大型设备运输液压挂车通行钢桥承载能力计算

申世杰

(二重(德阳)重型装备有限公司，四川618000)

在电站建设现场，或在偏远山区，或在抢修路段，在使用液压挂车运输大件设备的过程中，常会遇到装配式钢桥(也叫贝雷桥，简称钢桥)，有的钢桥是建设工程中的临时桥梁，有的是半永久或永久性交通设施，限重标识多种多样，总之，没有适用于液压挂车转载方式的标识。如何判断载货液压挂车能否通行，或者如何采用合适的方式装载能顺利通行钢桥，如果需要新建或改造钢桥哪种结构可满足运输要求？通过详细介绍钢桥结构以及大型设备运输液压挂车通过装配式公路钢桥的验算方法，为钢桥极限承载能力提供了判断方法，为液压挂车顺利通行提供参考。

1 国内钢桥种类及现状

目前国内常见钢桥按桁架(贝雷片)尺寸可分为两种，即321型和200型。321型和200型桁架尺寸(长×宽×高)分别为3 m×0.17 m×1.5 m，3.048 m×0.17 m×2.134 m，桁架高度是两种钢桥的主要区别。321型钢桥是20世纪60年代开发的一种可分解的、能快速(人工)架设的钢桥，主要用于各种车辆通过江河、沟谷等障碍，并可在危桥、断桥上架设桥上桥及道路抢修时应急使用的制式桥梁。在军事运输、抢险救灾、边境自卫反击、国际维和行动等应急交通保障中发挥了重要作用。长期使用后发现321钢桥存在许多需要解决的问题：如木桥面易损、双层架设不方便、承载力不足、桥面较窄、疲劳寿命较低等。2000年后，我国开始研制200型钢桥，200型钢桥主要部件见图1。2003年定型了新一代钢桥200型钢桥，该型钢桥结构更加合理，行车宽度由原3.7 m增加至4.2 m，承载能力、桥梁刚性和抗疲劳性能方面都显著提高，由于采用了英制标准，国际通用性更强。由于321钢桥的保有量较大，目前两种钢桥的应用都很常见。目前在用的321型钢桥已改用钢制桥面板，为了克服横梁承载力不足的问题，多半采取了增设横梁的措施，区别两种钢桥的最好方法仍是测量桁架高度。

图1 200型钢桥主要部件示意图Figure 1 Main components of 200 type steel bridge

2 钢桥结构形式及组合形式计算

2.1 钢桥结构

为适应不同荷载和跨径变化，321型钢桥桁架组合可取10种相应的变化，即单排单层(SS)、双排单层(DS)、三排单层(TS)、双排双层(DD)、三排双层(TD)以及在上述5种组合的上、下弦杆上增设加强弦杆的5种形式，见图2。200型取消了4种双层结构，增加了四排单层(QS)和四排单层加强(QSR)，所以200型共8种组合结构。200型三排单层钢桥断面图见图3。

图2 321型钢桥桁架组合形式Figure 2 Combination form of 321 type steel bridge truss

图3 200型三排单层钢桥断面示意图Figure 3 Cross section of 200 type steel bridge with triplex row monolayer

2.2 常见钢桥的组合形式计算

尽管对钢结构许用应力所取的安全系数不高(约1.26)，考虑载荷简化(将单车总重简化为集中载荷)、计算冲击载荷、车道偏载、疲劳损伤等因素后，安全系数相应叠加，而液压挂车的特点是载荷分布均匀(无论纵向还是横向)，减震效果好，行驶速度慢，车辆较宽，通行频次少等，相应可以不考虑或少考虑一些普通车辆必须考虑的因素，在严格控制下，充分挖掘钢桥的承载潜力。

利用简支梁的计算模型，考虑弯矩和剪力条件下，针对国内保有量较大的水工窄系列液压挂车，对常见钢桥的组合形式分别进行计算，以桁架极限承载能力为基础，得出车辆所能装载的最大重量以及相应的车辆轴数，钢桥液压挂车极限通行速查表见表1～表6。鉴于常用钢桥的行车宽度在3.7～4.2 m，只考虑2纵列型式，未考虑3纵列和4纵列等横向拼接型式；由于轴重不同，桥梁的受力条件不同，所以，分别选取了3种标准轴重(10 t、15 t、20 t)进行计算。

表中“最大货重”指所装载的货物重量，不含车辆自重，其右侧数据为对应装载车辆的轴数，默认为全挂车单独过桥，牵引车不在同跨或使用卷扬牵引。计算中未考虑冲击，且为极限载荷，故通行前提：桥梁状态良好、桥面平整，限速5 km，居中行驶，不变速、不刹车。

