双向通行承压舟桥结构强度直接计算工况探析

双向通行承压舟桥结构强度直接计算工况探析

凌玉然

身份证41302619830917XXXX天津市300000

摘要：承压舟桥作为我国首创的分置式舟桥器材，在公路舟桥架设中广泛的应用，不仅能够取得良好的经济效益和社会效益，而且也能够增强区域之间的联系，保证社会经济的稳定发展。在承压舟桥发展的过程中，由于横弯横扭直接计算方面还存在许多的不足，所以就导致承压舟桥受力工况直接计算不够完善。本文对新形承压舟桥的结构特点和受载特点进行分析，明确双向通行承压舟桥的结构强度直接计算工况，检验承压舟浮桥的抗弯和抗扭强度，保障承压舟桥的稳定运行，促进我国社会的经济快速发展。

关键词：双向通行；承压舟桥；结构强度；计算工况

承压舟桥在建设的过程中会受到浮态、落滩、半落滩等复杂的工况影响，导致结构设计存在问题。在承压舟桥结构设计方面，主要以轴重14t或50t以上的车辆单向通行为主，这样就导致承压舟桥缺乏双向通行的能力，无法适应新时期双向车辆通行的需求，影响整个承压舟桥的安全性能，所以必须要加强对承压舟桥通行能力和安全能力进行全面的分析。

一、承压舟桥的发展状况

在1985年，山东黄河航运局成功研制并架设承压舟桥，促进了黄河流域的车流量得到迅猛的提升。经过30余年的发展，已经逐渐形成了三代舟型。

第一代的舟型能够满足轮式15t、履带式40t的车辆顺利通行。第二代就能够承载不超过100t的车辆双向通行，但是却有明显的限制，整个船长不超过20m，船宽不超过18m，设计吃水深度为1.0m[1]。

在第三代承压舟桥发展的过程中，为了能够满足100t以上的重载车辆通行，改进了v型坡的不利影响，进而满足整车质量50t以下的双向通行的实践与应用。

随着时代的快速发展，承压舟桥也必须不断提高自身的性能，所以第四代的承压舟桥能够满足千吨级双向四车道通行的设计要求。整个船体的长度超过30m，船宽为30m，明显提升了整个舟桥的浮力，提升了车辆通行的稳定性与安全性。

二、承压舟桥的特点

第四代的承压舟桥具有短而宽的船型特点，并且双片体单甲板能够具有良好的纵向强度和刚度，不会构成双体承压舟结构的强度矛盾。但是双体承压舟自身由于横向接触面积和特殊的横截剖面积，导致横向弯矩以及垂向剪力的诱导荷载不断提高，并且在斜浪的影响下引起船体应力升高。

承压舟桥自身的受力荷载能够直接与甲板上的车辆相连接，而这些重载卡车的受力状态一直处于不断变化的过程中，所以不同车辆位置也会造成不同的受力强度影响。当车辆通行方向必须要沿着双体承压舟的船宽方向进行判断，为此甲板车辆的载荷也会造成双向四道承压舟桥的整体结构发生弯曲扭转。

在第四代承压舟桥研究的过程中，除了船底部采用纵骨架式之外，其余全部采用横骨架式，这样就导致整个结构的连接过于简单，很容易受到车辆荷载不对称的影响，所承受的扭矩连接结构会变得脆弱，为此必须要加强对横向抗弯、抗扭能力的解决。

三、承压舟桥结构强度直接计算工况分析

承压舟桥通过双体承压舟进行连接，所以在直接计算工况的过程中必须符合单船体的设计要求，又能够满足整个浮桥最不利的工作状态。为此必须要根据单船体结构强度进行直接计算工况，然后探讨整个承压舟桥结构强度直接计算工况。

（一）单船体结构强度直接计算工况

在直接计算单船体结构强度工况时，必须严格按照2016年中国船级社颁布的《钢质内河船舶建造规范》第九章附录部分双体船结构直接计算的要求进行计算。

双体船总横扭矩可以利用反对称分布在片体中，所以能够促进纵剖面垂向分布，保证左舷舯可以施加垂直的向上荷载，在左舷舯后施加垂直的向下荷载，在右舷舯则可以施加反向荷载[2]。

为了避免出现刚体模态，保证数值计算更加准确，必须要根据边界条件进行适当的位移。通过连接侨中后面的中点，并且施加不同方向的移动约束，可以增加两个方向的平等约束，保证边界条件与实际相一致。

（二）承压舟桥结构直接计算工况

承压舟浮桥系统结构由多个承压舟相互连接而成，所以彼此之间的承压效果处于相互制约的情况，并不能够实现完全自由浮体。承压舟浮桥在直接计算工况时必须要对受力荷载以及通行车辆荷载进行动态模拟，保证车辆不同的位置对不同受力结构的响应进行全面分析。计算单船体承压结构受到甲板荷载产生的影响，可以直接将净水符力的耦合作用转变为弹簧模型，这样就能够保证船底的所有节点都能够均匀布置弹簧单元。在计算工况时，可以对不同结构的工况特点进行判断与分析，具体的研究如下。

当有两个重型货船或者是小型的农用车通行时，所有的荷载主要集中于连接桥部分，所以必须要保证承压舟桥的抗弯强度。当两个重型车辆在中间车道通行时，外侧车道的小型农用车前后轮的荷载会均匀的分布于支耳-销子的结构两侧，对最大车辆荷载产生的横向扭转作用进行模拟，可以验证承压舟之间抗横扭转的强度。当四车道各自按照不同的行驶方向进行通行时，所有的车轮位置都处于承压舟的外伸舷处，这时车辆的荷载会处于伸舷处剪力达到最大。在承压舟桥的中心位置也会产生比较大的弯矩，所以能够保证外伸舷的抗剪强度。

如果在相反的车道上，由于车辆荷载的排布方式，很有可能导致整个桥梁结构受到横向扭转的作用而出现不同的抗横扭强度。当四车按照不同的方向行驶，并呈现出直线分布的运行状态，导致一个未落滩的片体外伸舷处的车辆能够对整个桥梁连接产生横向弯曲，通过这样的方式可以验证桥梁的抗横弯曲强度。

结论：

本文通过对新一代的千吨级双向通行承压舟桥不同的结构强度直接计算工况进行深入分析，总结承压舟桥的发展进程以及主要特点，结合不同的工况分析承压舟桥结构特性以及受载特点，对产生的横弯强度、扭转强度和弯扭强度进行全面的探索，提高承压舟桥自身的可靠性与稳定性，促进承压舟桥行业的规范式发展。

参考文献：

[1]赵庆亮,郑培培,裴志勇.双向通行承压舟桥结构强度直接计算工况探析[J].中国水运,2016(10):53-55.

[2]陈亮亮,任慧龙,贾连徽,李陈峰,甄春博.分置式舟桥的动态位移响应原型试验研究[J].武汉理工大学学报,2013,35(09):56-60.