V,_承压舟浮桥许用V型坡度研究

　　摘 要：V型坡度是影响承压舟浮桥安全营运的一个重要因素，本文对第四代承压舟浮桥不同V型坡度引起的轴重变化进行了研究，进行了V型坡实桥试验和V型坡模型试验，得到了六轴大载重挂车在V型坡度分别为1%，2%，3%和4%时轴重变化情况。根据承压舟浮桥长期营运经验，分析并确定了承压舟浮桥安全营运时的许用V型坡度。 　　关键词：承压舟浮桥；浮桥安全；V型坡试验；许用V型坡度 　　中图分类号：U664 文献标识码：A 文章编号：1006―7973（2016）12-0049-03 　　1 研究背景 　　承压舟浮桥是我国黄河流域应用较为广泛的一型特种制式舟桥器材。承压舟浮桥建造周期短，经济性好，易拆卸，适合在水位、泥沙冲淤变化大的江、海、湖中搭设，而且可通过改变承压舟结构尺寸来适应建造地区河床特点。因此，承压舟浮桥在人口密集、经济发展迅速、跨河交通需求大而通航受限的水域有着很好的应用前景。 　　随着经济的快速发展，社会车辆的承载能力大幅提升，载重量超过150t的大载重挂车日渐增多，由此对承压舟的设计和安全营运提出了更高的要求。承压舟浮桥多采用带舷伸结构的双体船铰接而成，当重载挂车前后车轮落在不同承压舟上时可能造成V型坡，导致前部车轮悬空不承重，相应重量由其它车轴分担，从而造成部分车轴的轴重急剧增加，易造成车辆爆胎或断轴等严重事故，影响承压舟桥的安全运营。因此，研究承压舟浮桥V型坡度引起车辆轴重的变化对于提高承压舟浮桥通行能力和安全保障能力有着重要意义。本研究中除了对山东省胡家岸千吨级双向四车道承压舟浮桥V型坡引起的车辆轴重变化进行了实桥试验外，还对车轮不同位置时不同纵坡度引起车轮轴重变化进行了模型试验研究。 　　2 V型坡引起轴重变化试验研究 　　2.1 V型坡实桥试验 　　为研究重载挂车在不同V型坡度下轴重变化情况，在承压舟浮桥上进行了V型坡实桥试验。试验时将一辆150t的六轴载重挂车停在两承压舟铰接区域，前三轮在一承压舟上，后三轮在另一承压舟上，如图1所示。在各轮胎下布置传感器，此时承压舟在支耳处会形成V型坡。通过其它不同重量重载挂车停在支耳附近的邻车道不同位置，来调整V型坡度，如图2所示，分别测量不同坡度下挂车各轴的轴重并记录数据。试验时通过承压舟两侧吃水差与船宽的比值来确定V型坡度，测得了V型坡度分别约为0.5%、1.0%和1.5%时各轴的轴重。 　　2.2 V型坡模型试验 　　由于受现场条件限制，V型坡实桥试验时V型坡度很难调整到理想角度，尤其在坡度较大时，试验实施起来非常困难，随后在实验室进行了V型坡模型试验，选用的模型是按六轴载重挂车24：1缩放而成，仿真度接近真车，挂车车轴仿真减震，大载重挂车模型示意图如图3所示。试验时通过砝码来调节车身整体的重量分布，通过电子秤来测量各车轴的轴重，试验时将挂车模型放置在如图4中所示的试验台上，试验台由两块板铰接而成，通过两端的旋钮调节端部高度造成不同的V型坡度。车辆处于不同位置时，车辆轴重变化也会不同，模型试验时考虑了八种典型车辆位置，分别如表1所示。试验时，首先在水平的木板上布置电子秤，将挂车模型放置在木板上，使各轮胎都置于电子秤上，测量各轴的轴重，通过旋钮调整V型坡度，分别记录坡度为1%、2%、3%和4%时各轴的轴重。 　　八种工况位置说明如下：工况1中车辆的5轴位于接头处，V型坡度增加时，4轴和5轴轴重减小，6轴轴重增加但变化较小；工况2中车辆的4轴位于接头处，V型坡度增加时，4轴和5轴轴重减小，3轴和6轴轴重增加；V型坡度较大时，4轴不承载，6轴轴重变化很大；工况3中车辆的3轴和4轴之间但靠近4轴部位位于接头处，V型坡度增加时，4轴轴重减小，2轴和6轴轴重增加，且6轴轴重变化很大；工况4中车辆的3轴和4轴正中间部位位于接头处，V型坡度增加时，3轴和4轴轴重减小，2轴和6轴轴重增加，且6轴轴重变化较大；工况5中车辆的3轴和4轴之间但靠近3轴部位位于接头处，V型坡度增加时，3轴和4轴轴重减小，2轴和6轴轴重增加，且6轴轴重变化较大；工况6中车辆的3轴位于接头处，V型坡度增加时，3�S和4轴轴重减小，2轴和6轴轴重增加，但轴重变化较小；工况7中车辆的2轴和3轴中间部位位于接头处，V型坡度增加时，3轴和4轴轴重减小，2轴和5轴轴重增加，但轴重变化较小；工况8中车辆的2轴位于接头处，V型坡度增加时，2轴轴重减小，3轴轴重增加；V型坡度较大时，2轴不承载，3轴轴重变化很大。 　　3 试验结果及分析 　　3.1 V型坡实桥试验结果 　　采用140t六轴载重挂车，分别测量了V型坡度为0.5%、1.0%和1.5%时各轴的轴重变化情况，总结于表1。随着V型坡度增加，3轴、4轴和5轴的轴重减小，1轴、2轴和6轴的轴重增加。本次实桥试验时，V型坡度增加1%，1轴、2轴和6轴的轴重分别增加了2.8%、5.9%和6.8%。 　　