SPMT 平板车组合模块分载过桥技术

孔玉清

(中铁十四局集团有限公司，山东济南 250002)

1 工程概况

扬州市瘦西湖隧道工程盾构机由德国海瑞克公司制造，盾构机总重达3 500 t，直径14．93 m，分解后驱动模块最大单件重量230 t，最宽8．6 m，在扬州段的公路运输中需要经过邗沟桥，原桥是按汽20挂100设计载荷的标准设计，而盾构机+牵引车+平板挂车的总重达310 t，远超邗沟桥设计荷载，为保证重车安全、顺利过桥，必须采取合理的技术措施，确保通过时不损害桥梁。

邗沟桥位于扬菱公路K1+124．1处，跨越邗沟桥的部分，全桥为1×13 m钢筋混凝土简支空心板梁板，桥中线与道路中线斜交角25°，断面为32．5 m机动车道+(8．5+5)m侧分带+2×4 m非机动车道+2×2 m人行道，下部结构为钢筋混凝土薄壁桥台，强度比桩基桥墩差;邗沟桥总长:桥台+跨径+桥台=6+12．96+6=24．96 m(见图1)。设计荷载标准:汽20挂100。

图1 邗沟桥桥型布置图

2 过桥方案选择

传统方法需要对桥梁进行加固，加固施工周期较长，成本较高，工艺复杂。如直接采取液压平板车驮运过桥的方式，用等代载荷法计算，需要采用28轴液压平板车才能安全通过邗沟桥最大跨径为13 m桥梁，由于超长的平板车不适合装载集中力货物，为均布载荷，还要采取分载措施，又会增加车组总重。

经过分析研究后，确定了采用SPMT液压平板车+钢梁分载，按原桥梁设计荷载的力学模型，布置液压平板车，通过杠杆原理将平板车的荷载降低至设计荷载后再通过桥梁，则大大降低加固成本，避免了因加固施工对桥梁造成的影响。

3 车型选择

SPMT液压组合挂车，德国标准制造，平板自带动力，采用静液压驱动，可实现多模式独立转向，平板的结构有纵梁、边梁和面板，刚度好;具有多轮轴、轴间串联式独立平衡液压悬挂系统，挂车的悬挂油路系统编成3个回路，每个回路由9个～10个悬挂油缸串联，某一个油缸的柱塞伸出时，回路内其他油缸的液压油会补偿，保持了货台的平衡。重载遇有横坡时，液压平板车可分别调节两侧的液压系统，达到货台的水平。单体挂车可进行纵横向拼接，有较大的承载货台和自装自卸能力。每个模块具有2根轴线是自驱动，液压平板车无需牵引车即可驱动，能进行人工控制遥控转向，有斜行和横向运行功能，克服了一般液压平板车需要有转大的转弯半径和通道;挂车的制动系统，除牵引车通过气压操纵挂车制动外，挂车上还装有通过手柄开关的紧急制动。

挂车每轴线设左右两组液压悬挂，每组悬挂有2只轮胎，最大载重36 t/轴线。SPMT20轴平板车，实际受力16轴，将全部悬挂油缸编组成3个回路的液压系统，3个回路所成的形心就是货物的装载中心，这时荷载可以均匀地分配给每个轮组。

4 强度验算

SPMT车组模块由6轴液压平板车+35 m长连接梁+6轴液压平板车组成，前后两个6轴平板车间距为28 m，液压板的行驶速度由平板车的动力机组提供静液压驱动轮轴，由马达控制实现无节变速，行驶速度0 km/h～3 km/h，运行过程中对桥梁没有冲击作用。SMPT车组模型见图2。

邗沟桥荷载按汽20挂100设计，跨径为13 m。

4．1 计算标准荷载下的跨中最大弯矩

力学模型见图3。

用《结构力学》影响线理论计算:

两侧桥台的支座反力为:

