大件運(yùn)輸車輛橋梁通行能力研究

文/張斌

引言：

大件運(yùn)輸車輛屬于長途運(yùn)輸車輛，運(yùn)輸過程中也具有一定的特點。在傳統(tǒng)的橋梁構(gòu)建中，大量的大件車輛密度較高的情況進(jìn)行集體運(yùn)輸，橋梁會出現(xiàn)一定的運(yùn)輸問題，為了規(guī)避此類問題，我國有關(guān)部門設(shè)定了新的規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)。

一、大件運(yùn)輸給橋梁帶來的安全問題和研究意義

（一）大件運(yùn)輸給橋梁帶來的安全問題。當(dāng)前社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，促使我國大件運(yùn)輸項目的不斷增多，在此過程中怎樣確保道路運(yùn)輸安全問題成為最為棘手的問題。

（二）通行能力研究意義

當(dāng)前我國車輛總重可以達(dá)到150000kg，但是運(yùn)輸?shù)臉蛄河捎诠に嚭湍甏?、?biāo)準(zhǔn)、類型的不同，自身技術(shù)支持情況也出現(xiàn)了較大的差異，此過程中限載的噸位也出現(xiàn)了一定差異性，一般情況下現(xiàn)在噸位在15000kg～55000kg之間，但是當(dāng)前運(yùn)輸車輛的承載能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了道路橋梁實際承載能力。在橋梁上有超載行駛車輛，需要通過橋梁的特殊結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢驗，以特殊的手段進(jìn)行稱重，以此確保車輛是否符合實際同行標(biāo)準(zhǔn)，從而保證實際工作需求[1]。

二、大件車輛橋梁通行能力計算

（一）橋梁技術(shù)現(xiàn)狀和等級。當(dāng)前我國對于超限運(yùn)輸車輛本身出臺了管理規(guī)定，針對管理規(guī)定內(nèi)容中，第三章十八條明確規(guī)定了橋梁在使用過程中不可超載。具體內(nèi)容以公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)定為基礎(chǔ)，其中將橋梁分為了五個等級和類別。對于一類橋梁而言，整體承載能力要與橋面行車的各方面條件相匹配；對于二類而言，橋梁的承載能力要與實際設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)相匹配；對于三類而言，承載能力可以比設(shè)計的范圍小百分十以內(nèi)，同時橋面在使用過程中不得出現(xiàn)任何不舒適情況；針對于四類而言，承載能力比值范圍應(yīng)該在百分之十到百分之二十五之間；對于五類而言，整體承載值要比設(shè)計降低了百分之二十五。綜上所述，只有一類和二類橋梁的承載能力較為良好。

（二）綜合計算方式。承載能力需要通過一定的計算方式對其進(jìn)行計算，具體計算思路如下文所示：首先是大件車效應(yīng)要小于設(shè)計效應(yīng)，在橋梁處于完好狀態(tài)下，整體承載能力達(dá)到了設(shè)計抗力，此時可以判定大件運(yùn)輸車輛同行，我們也將其定義成為A類。其次是大件車效應(yīng)大于設(shè)計效應(yīng)，此類橋梁將其歸納為B類，此時如果有大件車進(jìn)行同行，需要精確計算，其中還需減去病害對橋梁的影響力，以此對橋梁的安全性進(jìn)行定量控制。B類橋梁按照承載能力還可劃分為三個小類別，每一類別的計算方式整合應(yīng)用形成了綜合計算的方法。

（三）動態(tài)跟蹤監(jiān)測方法。動態(tài)跟蹤監(jiān)測方法的前提條件是確保綜合計算方法的有效性，在此過程中監(jiān)測和檢測工作需要同時運(yùn)行，以此確保橋梁在大件車輛通行時，仍然可以正常運(yùn)行。但是在橋梁實際承載力評估過程中，所得到的標(biāo)準(zhǔn)未必符合實際的同行標(biāo)準(zhǔn)，所以應(yīng)該以無明顯折減為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判斷[2]。

（四）典型橋梁運(yùn)算。為了更好的說明綜合算法的運(yùn)用，以下進(jìn)行舉例說明。首先收集橋梁的基本信息資料。其中跨徑為8m+13m+8m，其中主要的承載結(jié)構(gòu)為空心板梁，下部的結(jié)構(gòu)以樁柱式橋墩和重力式橋臺為基礎(chǔ)。涉及到的材料和各項參數(shù)如表1所述。

