超重车过桥快速审批方法研究

1 前言

2016 年交通运输部公布了《超限运输车辆行驶公路管理规定》，2021 年对该规定进行了修改，大件运输车辆行驶公路前，承运人应当向公路管理机构申请公路超限运输许可。近年来，超限运输许可申请逐年增多，一年内超 100 吨的超重运输许可申请就有数千件，这些申请均需要对沿线桥梁进行承载能力评估。一条运输路线中包含的桥梁从几十到上千座，如果逐一验算桥梁的承载能力，将花费大量的时间，审批时间将会很长。面对逐年增长的超重运输许可申请，如何快速评估超重车辆过桥时桥梁的承载能力是当务之急，也是目前行业研究的热点 [1-4]。

超重车申请的运输路线大都是国省道和高速公路，一条高速公路中报告的桥梁众多，平均 1 公里含 2~3 座桥梁，同一线路中桥梁的建设年代、宽度、设计荷载等级基本是相同的，由此我们想通过计算总结出一条线路中的薄弱桥梁，即超重车最难通过的桥梁，希望仅通过计算薄弱桥梁的通行性来判断整条线路的通行性。超重运输车辆基本是牵引车 + 平板车，平板车不同的轴距、轴数和轴重可以组合出很多车型，一条路线中不同的车型可能对应不同的薄弱桥梁类型。分析近 18 个月的申请数据，总结出具有代表性的车型。本研究的技术路线为根据申请数据总结代表车型，用代表车型验算一条线路中各个桥梁的通行性，总结出薄弱桥梁，通过薄弱桥梁计算出本线路中可通行的超重运输车轴距、轴数和轴重组合，以达到快速审批的目的。

2 超重车代表车型[5

超重车为车货总重 100 吨以上的超限运输。对近 18 个月来的超限运输许可申请数据进行分析总结，100 吨以上的申请 8617 件，平板车轴距及占比见表1。占比 5% 以上的共6 种轴距，分别是 1.0m 、1.1m、 1.2m 、 1.3m 、 1.5m 、 1.55m ，这6 种轴距的总占比为 85.7% ，其余共 9 种轴距，占比均在 5% 以下。

选择占比在 5% 以上的 6 种轴距作为代表，每种轴距有不同的轴数和轴重，对 8617 件超重车进行统计分析，根据统计数据选择占比 5% 以上的最多的轴数作为该轴距的代表轴数，这样共选出6 种固定轴距和轴数的代表车型，分别为：车型1 ：轴距1.0m 轴数10 ；车型2 ：轴距 1.1m 轴数9 ；车型3 ：轴距 1.2m 轴数7 ；车型4 ：轴距 1.3m 轴数9 ；车型5 ：轴距 1.5m 轴数9 ；车型6 ：轴距 1.55m 轴数 10

3 桥梁通行性评估

目前，所采用的评估方法主要有等代荷载法、实际荷载验算法、荷载效应比较法、荷载试验法。

通过以上四种确定性方法的比较，可知荷载效应比较法计算工作量较小，对设计资料的完整度要求不高。因此，为快速判定桥梁通行能力、减少计算工作量，选择荷载效应比较法进行快速评估。

3.2 桥梁类型选择

一条高速公路或国省道中桥梁结构主要可分为预制拼装结构和现浇结构，预制拼装结构包含简支空心板（含实心板）、连续空心板、连续小箱梁等，现浇结构包含连续箱梁和连续刚构。统计同一时期修建的一条的高速公路，共包含桥梁840 座，按上部结构类型分为简支空心板梁（含实心板）、连续空心板梁、连续小箱梁、现浇连续箱梁。

3.3 评估验算结果

根据设计资料，利用有限元分析软件桥梁博士对 18 座需评估验算的桥梁进行建模，分别将代表车型1~ 车型6 带入模型中验算。

验算结果表明 10m 、 13m 、16m、 20m 简支空心板的判定系数 η 大于 1，不满足车型 1 的通行要求。连续结构的判定系数均小于 1，且跨径越大，判定系数越小。可知车型1 和车型2 均出现判定系数大于1 的情况，不满足通行要求，车型3~ 车型6 的判定系数均小于1，满足通行要求。

