SPMT 平板車組合模塊分載過橋技術

孔玉清

(中鐵十四局集團有限公司，山東濟南 250002)

1 工程概況

揚州市瘦西湖隧道工程盾構機由德國海瑞克公司制造，盾構機總重達3 500 t，直徑14．93 m，分解后驅動模塊最大單件重量230 t，最寬8．6 m，在揚州段的公路運輸中需要經過邗溝橋，原橋是按汽20掛100設計載荷的標準設計，而盾構機+牽引車+平板掛車的總重達310 t，遠超邗溝橋設計荷載，為保證重車安全、順利過橋，必須采取合理的技術措施，確保通過時不損害橋梁。

邗溝橋位于揚菱公路K1+124．1處，跨越邗溝橋的部分，全橋為1×13 m鋼筋混凝土簡支空心板梁板，橋中線與道路中線斜交角25°，斷面為32．5 m機動車道+(8．5+5)m側分帶+2×4 m非機動車道+2×2 m人行道，下部結構為鋼筋混凝土薄壁橋臺，強度比樁基橋墩差;邗溝橋總長:橋臺+跨徑+橋臺=6+12．96+6=24．96 m(見圖1)。設計荷載標準:汽20掛100。

圖1 邗溝橋橋型布置圖

2 過橋方案選擇

傳統方法需要對橋梁進行加固，加固施工周期較長，成本較高，工藝復雜。如直接采取液壓平板車馱運過橋的方式，用等代載荷法計算，需要采用28軸液壓平板車才能安全通過邗溝橋最大跨徑為13 m橋梁，由于超長的平板車不適合裝載集中力貨物，為均布載荷，還要采取分載措施，又會增加車組總重。

經過分析研究后，確定了采用SPMT液壓平板車+鋼梁分載，按原橋梁設計荷載的力學模型，布置液壓平板車，通過杠桿原理將平板車的荷載降低至設計荷載后再通過橋梁，則大大降低加固成本，避免了因加固施工對橋梁造成的影響。

3 車型選擇

SPMT液壓組合掛車，德國標準制造，平板自帶動力，采用靜液壓驅動，可實現多模式獨立轉向，平板的結構有縱梁、邊梁和面板，剛度好;具有多輪軸、軸間串聯式獨立平衡液壓懸掛系統，掛車的懸掛油路系統編成3個回路，每個回路由9個～10個懸掛油缸串聯，某一個油缸的柱塞伸出時，回路內其他油缸的液壓油會補償，保持了貨臺的平衡。重載遇有橫坡時，液壓平板車可分別調節兩側的液壓系統，達到貨臺的水平。單體掛車可進行縱橫向拼接，有較大的承載貨臺和自裝自卸能力。每個模塊具有2根軸線是自驅動，液壓平板車無需牽引車即可驅動，能進行人工控制遙控轉向，有斜行和橫向運行功能，克服了一般液壓平板車需要有轉大的轉彎半徑和通道;掛車的制動系統，除牽引車通過氣壓操縱掛車制動外，掛車上還裝有通過手柄開關的緊急制動。

掛車每軸線設左右兩組液壓懸掛，每組懸掛有2只輪胎，最大載重36 t/軸線。SPMT20軸平板車，實際受力16軸，將全部懸掛油缸編組成3個回路的液壓系統，3個回路所成的形心就是貨物的裝載中心，這時荷載可以均勻地分配給每個輪組。

4 強度驗算

SPMT車組模塊由6軸液壓平板車+35 m長連接梁+6軸液壓平板車組成，前后兩個6軸平板車間距為28 m，液壓板的行駛速度由平板車的動力機組提供靜液壓驅動輪軸，由馬達控制實現無節變速，行駛速度0 km/h～3 km/h，運行過程中對橋梁沒有沖擊作用。SMPT車組模型見圖2。

邗溝橋荷載按汽20掛100設計，跨徑為13 m。

4．1 計算標準荷載下的跨中最大彎矩

力學模型見圖3。

用《結構力學》影響線理論計算:

兩側橋臺的支座反力為:

