大件運(yùn)輸過(guò)橋技術(shù)研究

摘要：大件運(yùn)輸在陸運(yùn)時(shí)常見(jiàn)的一個(gè)難題就是過(guò)橋，遇到橋梁時(shí)要根據(jù)運(yùn)輸設(shè)備重量和車(chē)輛輪軸分布狀況校核橋梁的通行能力。本文以施工實(shí)例介紹一種全新的大件運(yùn)輸過(guò)橋技術(shù)，比以往加固橋梁的做法更加便捷。

關(guān)鍵詞：液壓頂升塔；橋梁；大件運(yùn)輸；通行

1 概述

本文以深能合和電力(河源)有限公司河源電廠1#機(jī)組主變壓器運(yùn)輸實(shí)例，介紹在運(yùn)輸過(guò)程中經(jīng)過(guò)一座橋梁時(shí)方案論證及選擇。根據(jù)運(yùn)輸車(chē)輛工況校核橋梁通行能力，若不能滿(mǎn)足通行要求需加固橋梁，這樣勢(shì)必增加運(yùn)輸成本和施工工期，而且費(fèi)用投入可重復(fù)利用率不高，而本次吊運(yùn)過(guò)橋新技術(shù)實(shí)施，有效地節(jié)約成本和縮短工期。

2 運(yùn)輸方案研究

2.1橋梁概況

橋梁名稱(chēng)藍(lán)田橋，標(biāo)志限載13t，經(jīng)過(guò)測(cè)量橋面寬9.2m，行車(chē)道寬7.2m。主要結(jié)構(gòu)尺寸如圖1：

2.2方案論證

主變壓器重289t，外形尺寸為：9360mm×3440mm×4835 mm，根據(jù)設(shè)備重量選擇運(yùn)輸車(chē)輛。

方案一：選擇12×3軸線400t工況液壓全掛車(chē)，車(chē)輛外形尺寸：18570mm×4810mm×1080mm。(如圖2)

結(jié)論：根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)和橋梁的實(shí)際情況，橋梁無(wú)法滿(mǎn)足此種運(yùn)輸工況，不可行。

方案二：采用橋式運(yùn)輸車(chē)進(jìn)行運(yùn)輸，將重量分配至2輛12×2軸線工況液壓全掛車(chē)上，以降低車(chē)輛軸載。分析計(jì)算如下(見(jiàn)圖3)：

2.2.1本拱橋石材強(qiáng)度等級(jí)按MU30考慮，軸心抗壓強(qiáng)度f(wàn)cd=7.95MPa，彎曲抗拉Ftmd=0.55MPa。砂漿考慮為M5，那么塊石砂漿砌體的軸心抗壓強(qiáng)度為2.37MPa。彎曲抗拉強(qiáng)度為0.042MPa。直接抗剪強(qiáng)度0.052MPa。計(jì)算剪力時(shí)，摩擦系數(shù)取0.6.整體抗壓彈性模量按4000MPa考慮。

藍(lán)田橋?qū)傩?，安全等?jí)為三級(jí)。結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ0=0.9。本橋跨度較小，寬跨比為0.58，可以不考慮平面的穩(wěn)定問(wèn)題。本橋原設(shè)計(jì)為無(wú)鉸拱，由于拱腳為砌體，在計(jì)算穩(wěn)定性能時(shí)，認(rèn)為其對(duì)拱身的嵌固作用介于二鉸拱和無(wú)鉸拱之間，故：L0=[（0.36+0.54）/2]*La=0.45*17.5=7.88m（La為拱軸線長(zhǎng)度）。矢跨比β=3.25/15.78=0.206；

如果暫不考慮空腹拱，并假設(shè)軸線為懸鏈線，則拱軸系數(shù)m=gj/gd=4.73/1.71=2.77

需要注意的是，以上計(jì)算結(jié)果是基于實(shí)腹拱橋的假設(shè)基礎(chǔ)上的，鑒于實(shí)際空腹拱橋的影響，可以認(rèn)為此時(shí)拱腳的豎直反力應(yīng)該打一個(gè)0.7的系數(shù)（即認(rèn)為實(shí)際拱上挖空體積占實(shí)腹拱橋體積的30%）。則此時(shí)

