登高平台消防车（101 m 型）安全通过既有桥梁的研究

文 勇，曹江萍

（1.重庆市设计院，重庆市 400015，2.重庆市江北区城市建设发展有限公司，重庆市 400023）

0 引言

随着我国城市化迅速发展，城市人口高度集中，保障城市安全成为重要话题。火灾是威胁城市安全的重要隐患，需要配备消防系统对突发火灾进行及时应对，这其中，消防车是关键组成。消防车需要装备重要器械，满足各种跨度和高度的消防要求，登高消防车就是满足很大高度范围内的消防需求，应对高层建筑火灾问题。随着城市高层建筑建造越来越多，消防车所需要到达的高度也越大，相应的消防车的载重等级也越高。重庆市政府采购了78 m和101 m的登高平台消防车，即将列装执勤。由于该车辆无论是荷载等级还是车辆外形都显著差别于目前道路上运输的常规车辆，因此需要研究这类特种车辆通过城市道路时，桥梁结构是否存在安全隐患问题。

特殊车辆过桥需要重新进行桥梁结构安全性校核[1,2]，本文针对101 m登高消防车，在分析其车辆外形及构成的基础上，研究该特种车辆对目前中小跨径桥梁的结构响应特性，以评估这些桥梁在该特种车通行状况下荷载响应水平，保障重庆市新购特种登高平台消防车执勤通过路线上桥涵结构的安全，同时为特种登高平台消防车辆拟定具体行驶线路提供必要的技术理论支撑。

1 登高平台消防车（101 m型）的特性

101 m型登高平台消防车采用德国斯堪尼亚底盘，见图1，自重63 t，整车外形尺寸（长×宽×高）16 700mm×2 550mm×4 000mm，底盘高30 cm，主臂长70m、支臂长30m，最大延伸垂直高度99m，最有效工作外伸26.9 m，工作展开时车宽达8m。最大支腿压力300 kN，最大支撑板压力8.0 kg/cm2，使用垫板时最大支撑板压力4.2 kg/cm2。转弯半径14.25 m，停靠举升时坡度要求不得大于15°。

图1 101 m型登高平台消防车实图

该消防车的车辆轴重、轴距及轮距等基本参数见图2，由于其荷载总重63 t已经超过了规范重车的荷载标准（55 t），因此需要评估该车辆通行状况下桥梁安全是否能够满足要求。

根据该型消防车的特性，对于符合原《城市道路设计规范》(C JJ 37—90)[3]及现行最新《城市道路工程设计规范》（C JJ 37－2012）[4]道路等级的快速路、主干路及次干路，其道路（含桥梁、隧道、下穿地通道等结构物）建筑限界和转弯半径均能满足101 m型登高平台消防车的正常通行；而对于支路则建议先行调查核实(如道路标准是否过低，有无局部净空受限地段等)无误后才予以通行。

2 桥梁安全评估方法

评估该消防车通行下桥梁结构安全性是否满足要求，需要对比消防车作用下桥梁荷载效应与现有规范汽车荷载模型作用结果，如果消防车作用下的荷载效应低于规范值，则认为桥梁安全性满足要求。

按照重庆市现有常规跨线或立交桥梁结构型式，本次研究主要选取较为典型的简支梁桥(跨径分别为:5 m、10 m、20 m、30 m、40 m、50 m)、两等跨径（跨径分别为:2×15 m、2×20 m、2×30 m、2×40 m、2×50 m）及三等跨径（跨径分别为:3×15 m、3×20 m、3×30 m、3×40 m、3×50 m）连续梁桥，并分别利用《公路桥涵设计通用规范》（JTJ 021-89）、《城市桥梁设计荷载标准》（C JJ 77-98）、《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015）[5]及《城市桥梁设计规范》（C JJ 11-2011）[6]中的车队（道）荷载对桥梁结构受力较大部位进行了汽车荷载效应内力计算。同时利用重庆城市登高平台消防车的交通荷载模型分别对以上不同桥梁进行加载，计算其单车或单列荷载效应最大值分布，并根据综合对比分析结果，明确登高平台消防车通过其拟定行走路线上现状城市桥梁的基本形式。

分析中不仅要研究消防车对整体桥梁的荷载效应，还需要考虑局部轮载作用下桥面板等局部构件的安全性。

3 典型桥梁整体荷载效应分析

3.1 简支梁桥荷载效应

5～50 m简支梁桥梁单车道和两车道下消防车作用荷载效应与规范荷载效应比值分别见表1和表2，其中车辆(道)荷载效应均未考虑汽车的冲击系数、横向偏载及分布系数等，设计规范荷载为单车道或两车道，消防车则仅考虑单车通行；最新城—A级（2011）与公路Ⅰ级的纵桥向车道荷载效应相同。

