檢測(cè)小車設(shè)計(jì)在實(shí)際工程中的應(yīng)用

王 健

黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑學(xué)院（438002）

0 引言

武漢市江漢四橋（亦稱月湖橋）是一座位于城市中心區(qū)的特大型城市橋梁，在距漢江河口4 km處跨越漢江。大橋北岸接漢口硚口路，與沿江大道、中山大道相交；南岸接漢陽(yáng)琴臺(tái)路，與月湖正街相交，大橋工程全長(zhǎng)1 126.623m。月湖橋主橋?yàn)楠?dú)塔雙索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋,江側(cè)232m主跨一跨過江，岸側(cè)邊跨布置為（75.4+34+28.6）m，主橋全長(zhǎng)370m,見圖 1。

其中索塔為A型索塔，承臺(tái)頂面以上塔高113.5m（橋面以上塔高為98.15m）。橫梁以下為實(shí)體段，截面為6.63.3 m，橫梁以上為空心箱型段，順橋向?qū)?.6 m，壁厚1.0 m，橫橋向?qū)?.3m，壁厚0.7m。索塔兩側(cè)扇形布置26對(duì)拉索，主跨梁上索距為8m，邊跨梁上索距為3.4～8m。在索塔錨固區(qū)段布置預(yù)應(yīng)力鋼筋，并使預(yù)應(yīng)力呈閉合環(huán)形，傳遞斜拉索的索力。主梁設(shè)計(jì)為預(yù)應(yīng)力混凝土箱型梁:主跨為開口箱型斷面，邊跨為閉合箱型斷面或?qū)嶓w梁段。梁高2.2m，全寬23.5 m。江側(cè)主跨（232 m）和岸側(cè)第一跨（75.4m）為薄壁箱型截面，岸側(cè)第二跨（34m）、第三跨（28.6m）為實(shí)體截面。

月湖橋建成已使用多年,為保證月湖橋的正常運(yùn)營(yíng)和結(jié)構(gòu)安全性，有必要制作橋梁檢查小車方便對(duì)橋體進(jìn)行檢查。

1 “[”形檢測(cè)小車設(shè)計(jì)方案

在主橋部分設(shè)計(jì)6套檢查車。整個(gè)小車采用桁架式角鋼車身、錨固限位裝置、牽引移動(dòng)系統(tǒng)組成。采用螺栓、焊接共同作用的連接方式。對(duì)L形轉(zhuǎn)角處進(jìn)行局部加強(qiáng)。

1.1 車身設(shè)計(jì)

月湖橋?yàn)楠?dú)塔雙面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋。拉索錨固端離梁側(cè) 750 mm，梁側(cè)高912.8 mm，其中下錨頭最大尺寸1 480×1 280×746.3×740mm。

由于實(shí)際條件的限制,并在節(jié)約成本的前提下最大程度的利用空間方便對(duì)梁體的檢查，車身采用Q235L70×6角鋼拼接而成,車身高4 100mm上架長(zhǎng)1750mm，下架2 500mm。小車自重1 200 kg，設(shè)計(jì)荷載800 kg。設(shè)計(jì)最大拉力為84 694.9 N、壓力為61 563.7 N。角鋼截面面積:A=804mm2,最大應(yīng)力 σ=105.4 MPa＜[σ]=216.19 MPa 滿足要求。 長(zhǎng)細(xì)比:λx=68.3，λy=77.95＜[λ]=150 滿足要求。

1.2 連接設(shè)計(jì)

由于月湖橋路面情況復(fù)雜多變，小車工作是結(jié)構(gòu)受力不穩(wěn)定，為保證結(jié)構(gòu)安全特小車采用螺栓、焊接協(xié)同作用的連接方式。