图2 车组模型图

4．2 计算4轴重载通过时桥梁受力

4轴重载通过时力学模型见图4。

1)6轴板(中间2根轮轴收起4轴落地受力)重载通过时，对两侧桥台支座反力:

与设计荷载F=490 kN相等，桥台安全。

2)6轴板(中间2轴收起)重载通过时，桥梁跨中应力:

图3 标准荷载力学模型图

图4 4轴重载力学模型图

实际跨中弯矩与设计荷载比较:

桥梁跨中应力小于设计值，安全。

4．3 计算6轴重载通过时桥梁受力

6轴重载过桥力学模型见图5。

1)6轴板重载通过时，对两侧桥台支座反力:

与设计荷载F相等，桥台安全。

2)6轴板重载通过时，桥梁跨中应力:

实际跨中弯矩与设计值比较:

桥梁跨中应力大于设计值，超载15．7%，车组通过桥梁时，对桥梁的作用力汇总见表1。

从表1中可知，6轴平板全部受力时，支反力没有超载，但跨中弯矩超载15．7%，因此过桥时，需要收起6轴平板车中间2根轮轴。

图5 6轴重载过桥力学模型图

表1 车组过桥时对桥梁作用力汇总表

5 实施方案

在研究了邗沟桥+桥台的结构特点后，将主桥和桥台作为一座25 m跨径，将驱动块放置在钢梁上，在过桥前将驱动块滑移至后6轴平板上，前6轴平板驶过桥梁，将驱动块滑移至前6轴，将整体车组驶过桥梁。这个车组模型对桥梁和桥台的作用力没有达到超载程度，是“重件过小桥”大胆创新的产物。具体操作步骤如下:

第1步:

先由12轴液压平板车将重230 t的盾构机主驱动块运输至邗沟桥前，然后实施托换工艺，将驱动块托换至SPMT车组模块上。

第2步:

SMPT车组运行至邗沟桥前，将“驱动块”移动至图6位置，前液压平板车收起中间2根轮轴后，开始上桥行驶(前6轴平板车驶过桥梁时，轴荷为25 t/轴，4轴总计100 t)。

第3步:

前6轴平板过桥后，放下中间悬空2根轮轴，变成6轴受力形式;再用驱动装置将“驱动块”从后6轴平板在钢梁上滑移至前6轴平板(见图7)。

第4步:

收起后6轴平板车中间2根轮轴，使整个车组驶过桥梁，“驱动块”滑移至前6轴平板车时，车组整体通过桥梁(如图8所示)。

第5步:

平板车组过桥后，将“驱动块”再滑移至钢梁中间(见图9)，在友谊路的直行路段，实施换板工艺，即换回12轴平板车便于驶入工地现场。

滑移钢梁上“驱动块”的目的，就是将荷载减小后的平板驶过桥梁，运输状态时将驱动块放置在钢梁中间，至邗沟桥前将驱动块滑移靠近后6轴平板车，前平板车减载后(4轴平板)才能安全过桥，这时再将“驱动块”从钢梁上滑移过桥至已过桥的前平板车上，将后平板车中间2根收起后，整体车组驶过桥梁，再将驱动块 滑移至钢梁中间，恢复行驶状态，完成重件过桥。

图6 前车过桥示意图

图7 前车过桥后驱动滑移图

图8 后车过桥示意图

图9 车组过桥后驱动块位置示意图

6 结语

扬州瘦西湖隧道盾构机超重构件运输过程中，在国内首次应用SPMT液压平板车分载技术，成功通过了运输线路上的桥梁，相比传统加固方案，大大节约了运输时间及桥梁加固成本，对今后超重构件运输具有很强的借鉴意义。

［1］ 李 冰．液压传动工程机械牵引性能参数合理匹配条件初探［J］．工程机械，1995(3):57-58．

［2］ 《建筑施工手册》编写组．建筑施工手册［M］．第4版缩印本．北京:中国建筑工业出版社，2003．

［3］ 周水兴．路桥施工计算手册［M］．北京:人民交通出版社，2001．