3.2 V型坡模型试验结果 　　V型坡度为3%时各典型工况挂车轴重变化情况如表2所示。同一坡度下，不同工况车辆位置不同，轴重变化会不同。挂车处于不同位置时，其1轴、2轴、3轴、5轴和6轴的轴重都可能会增加，而4轴的轴重只可能减小，因为4轴处于货箱中间部位，随着V型坡度增加，4轴的负荷减小，相应重量由其它车轴承担。 　　当挂车的4轴处于承压舟连接部位时（工况2），在V型坡度较大时4轴容易悬空，5轴负荷也迅速减小，相应重量大部分由6轴重承担，此时6轴的轴重增加很多，易引发事故，较为危险。该工况下，V型坡度为1%时，6轴的轴重增加20.7%；V型坡度为2%时，6轴的轴重增加28.9%；V型坡度为3%时，6轴的轴重增加43.6%；V型坡度为4%时，4轴车轮悬空，6轴的轴重增加58.4%。当挂车的2轴处于承压舟连接部位时较为危险（工况8），在V型坡较大时2轴容易悬空，3轴的轴重变化较大。该工况下，V型坡度为1%时，3轴的轴重增加15.8%；V型坡度为2%时，3轴的轴重增加36.6%；V型坡度为3%时，3轴的轴重增加47.4%%；V型坡度为4%时，2轴车轮悬空，3轴的轴重增加54.7%。 　　3.3 实桥试验与模型试验结果比较 　　V型坡实桥试验时车辆位置与模型试验工况5车辆位置类似，3轴和4轴之间但靠近3轴部位位于承压舟连接处。通过对工况5的数据分析，各轴在V型坡度变化1%时轴重平均变化分别为2.2%、4.5%、-4.2%、-10.6%、-1.2%和7.4%，V型坡度实桥试验各轴在V型坡度变化为1%时轴重平均改变为2.8%、5.9%、-8.6%、-9.2%、-1.7%和6.8%，二者数据相差较小，V型坡实桥试验和模型试验结果较好吻合。 　　4 许用V型坡度研究 　　承压舟浮桥实际营运时，V型坡度不宜过大，否则可能会引起个别轴重过大，导致爆胎甚至断轴等重大事故发生，会带来巨大经济损失甚至人员伤亡，影响承压舟浮桥安全营运。根据多年承压舟浮桥营运经验，重载挂车车轴的轴重增加50%，重载时较易发生爆胎甚至断轴事故。为了保证重载挂车安全通行及承压舟浮桥安全营运，根据试验结果，V型坡度为3%时，车辆在不同位置3轴和6轴最大会分别增加47.4%和43.6%，而V型坡度为4%时，3轴和6轴的轴重将会分别增加54.7%和58.4%。因此，从保证承压舟浮桥安全营运角度出发，V型坡度建议不要超过3%。 　　5 结论 　　本文对第四代承压舟浮桥V型坡引起的轴重变化进行了研究，首先进行了实桥试验，由于实桥试验时V型坡度很难超过2%，随后在实验室进行了V型坡模型试验。根据承压舟浮桥营运经验，分析了承压舟浮桥许用V型坡度，通过本文研究，可得出以下结论： 　　（1）对于六轴载重挂车，随着V型坡度增加，3轴、4轴和5轴的轴重减小，1轴、2轴和6轴的轴重增加。实桥试验时V型坡度增加1%，1轴、2轴和6轴的轴重分别增加2.8%、5.9%和6.8%。 　　（2）V型坡度模型试验考虑了车轮处于不同位置时轴重变化，其中挂车的2轴和4�S处于承压舟连接部位时较为危险。挂车的2轴处于承压舟连接部位时，在V型坡达到4%时，挂车2轴悬空。挂车的4轴处于承压舟连接部位时，在V型坡达到4%时，挂车4轴悬空。六轴重载挂车的3轴和6轴在V型坡度变化时轴重变化较大，在V型坡度为2%时，分别增加36.6%和28.9%，在V型坡度为3%时，分别增加47.4%和43.6%，在V型坡度为4%时，分别增加54.7%和58.4%。 　　（3）V型坡实桥试验时，车辆的3轴和4轴之间但靠近3轴部位位于承压舟连接处，车辆位置与试验工况5基本相同。V型坡度实桥试验时各轴在V型坡度变化1%时轴重改变分别为2.8%、5.9%、-8.6%、-9.2%、-1.7%和6.8%，相应的模型试验时各轴轴重变化量分别为2.2%、4.5%、-4.2%、-10.6%、-1.2%和7.4%，实桥试验与模型试验结果较好吻合。 　　（4）为了承压舟浮桥安全营运，避免重载挂车在浮桥上行驶时出现爆胎甚至断轴等严重事故，建议承压舟浮桥营运时最大V型坡度不超过3%。 　　参考文献： 　　[1]吴培德，刘建成，林铸明等.带式舟桥[M].国防工业出版社，2005. 　　[2]孟广德，杨建辉.天堑化通途：中国舟桥器材之沿革[J].轻兵器，2012，（18）. 　　[3]沈荣钊，周康铮.双体承压舟在经济建设中的应用[J].山东交通科技，1993，（3）. 　　[4]高伟，赵庆亮等.承压舟及承压舟检验规定研究[J]，中国科技成果，2011，12（3）. 　　[5]姜�h.承压舟结构强度计算方法研究[D].哈尔滨工程大学，2010. 　　[6]裴志勇，郑培培等.千吨级双向四车道承压舟应力测试研究报告[Z].武汉理工大学，2016.