1.2.1 螺栓計(jì)算

1.2.2 焊縫計(jì)算

焊縫示意見圖2。小車靜載設(shè)計(jì)值N=84 694.9 N，節(jié)點(diǎn)板厚度6mm，材料Q235，焊條采用E43角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=160 n/mm2,最小焊角尺寸hf,min=3.68mm，角鋼肢尖處hf,max=5～4mm，角鋼肢背處hf,max=7.2mm，焊角尺寸都取5mm。N1=k1N=49 683.9 N，N2=k2N=21 293.1 N。焊縫計(jì)算長(zhǎng)度:肢背lw1=104.4，肢尖lw2=44.7。最小焊縫長(zhǎng)度為:8hf=40 mm，最大焊縫長(zhǎng)度為:60hf=300mm。焊縫滿足要求。則實(shí)際長(zhǎng)度l1=lw1+2hf=114.4，焊縫取 120mm，l2=lw2+2hf=54.7，焊縫取 60mm。

1.3 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

由于小車形狀及受力的特殊性，在小車“L”轉(zhuǎn)角處容易出現(xiàn)較大的扭矩，對(duì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定及安全性有很大的影響。特對(duì)上下轉(zhuǎn)角節(jié)點(diǎn)進(jìn)行局部加強(qiáng)。對(duì)上節(jié)點(diǎn)用厚10mmQ235鋼板進(jìn)行加強(qiáng)，下節(jié)點(diǎn)由于受力較大，采用安裝鋼板和斜拉桿進(jìn)行加強(qiáng)。上節(jié)點(diǎn)示意圖見圖3，下節(jié)點(diǎn)示意圖見圖4。

1.4 移動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

小車采用移動(dòng)滑輪設(shè)計(jì)。在梁側(cè)安裝兩排鋼滑道，滑道采用[160×63×6.5/10槽鋼墊底用L50×6角鋼作為限位裝置。在小車上安裝兩排滑輪,其中橋外側(cè)滑輪為定位輪內(nèi)側(cè)滑輪為穩(wěn)定輪。材料為鑄鐵+PU，內(nèi)有加強(qiáng)骨，鑄鐵與PU厚度均為10mm以上，輪徑為6寸（150mm），輪寬為64mm。部件由底板、轉(zhuǎn)盤、支架、剎車件組成，底板厚12mm。承載力為1 000 kg/個(gè)。采用4套卷?yè)P(yáng)機(jī)帶動(dòng)各組小車移動(dòng)工作。移動(dòng)裝置設(shè)計(jì)見圖5。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算

2.1 計(jì)算模型

采用MIDAS有限元程序進(jìn)行計(jì)算分析。

1）車身模型計(jì)算。采用桁架單元模擬車身，板單元模擬節(jié)點(diǎn)板。加載時(shí)在小車最不利位置施加800 kg荷載。最大軸力出現(xiàn)在38號(hào)單元，最小軸力出現(xiàn)在138單元，最大位移4.21 cm。計(jì)算結(jié)果滿足要求。

2）節(jié)點(diǎn)模型計(jì)算。節(jié)點(diǎn)板采用實(shí)體單元，邊界條件采用車身模擬。各各節(jié)點(diǎn)邊界條件取值見表1。計(jì)算結(jié)果表明：最大應(yīng)力出現(xiàn)在3號(hào)單元，最小應(yīng)力出現(xiàn)在94單元。最大變形量1.32mm。結(jié)構(gòu)滿足要求。

表1 各節(jié)點(diǎn)邊界條件取值

2.2 分析結(jié)果

小車在最不利荷載下，最大變形量為8.259mm，最大拉應(yīng)力與最大壓應(yīng)力均小于Q235的許用應(yīng)力[λ]。拉桿最大拉力:84 694.9 N,最大壓力:61 563.7N,小于允許拉力188 940N。結(jié)構(gòu)滿足穩(wěn)定要求。

3 結(jié)語

武漢月湖橋檢查小車設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便、經(jīng)濟(jì)適用、操作安全，對(duì)今后橋梁檢查提供方便，可供以后類似工程借鑒。

[1]中國(guó)路橋集團(tuán).公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[M].北京:人民交通出版社,2001.

[2]劉士林,梁智濤,侯金龍,等.斜拉橋[M].北京:人民交通出版社,2002.

[3]王伯惠.斜拉橋結(jié)構(gòu)發(fā)展和中國(guó)經(jīng)驗(yàn)[M].北京:人民交通出版社,2003.