三、運(yùn)輸過程中橋梁安全監(jiān)測技術(shù)

（一）橋梁病害劣化監(jiān)測方法。隨著城市發(fā)展建設(shè)步伐的加快，大件運(yùn)輸工作逐漸增多，比如說變電站設(shè)備或者大型機(jī)組設(shè)備，在運(yùn)輸?shù)倪^程中會通過隧道進(jìn)行運(yùn)輸，此類運(yùn)輸給道路橋梁帶來了一定影響，為了規(guī)避此類問題，相關(guān)運(yùn)輸人員需要做好前期準(zhǔn)備，并且保證前期準(zhǔn)備充足降低，運(yùn)輸過程中可能出現(xiàn)的問題和影響。

（二）橋梁整體剛度評估分析方法。隨著城市基礎(chǔ)建設(shè)的不斷完善，公路大件運(yùn)輸車輛不斷增多，并且走進(jìn)常態(tài)化和高頻化，此時道路的等級劃分為大件運(yùn)輸工作的數(shù)據(jù)分析提供了幫助，它可以直接解決車輛運(yùn)輸過橋的安全檢測問題。一般情況大件運(yùn)輸主要指的是比常規(guī)車輛超載超重的車輛，并且在長寬高方面都做了特殊處理的，而且車上運(yùn)輸?shù)囊彩遣豢梢圆鹦兜呢浳铩Ｈ鐦蛄簞偠入y以達(dá)到要求，極容易導(dǎo)致車輛在運(yùn)輸過程中誘發(fā)風(fēng)險，影響橋梁壽命。橋梁整體剛度評估主要目的是為了對結(jié)構(gòu)的整體特性量進(jìn)行確定。如果結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了損傷，結(jié)構(gòu)頻率就會發(fā)生變化，剛度會隨之降低，結(jié)構(gòu)承載能力就會下降。此特性的測量需要減少誤差，以此判斷具體特性是否符合實際的承載標(biāo)準(zhǔn)。在此過程中如果光憑認(rèn)為進(jìn)行觀測檢查，自身承載力的判斷很難與實際相符合，此時如果梁體的關(guān)鍵部分出現(xiàn)了問題，則需要通過預(yù)判的形式對其進(jìn)行判斷。主要判斷方向有以下兩種，首先是對正常情況下橋梁的裂縫惡化情況進(jìn)行分析，其次是在大件車輛運(yùn)營過程中對橋梁的裂縫情況進(jìn)行分析[3]。

四、橋梁實時監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)

（一）橋梁概況。用楊高南路匝道橋作為案例，此橋梁有連續(xù)的彎箱梁進(jìn)行支持，匝道梁的寬度在十二米到十五米之間，底板寬度在五米到八米之間，頂板厚度在二十厘米左右。其中支撐出需要對其進(jìn)行加厚，加厚到五十五厘米。在具體勘探的過程中相關(guān)檢查人員發(fā)現(xiàn)U3聯(lián)側(cè)向位移較為明顯，在橋墩擋塊部分也出現(xiàn)了掉落情況，此類情況一共在兩個位置出現(xiàn)，一個是NE06-2，另一個是NE07-2。初步觀測后發(fā)現(xiàn)梁箱仍然有位移問題發(fā)生，為了確保安全問題需要在重點位置安裝監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，以此提高安全控制力度。

（二）監(jiān)測內(nèi)容及測點布置。由于匝道上部分結(jié)構(gòu)是連續(xù)彎箱梁，此類別最大的問題是溫度效應(yīng)和汽車離心力的問題，在兩項影響因素的作用下，導(dǎo)致了下部分結(jié)構(gòu)的不斷側(cè)移，因此在荷載力的作用下，導(dǎo)致了橫向抗力逐漸不穩(wěn)定的情況發(fā)生。根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)特點和現(xiàn)狀我們可以分析出，上部結(jié)構(gòu)缺陷問題需要監(jiān)測系統(tǒng)的支持，才可完善此項工作。通過監(jiān)測系統(tǒng)的實施監(jiān)測完善連續(xù)彎箱梁位移趨勢的分辨，還可通過設(shè)置相應(yīng)的預(yù)警閾值對監(jiān)測工作進(jìn)行支持，以此達(dá)成結(jié)構(gòu)的安全問題。

