共劃分為個24個有限單元。

圖4 30m箱梁結構計算模型（上）及單元劃分（下）

(2)材料參數（材料各參數按《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》 取值）。

表2 30m箱梁材料參數

(3)荷載及其它計算參數[2]

結構重力：本次建模中考慮縱向普通鋼筋參與受力，砼容重取26KN/m3；局部溫差：按頂板升溫5度；體系溫度：整體升溫：20度，整體降溫20度；汽車荷載：運梁車特載；沖擊系數：0.2；加載齡期：28天；預應力管道摩阻系數m=0.25；預應力管道局部偏差系數k=0.0015。

(4)結構驗算

結構按部分預應力A類構件進行設計，驗算按照《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》規定進行。

1）、承載能力極限狀態驗算

圖5 最大彎矩對應抗力及彎矩（上）最小彎矩對應抗力及彎矩（下）

由以上各圖可見，結構滿足承載能力極限狀態要求。

2）、正常使用極限狀態驗算

圖6 上緣最大、最小應力（上）下緣最大、最小應力（下）

最小正應力為-1.8MPa，位于跨中附近，容許值為-2.0MPa，滿足規范要求。

2.3 40mT梁計算

(1)計算模型，如下圖所示，簡支梁共劃分為個42個有限單元。

圖7 40mT梁結構計算模型（上）及單元劃分（下）

(2)材料參數（材料各參數按《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》 取值）。

表3 40mT梁材料參數

(3)荷載及其它計算參數[3]

結構重力：本次建模中考慮縱向普通鋼筋參與受力，砼容重取26KN/m3；局部溫差：按頂板升溫5度；體系溫度：整體升溫：20度，整體降溫20度；汽車荷載：運梁車特載；沖擊系數：0.2；加載齡期：28天；預應力管道摩阻系數m=0.25；預應力管道局部偏差系數k=0.0015。

(4)結構驗算

結構按部分預應力A類構件進行設計，驗算按照《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》規定進行。

圖8 最大彎矩對應抗力及彎矩（上）最小彎矩對應抗力及彎矩（下）

由以上各圖可見，結構滿足承載能力極限狀態要求。

圖9 上緣最大、最小應力（上）下緣最大、最小應力（下）

最小正應力為+0.4 MPa，位于跨中附近，容許值為-2.0MPa，滿足規范要求。

3 結構局部計算

局部檢算主要是根據規范對箱梁和T梁的頂板進行局部計算。

3.1 箱梁局部驗算

(1)計算模型，如下圖所示，共劃分為個18個有限單元。

圖10 箱梁頂板結構計算模型（左）及單元劃分（右）

(2)材料參數（材料各參數按《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》[4]取值）。

表4 箱梁頂板材料參數

(3)荷載及其它計算參數

結構重力：本次建模中考慮橫向普通鋼筋參與受力，砼容重取26KN/m3；汽車荷載：運梁車特載；沖擊系數：0.3；加載齡期：28天。

(4) 承載能力極限狀態驗算

經計算，箱梁頂板跨中最大彎矩為51.6KN·m＜最大抗力65KN·m，裂縫最大寬度為0.149mm＜0.2mm，滿足規范要求。

當車輪在箱梁翼板最邊緣時腹板支撐處最大彎矩為78.5KN·m，大于最大抗力65KN·m，裂縫最大寬度為0.23mm＞0.20mm，不滿足規范要求，所以必須控制車輪在箱梁上行走的范圍，經計算，最外側車輪外側必須在預制箱梁翼板最外側邊緣10cm以內。

圖11 運梁車在箱梁上的可行走范圍

3.2 T梁局部驗算

(1)計算參數同箱梁。

(2)承載能力極限狀態驗算

經計算，T梁腹板支撐處最大彎矩為268.0KN·m，大于最大抗力139 KN·m，裂縫最大寬度為0.345mm＞0.2mm，不滿足規范要求，所以必須控制車輪在T梁上行走的范圍，經計算，最外側車輪外側必須在預制T梁翼板最外側邊緣50cm以內。

圖12 運梁車在T梁上的可行走范圍

4 傾覆性驗算

根據結構局部檢算中要求的運梁時運梁車最外側車輪距離翼緣板外側的距離進行傾覆性計算，如下表：

表5 運梁抗傾覆性驗算

考慮到T梁的不穩定性，應將兩片T梁的橫隔板全部連接后方能在上面運梁。

5 結語

通過對25m、30m預制箱梁及40m、50mT梁結構橋梁的運梁車過橋結構影響安全性驗算，驗證了200t運梁車對結構安全性的影響程度，指出了運梁車對結構整體強度、局部強度和傾覆性等的影響，得到了運梁車在4種預制梁式結構橋梁的運行范圍，希望對相關類似工程能夠有一定的指導借鑒作用。