計(jì)算寬度按4.8m考慮，那么抗彎慣性矩I=4.8*0.7^3/12=0.1372m4

截面抵抗矩W=I*2/0.7=0.392m3

截面回轉(zhuǎn)半徑Rw=0.7/sqrt（12）=0.2021m

2.2.2 載荷組合 S=0.9*（1.2Sd+1.4Sq）拱腳

最大負(fù)荷彎矩情況N=0.9*（1.2*2731+1.4*707）=3840KN

M=0.9*（1.2*（-212）+1.4*（-501））=-860KNm

最大正彎矩情況

N=0.9*（1.2*2731+1.4*380）=3428KN

M=0.9（1.2*（-212）+1.4*（516））=421KNm

ex=0.1228 φx=0.488 Nr=φAfcd=3886

最大軸力情況

N=0.9*（1.2*2731+1.4*1505）=4845KN

M=0.9（1.2*（-212）+1.4*0）=229KNm

ex=0.0473 φx=0.6988 Nr=5565KN

最大剪力

N=0.9*（1.2*2731+1.4*707）=3840KN

M=0.9（1.2*（-112）+1.4*（-244））=-428KNm

Qr=4.8*0.7*0.053E3+0.6*3840/1.4=1820KN滿(mǎn)足要求

1/4跨的位置最大正彎矩情況

N=0.9*（1.2*1702+1.4*417）=2364KN

M=0.9（1.2*（130）+1.4*（351））=582KNm

ex=0.2462 偏心矩的限值為0.7*0.35=0.2425m有點(diǎn)大 φx=0.1903

Nr=φAfcd=1515KN 不滿(mǎn)足要求

拱頂位置最大正彎矩情況

N=0.9*（1.2*1625+1.4*500）=2385KN

M=0.9（1.0*（-30）+1.4*（279））=325KNm

ex=0.1365偏心矩的限值為0.7*0.35=0.2425mφx=0.448Nr=φAfcd=3567KN滿(mǎn)足要求

結(jié)論：通過(guò)以上的驗(yàn)算，拱腳及1/4跨位置不能滿(mǎn)足要求，橋梁需要加固。經(jīng)初步核算，需將原來(lái)的橋面刨除，采用300mm厚雙層鋼筋混凝土橋面裝鋪，處理范圍為車(chē)輛行車(chē)道全寬，長(zhǎng)26m。橋梁加固費(fèi)用高，工期長(zhǎng)；給當(dāng)?shù)卮迕駧?lái)諸多不便，加固方案不為首選方案。

方案三：將主變壓器的重量分配到橋梁兩頭的橋墩上，不直接讓橋拱受力。根據(jù)此思路，采用液壓頂升塔和軌道梁組成的吊裝系統(tǒng)，先將主變吊起，再平移到橋梁的另一頭裝車(chē)。這樣就很好地避免了橋梁的直接承載（見(jiàn)圖4）。

結(jié)論：通過(guò)液壓頂升塔系統(tǒng)將主變壓器吊運(yùn)過(guò)橋，橋梁拱頂不直接承載，可以很好地保證橋梁的安全性。但也會(huì)給當(dāng)?shù)鼐用駧?lái)一定的困擾，但相對(duì)橋梁加固來(lái)說(shuō)，施工工期大大縮短。

2.3方案確定

經(jīng)過(guò)以上三個(gè)方案的對(duì)比，方案一二都不能滿(mǎn)足承載車(chē)輛直接通行，需要加固橋梁。從施工工期及成本上考慮，方案三最佳；同時(shí)方案三的實(shí)施對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦挠绊懽钚。赃x擇方案三：采用液壓頂升塔系統(tǒng)。

3方案實(shí)施

3.1施工難度

3.1.1整個(gè)液壓頂升塔系統(tǒng)布置，需要封路；如何在不影響當(dāng)?shù)鼐用裆畹那疤嵯?，有效便捷地將施工工具布置完，這是施工的一大難題。

解決方法：通過(guò)當(dāng)?shù)亟痪块T(mén)現(xiàn)場(chǎng)維持秩序，定時(shí)開(kāi)路放行。這樣能很好地保證當(dāng)?shù)鼐用竦恼Ｉ睿瑫r(shí)也保證了施工。

3.1.2施工工期不能太長(zhǎng)，長(zhǎng)時(shí)間道路的半封閉狀態(tài)也會(huì)給當(dāng)?shù)鼐用駧?lái)不便，如何保證在三天內(nèi)完成整個(gè)吊運(yùn)系統(tǒng)布置、吊運(yùn)、拆卸工作，這是施工的另一大難題。

解決辦法：采取三班倒，24小時(shí)不間斷作業(yè)。這樣很好地解決了施工進(jìn)度問(wèn)題。

3.2具體實(shí)施

根據(jù)圖５具體布置整個(gè)液壓頂升塔系統(tǒng)。

主變吊運(yùn)時(shí)，布置該頂升塔專(zhuān)用軌道梁時(shí)跨距約為22m，將梁的受力視為兩端點(diǎn)的簡(jiǎn)支梁模型，如下圖所示，C、D點(diǎn)分別表示頂升塔在梁上的位置（前后兩塔的間距定為5.7m），C、D的中心與AB點(diǎn)中心重合時(shí)有最大彎矩，C點(diǎn)受力為：F=3635.8/（4×2）=454.5kN

梁自重為q=15kN/m，故：

RA=454.5+15×22/2=619.5（kN）

V1= RA=619.5kN

MMax= RA×lAC+q×lAB2/8=619.5×8.15+15×222/8=5956.425kN·m

強(qiáng)度校核：

彎曲應(yīng)力σ1= MMax/Wz1=5956.425×106/（59833.23×103）=99.5（MPa）＜[σ]=265MPa（滿(mǎn)足）

剪切應(yīng)力τ1 =(V1×Sz1)/( Iz1×tw1) =（619.5×103×37861.25×103）/(4786658.33×103×35×2)=70（MPa）<[τ]=155 MPa（滿(mǎn)足）

折算應(yīng)力： =156.8 MPa <1.1[σ]=291.5 MPa（滿(mǎn)足）

軌道梁的撓度及監(jiān)測(cè)

動(dòng)載荷產(chǎn)生的撓度y1=-619.5×8.15×(3×222-4×8.152) ×105/(24×210×4786658.33)=-24.8(mm)（軌道撓度監(jiān)測(cè)數(shù)值）

軌道自重產(chǎn)生的撓度y2=-5×15×224×105/（384×210×4786658.33）=4.55(mm)

故軌道梁撓度為ymax= y1+ y2=-29.35(mm)

相對(duì)撓度：29.35mm/22m=1/749<1/700，滿(mǎn)足要求。

4 社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益

主變壓器安全順利通過(guò)橋梁，為整個(gè)主變壓器運(yùn)輸贏得了寶貴時(shí)間，保證了施工進(jìn)度；同時(shí)展示了我司雄厚的大件運(yùn)輸實(shí)力，此過(guò)橋技術(shù)也為國(guó)內(nèi)首次嘗試，為今后的大件運(yùn)輸提供了寶貴的借鑒經(jīng)驗(yàn)。