超重车过桥安全性分析

殷 武

（国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心， 广东 广州 510006）

超重车过桥安全性的评定是一项复杂的工作，需要考虑不同等级的超重车车辆荷载和不同跨径桥梁等，工作量十分的庞大。其评定的结果及可行性可为相似条件下的超重车过桥的安全性提供很有价值的参考；该文主要针对不同跨径的空心板桥安全度进行计算，超重车的等级为224t、287t、412t 及559t 等，评估内容主要以跨中弯矩和靠近支座处梁的剪力为主。依据一次二阶矩验算点法基本原理通过高级科学计算软件MATLAB 来仿真模拟得到不同跨径的空心板桥在四种超重车的荷载下的安全度，结论对快速核定超载车辆或者限载车辆过空心板桥梁的安全性，同时也可以对桥梁加固的方案选定有一定的指导意义。

1 空心板桥各跨径安全度分析

1.1 计算各工况下的荷载效应

计算超重车荷载效应采用Midas/Civil 软件进行计算。如上用铰接板法计算空心板桥横向分布系数得，20m 跨径的空心板桥在超重车轴重为224T 时的桥梁荷载效应计算，用Midas/Civil 建模计算，荷载采用移动超重车荷载对桥梁作用，从而得到由有限元计算结论跨中最大弯矩为 809.74KN.m，支座处的最大剪力为176.56KN。 以及通过MIDAS-CIVIL 建立其他跨径空心板桥梁的模型，各跨径空心板梁桥在各工况下荷载效应如下表。

20 16 13 10 跨径m 特重 车 荷载T 跨中 弯矩 （KN·m） 支座 剪力 (KN) 跨中 弯矩 （KN·m） 支座 剪力 (KN) 跨中 弯矩 （KN·m）支座 剪力 (KN) 跨中 弯矩 （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 安全性计算

超重车安全过桥安全度计算依据一次二阶矩验算点法基本原理通过高级科学计算软件MATLAB 编程来模拟后获得如下曲线图。

图1 20m板桥荷载与安全度曲线图

图2 16m板桥荷载与安全度线图

图3 13m板桥等级与安全度曲线图

图4 10m板桥荷载与安全度曲线图

图5 各跨径空心板桥跨中弯矩安全度与荷载曲线图 图6 各跨径空心板桥支座剪力安全度与荷载曲线图

2 结论

1、由图1-4 可见，各跨径的空心板桥支座剪力安全性比跨中的弯矩要高，安全度在超重车荷载增大的情况下呈现出先减小后增大的趋势，原因在于车辆荷载为559 吨超重车为六轮载的车，其分配到每排轮的荷载即轮载比287t 的超重车轮载要小，于是计算的安全度值较前者大，故而在超重车过桥时安全性时超重车的轮载是一个较为重要的参数，其值的大小关乎到桥梁的安全性与否；

2、由图5、图6 可知随着桥跨的增加，其跨中弯矩和支座剪力的安全性是不断增加的，跨径的增加空心板桥内钢筋密度也在提高，同时预应力钢筋的加入对提高桥梁过桥的安全性有帮助；

3、超重车过空心板桥梁跨中弯矩和支座剪力的安全性大部分满足不了公路桥梁结构构件截面目标安全指标的建议值3.7 和4.2 的要求，仅224t 的超重车过20m空心板桥时安全度满足规范要求，过桥安全性高，其他跨径的空心板桥梁必须通过超重车时必须在加固验算后在可以通行；

4、超重车过桥时选择更多轴多轮的车型对过桥的安全性会提高很多，建议选择多轴多轮的车就可以达到承运更加大重量且不可拆卸的物件。