圖2 車組模型圖

4．2 計算4軸重載通過時橋梁受力

4軸重載通過時力學模型見圖4。

1)6軸板(中間2根輪軸收起4軸落地受力)重載通過時，對兩側橋臺支座反力:

與設計荷載F=490 kN相等，橋臺安全。

2)6軸板(中間2軸收起)重載通過時，橋梁跨中應力:

圖3 標準荷載力學模型圖

圖4 4軸重載力學模型圖

實際跨中彎矩與設計荷載比較:

橋梁跨中應力小于設計值，安全。

4．3 計算6軸重載通過時橋梁受力

6軸重載過橋力學模型見圖5。

1)6軸板重載通過時，對兩側橋臺支座反力:

與設計荷載F相等，橋臺安全。

2)6軸板重載通過時，橋梁跨中應力:

實際跨中彎矩與設計值比較:

橋梁跨中應力大于設計值，超載15．7%，車組通過橋梁時，對橋梁的作用力匯總見表1。

從表1中可知，6軸平板全部受力時，支反力沒有超載，但跨中彎矩超載15．7%，因此過橋時，需要收起6軸平板車中間2根輪軸。

圖5 6軸重載過橋力學模型圖

表1 車組過橋時對橋梁作用力匯總表

5 實施方案

在研究了邗溝橋+橋臺的結構特點后，將主橋和橋臺作為一座25 m跨徑，將驅動塊放置在鋼梁上，在過橋前將驅動塊滑移至后6軸平板上，前6軸平板駛過橋梁，將驅動塊滑移至前6軸，將整體車組駛過橋梁。這個車組模型對橋梁和橋臺的作用力沒有達到超載程度，是“重件過小橋”大膽創新的產物。具體操作步驟如下:

第1步:

先由12軸液壓平板車將重230 t的盾構機主驅動塊運輸至邗溝橋前，然后實施托換工藝，將驅動塊托換至SPMT車組模塊上。

第2步:

SMPT車組運行至邗溝橋前，將“驅動塊”移動至圖6位置，前液壓平板車收起中間2根輪軸后，開始上橋行駛(前6軸平板車駛過橋梁時，軸荷為25 t/軸，4軸總計100 t)。

第3步:

前6軸平板過橋后，放下中間懸空2根輪軸，變成6軸受力形式;再用驅動裝置將“驅動塊”從后6軸平板在鋼梁上滑移至前6軸平板(見圖7)。

第4步:

收起后6軸平板車中間2根輪軸，使整個車組駛過橋梁，“驅動塊”滑移至前6軸平板車時，車組整體通過橋梁(如圖8所示)。

第5步:

平板車組過橋后，將“驅動塊”再滑移至鋼梁中間(見圖9)，在友誼路的直行路段，實施換板工藝，即換回12軸平板車便于駛入工地現場。

滑移鋼梁上“驅動塊”的目的，就是將荷載減小后的平板駛過橋梁，運輸狀態時將驅動塊放置在鋼梁中間，至邗溝橋前將驅動塊滑移靠近后6軸平板車，前平板車減載后(4軸平板)才能安全過橋，這時再將“驅動塊”從鋼梁上滑移過橋至已過橋的前平板車上，將后平板車中間2根收起后，整體車組駛過橋梁，再將驅動塊 滑移至鋼梁中間，恢復行駛狀態，完成重件過橋。

圖6 前車過橋示意圖

圖7 前車過橋后驅動滑移圖

圖8 后車過橋示意圖

圖9 車組過橋后驅動塊位置示意圖

6 結語

揚州瘦西湖隧道盾構機超重構件運輸過程中，在國內首次應用SPMT液壓平板車分載技術，成功通過了運輸線路上的橋梁，相比傳統加固方案，大大節約了運輸時間及橋梁加固成本，對今后超重構件運輸具有很強的借鑒意義。

［1］ 李 冰．液壓傳動工程機械牽引性能參數合理匹配條件初探［J］．工程機械，1995(3):57-58．

［2］ 《建筑施工手冊》編寫組．建筑施工手冊［M］．第4版縮印本．北京:中國建筑工業出版社，2003．

［3］ 周水興．路橋施工計算手冊［M］．北京:人民交通出版社，2001．