表1 简支梁桥单车道荷载效应比值

表2 简支梁桥两车道荷载效应比值

可知消防车作用下单车道荷载效应基本大于规范水平，系数最大达到1.51，随着跨径增加系数降低；两车道下消防车荷载效应均低于规范水平，说明两车道或者两车道以上的整体式简支桥梁，该消防车通过没有问题。

3.2 两跨连续梁桥荷载效应

采用同样的方法分析主跨15～50 m的两跨连续梁桥车辆荷载效应，并与规范荷载模型作用结果进行对比，单车道和两车道的结果见表3和表4。设计规范荷载为单车道，消防车则仅考虑单车通行；设计规范荷载为两车道，消防车则考虑与20 t车辆形成单列车队通行。

表3 两跨连续梁桥单车道荷载效应比值

表4 两跨连续梁桥两车道荷载效应比值

可知单车道作用下消防车荷载效应显著大于现有规范值，在2×50 m跨径后基本与规范计算值相同，两车道作用下消防车荷载效应显著低于规范值，为0.8倍以下，说明两车道或者两车道以上的整体式两跨连续桥梁，该消防车通过没有问题。

3.3 三跨连续梁桥荷载效应

主跨15～50 m的三跨连续梁桥车辆荷载效应与规范荷载模型作用结果进行对比，单车道和两车道的结果见表5和表6。同样地，设计规范荷载为单车道，消防车则仅考虑单车通行；设计规范荷载为两车道，消防车则考虑与20 t车辆形成单列车队通行。

表5 三跨连续梁桥单车道荷载效应比值

表6 三跨连续梁桥两车道荷载效应比值

分析结果与两跨连续梁桥基本相同，单车道作用下消防车荷载效应显著大于规范值，而两车道下则显著小于规范计算值。

4 桥面板局部效应分析

考虑博浪涛101 m型登高平台消防车的后桥车轴集中且轴力较大，对桥梁结构的顶板横向加载效应较明显，故需作必要的研究分析，以下给出分析计算结果。

4.1 悬臂板

悬臂板主要针对箱梁的外侧挑臂结构验算。

采用汽车超20级或公路Ⅰ级荷载标准桥梁，博浪涛101 m型登高平台消防车外侧轮与箱梁腹板间距c≤0.5 m时，正常情况下可安全通行，但当c＞0.5 m时，则应对箱梁悬臂板结构进行验算。

采用城A级荷载标准桥梁，博浪涛101 m型登高平台消防车外侧轮与箱梁腹板间距c≤0.9 m时，正常情况下可安全通行，但当c＞0.9 m时，则应对箱梁悬臂板结构进行验算。

4.2 支撑板

支撑板针对箱梁箱室的桥面板结构，支撑在两边腹板上。

采用汽车超20级或公路Ⅰ级荷载标准桥梁，博浪涛101 m型登高平台消防车位于箱室跨中顶板，且箱室内净空宽度b≤5.5 m时，正常情况下可安全通行，但当b＞5.5 m时，应对箱室顶板结构进行验算。

采用城A级荷载标准桥梁，博浪涛101 m型登高平台消防车位于箱室跨中顶板，且箱室内净空宽度b≤8 m时，正常情况下可安全通行，但当b＞8 m时，应对箱室顶板结构进行验算。

5 结语

基于重庆市最新购置的101 m型登高消防车特性，研究了特殊消防车荷载对既有桥梁安全性的影响，主要研究结论如下：

（1）考虑主跨5～50 m的简支梁桥、两跨连续梁桥和三跨连续梁桥结构，消防车作用下显著大于单车道规范荷载效应，但均小于两车道规范荷载效应；

（2）该消防车对单车道桥梁应该禁止上桥通行，拟定行走路线上两车道以上健康桥梁如有条件则可考虑临时限流单列居中通行，但仍建议不与20 t以上车辆编队通行，并与其前后车辆保持15 m以上距离。

（3）对于有一定病害或用较低等级汽车荷载标准设计的桥梁，则须经单独检测、验算和专项论证通过后方可予以通行。禁止101 m型登高平台消防车在桥上停车作业。

鉴于各实体桥梁与简化模型存在差异，故以上结论仅为一般规律性研究，可供借鉴采用。

参考文献：

[1]李德升,周兆环.通过特殊车辆荷载的桥梁荷载试验应用分析[J].城市道桥与防洪,2012(1):55-57.

[2]王一娜.特种车辆通过哈龙大桥可行性分析及安全监测[D].吉林长春:吉林大学,2015.

[3]C JJ 37-90,城市道路设计规范[S].

[4]C JJ 37-2012,城市道路工程设计规范[S].

[5]JTG D60-2015,公路桥涵设计通用规范[S].

[6]C JJ 11-2011,城市桥梁设计规范[S].