（三）數(shù)據(jù)采集及傳輸系統(tǒng)。當(dāng)前我國數(shù)據(jù)的采集系統(tǒng)可以選擇兩種類別的傳感器進(jìn)行工作，其中一種是光纖光柵式，另一種是電阻電流式。傳感器的選擇要針對現(xiàn)場實際情況進(jìn)行選擇。針對跨度特點和傳感器特點，盡可能選擇分布式服務(wù)器進(jìn)行操作。在數(shù)據(jù)采集的過程中相關(guān)操作人員還應(yīng)該事先設(shè)定測量周期，為后續(xù)自動采集工作提供幫助，并且將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，通過數(shù)字信號對其進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并且將其進(jìn)行儲存，以此向主機(jī)進(jìn)行輸入。監(jiān)控主機(jī)也要根據(jù)實時數(shù)據(jù)對檢驗工作進(jìn)行在線監(jiān)測，通過數(shù)據(jù)的變化將其導(dǎo)出數(shù)字自建的數(shù)據(jù)庫當(dāng)中[4]。

（四）數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。為了更好地實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的穩(wěn)定性，保持人性化的管理特點，相關(guān)管理人員需要結(jié)合各類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存和管理，在實際應(yīng)用中整個監(jiān)測數(shù)據(jù)庫的類型可以被劃分成為四個大方向，具體如下文所述：系統(tǒng)參數(shù)數(shù)據(jù)庫、結(jié)構(gòu)信息數(shù)據(jù)庫、原始數(shù)據(jù)庫、處理后數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)軟件要具備實施監(jiān)測的需求，還需要保證可視化的程度，達(dá)成人機(jī)交互界面的需求。首先是登錄系統(tǒng)，通過賬號密碼進(jìn)入系統(tǒng)。然后設(shè)置主菜單說明，其次是數(shù)據(jù)查詢功能，再次是告警管理，最后是數(shù)據(jù)報表內(nèi)容。

（五）綜合評估系統(tǒng)。綜合評估系統(tǒng)需要通過軟件來實現(xiàn)。此軟件可以在電腦操作系統(tǒng)平臺中進(jìn)行實現(xiàn)，在實現(xiàn)過程中可以對數(shù)據(jù)和橋梁的健康情況進(jìn)行分析，以此分析出符合實際需求的評估報告。首先是監(jiān)測系統(tǒng)預(yù)測模塊分為初級預(yù)警和二級預(yù)警，初級預(yù)警對差值進(jìn)行判斷，二級預(yù)警包含了預(yù)報內(nèi)容。其次是多用戶服務(wù)和數(shù)據(jù)顯示，在此過程中分別設(shè)置了最高權(quán)限、次高權(quán)限和最低權(quán)限。最高權(quán)限可以對系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行改變，次高權(quán)限可以對檔案數(shù)據(jù)信息進(jìn)行查看，并且提出監(jiān)測建議，最低權(quán)限用戶可以對網(wǎng)址進(jìn)行瀏覽，還可以在線對傳感器的數(shù)值進(jìn)行判斷[5]。

結(jié)論：

綜上所述，本文結(jié)合大件車輛運(yùn)輸過橋項目對橋梁自身的安全性能進(jìn)行了分析和評估，首先如果在實際運(yùn)輸過程中，運(yùn)輸內(nèi)容必須要通過此橋梁，并且必須走此趟運(yùn)輸路線時，相關(guān)道路橋梁設(shè)計人員應(yīng)該結(jié)合此類問題，適當(dāng)對橋梁的進(jìn)行加固，確保在遇到此類問題時，可以滿足實際運(yùn)輸需求。其次是安全監(jiān)測方法問題，設(shè)備和手段常規(guī)可靠，但是在應(yīng)用過程中需要大量的人力對其進(jìn)行支持，為了減少人力的支持，需要結(jié)合現(xiàn)代化發(fā)展技術(shù)，盡可能應(yīng)用無聲傳感器，加大研究力度，確保整體的管控效果。為了更好的實現(xiàn)此項工作，相關(guān)研究人員還需結(jié)合長期數(shù)據(jù)傳輸內(nèi)容和戶外傳感器進(jìn)行深化，通過進(jìn)一步實踐積累經(jīng)驗，以此滿足相應(yīng)的需求，確保此項工作的實行。

引用出處

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