4 关键桥梁选择

对每种桥梁类型都进行评估验算虽然能准确评估出哪些桥梁满足通行要求、哪些桥梁不满足通行要求，但是验算工作量大，需要搜集较全面的桥梁设计图纸和对每一种桥梁类型进行建模，会花费大量的时间，不利于快速审批。判定系数最大的桥梁即为该车型的关键桥梁，各车型的关键桥梁见表1。

表1 关键桥梁汇总

5 快速审批

我们可以通过减轻轴重的方法使判定系数减小到不大于1， 18t/1.11=16.22t ，将车型 1 的轴重改为 16.22t 带入桥梁模型验算，结果表明判定系数均不大于 1，即轴重不大于 16.22t 的车型 1 可通行该路线，也就是说关键桥梁可以决定该路线的通行性。以此类推，车型 2 的轴重不大于 17.82t 时可通过。还可以改变轴数使判定系数控制在 1 以内，以车型 1 为例，轴距为 1.0m ，轴重为 18t，当轴数减小为 8 时可使判定系数均不大于 1，即当轴距为 1.0m ，轴重为 18t 时，可通行的最大轴数为8，此时最大重量为144t ；当轴距为 1.0m ，轴数为10 时，可通行的最大轴重为16.22t，此时最大重量为 162.2t 。以车型 2 为例，轴距为1.1m，轴重为18t，当轴数减小为8 时可使判定系数均不大于1，即当轴距为1.1m，轴重为 18t 时，可通行的最大轴数为 8，此时总重为 144t ；当轴距为 1.1m ，轴数为9 时，可通行的最大轴重为17.82t，此时的最大总量为 160.38t 。

综上，我们可以将一条路线可通行的超重车辆（轴距、轴数和轴重的组合）列于表 2 和表 3 中。当轴重为规定的限制 18t 时，不同轴距和最大可通行轴数见表 2 平板车轴数在 10 轴及以下的占比为 96.5% ，当轴数为 10，不同轴距和最大可通行轴重见表 3AA_o 。对于常见的超重运输车，仅通过查表就可判定其通行性，为实现快速审批，可利用本研究方法将超重车运输的主要线路制作成表。

表2 轴距和最大可通行轴数表

表3 轴距和最大可通行轴重表

6 结论

根据 18 个月的超重车运输许可申请数据，按 95% 的涵盖率总结出 6 中不同轴距的代表车型；对于代表车型，一条线路中的关键桥梁往往是简支空心板梁桥；关键桥梁的跨径与平板车总长具有正相关性。利用关键桥梁评估法，将一条线路可通行车型总结成轴距、轴数和轴重的组合表，对常见车型，可通过查表就可评估桥梁的通行性，实现快速审批。

参考文献：

[1] 韩征 . 公路大件运输快速评估系统的智能化探讨 [J]. 公路与汽运 ,2023(1):52-54.

[2] 刘韬,陈鹏涛,上官煜. 大件车载下空心板桥受力性能分析与快速评估[J].公路工程 ,2022,47(5):33-39.

[3] 卢开艳 , 李金鹿, 马忠, 等. 大件运输条件下桥梁安全性能快速评估技术研究 [J]. 工程质量 ,2022,40(7):30-34.

[4] 李浩恒 . 梁式桥大件运输过桥安全性评估及控制轴载研究 [D]. 黑龙江 :哈尔滨工业大学,2020.

[5] 符献民 , 谢上飞, 何慧中, 等. 基于申请通行记录的桥梁超限车辆荷载统计模型 [J]. 公路工程 ,2016,41(4):212-217,221.

[6] 刘笑 . 大件车与普通特重车荷载下桥梁响应对比分析及快速通行评估方法 [D]. 陕西 : 长安大学 ,2020.

作者简介：李才（1986—），男，山东巨野人，工学硕士，工程师，主要研究方向为桥梁检测与设计，