3 应用实例

3.1 列车型标准轴重液压挂车判断法

列车型即上海水工窄系列车型，当其装载轴重或方案轴重正好为表中所列标准轴重时，可以直接查对应表进行快速判断。

例如：判断65 t机座能否采用水工窄系列液压全挂车能否通行51 m跨径200型四排单层加强型(QSR)钢桥？

水工窄系列液压挂车每轴自重3.5～3.9 t，取3.9 t。

如果采用4轴挂车装载，轴重=65/4+3.9=20.15 t，按照轴重20 t查表3得出：63 t- 4轴，货重65 t>63 t，所以不行。

如果采用6轴挂车装载，轴重=65/6+3.9=14.73 t，按照轴重15 t查表2得出：57 t- 6轴，货重65 t>57 t，所以不行。

如果采用10轴挂车装载，轴重=65/10+3.9=10.4 t，按照轴重10 t查表1得出：50 t-9轴，货重65 t>50 t，所以不行。

结论：该车型不能满足65 t机座通行该钢桥。

计算表明，大跨径钢桥对于轴重不敏感，轴数越多、轴重越小，车辆自重比例越大，车货总重变化不大的情况下，载重量反而下降。

3.2 非标轴重液压挂车参考判断法

表1～表6只列举了常见的三种标准轴重对应的极限载重，实际应用中绝大部分是非标轴重，如何应用表中数值，建议采用插值法计算参考极限总重的方式进行判断。

表1 常用200型钢桥液压挂车极限通行速查表(轴重10 t)Table 1 Quick checking general list for hydraulic trailer limit traffic on 200 type steel bridge (axle load 10 t)

表2 常用200型钢桥液压挂车极限通行速查表(轴重15 t)Table 2 Quick checking general list for hydraulic trailer limit traffic on 200 type steel bridge (axle load 15 t)

表3 常用200型钢桥液压挂车极限通行速查表(轴重20 t)Table 3 Quick checking general list for hydraulic trailer limit traffic on 200 type steel bridge (axle load 20 t)

表4 常用321型钢桥液压挂车极限通行速查表(轴重10 t)Table 4 Quick checking general list for hydraulic trailer limit traffic on 321 type steel bridge (axle load 10 t)

表5 常用321型钢桥液压挂车极限通行速查表(轴重15 t)Table 5 Quick checking general list for hydraulic trailer limit traffic on 321 type steel bridge (axle load 15 t)

表6 常用321型钢桥液压挂车极限通行速查表(轴重20 t)Table 6 Quick checking general list for hydraulic trailer limit traffic on 321 type steel bridge (axle load 20 t)

例如：判断前例中如果采用3轴挂车装载65 t机座能否通行?

轴重=65 t/3+3.9 t=25.6 t，查轴重15 t和20 t的表得出：57 t- 6轴，63 t- 4轴，分别计算极限总重：57+6×3.9=80.4 t和63+4×3.9=78.6 t，采用插值法(外插法)计算参考极限总重为：80.4 t-(25.6-15)×(80.4 t-78.6 t)/(20-15)=76.6 t。3轴挂车车货总重：65 t+3×3.9 t=76.7 t>76.6 t，结论是不行。

钢桥都有允许轴重的限制，标准200型允许轴重25 t，标准321型允许轴重13 t，但在工程应用中，经常采用增设横梁的方式提高轴重，200型可提高至34 t，321型可提高至17 t，所以单纯依靠增大轴重提高装载重量不可行，在使用速查表判断时，应注意轴重是否超过钢桥限值。标准321型每单元有两根横梁，通常增设横梁后每单元有三根横梁；标准200型每单元一根横梁，通常增设横梁后每单元有两根横梁。

3.3 不同车型参考判断法

车型不同，轴距和自重等都有差异，建议采用参考值法，基本原则是参考轴重等于标准轴重，总重小于极限总重，参考方法如下：

(1)计算参考轴重：实际轴重×标准轴距(1.55 t)/实际轴距=参考轴重

(2)根据参考轴重查相邻轴重的表，采用插值法计算极限总重，根据总重判断。

3.4 半挂式液压挂车参考判断法

液压挂车半挂型式(动力鹅颈挂车)应用广泛，承载能力强、转向灵活、可升降的优点，装载效率高，速度快，操作简便，目前应用较多。这种车型，根据车长等于标准车型，总重小于极限总重的原则来判断钢桥的极限承载，使用以下简略换算方法，便于使用附表速查。

按车辆总长折算参考轴数：车辆总长(含牵引车、动力鹅颈、连接梁，不含后部牵引架)/标准轴距(1.55 m)=参考轴数

折算参考轴重：车货总重/参考轴数=参考轴重

按桥梁结构和参考轴重在两个轴重接近表中查出极限车货总重(最大货重+轴数×3.9 t)，采用插值法计算出参考极限车货总重，进行比较，极限车货总重大于实际车货总重，则可行，反之，不行。在自重上采取减重措施(如使用自重更小的牵引车、动力鹅颈、液压挂车等)。

4 结语

表1～表6中数据不适用于单车和半挂车，主要是单车及半挂车的减震为钢板式，速度再慢也无法避免震荡冲击载荷、载荷不均、通行频次等问题。总之，本文讨论的是液压挂车单车个别通行的极限情况，首先轴重满足钢桥要求，且确保限速居中以及全挂车牵引车不同跨运行的前提下。另外，本文适用前提还包括钢桥技术状态优良，无加工、焊接、装配等缺陷或损害。