一、运输车辆通过性因素分析
汽车理论研究表明,汽车的通过性是指汽车在一定载重量下能以足够高的平均车速,通过各种路况地带(如松软的土壤、沙漠、雪地、沼泽及坎坷不平地段)以及克服各种障碍陡坡(侧坡、台阶、壕沟等)的能力。
汽车通过性的影响因素较多,从充分发挥汽车动力的角度,行驶速度、汽车车轮(轮胎的花纹尺寸、结构参数、气压等)、差速器、驾驶方法等对通过性有影响;从车辆技术结构来看,汽车的最小离地间隙奴纵向通过角^接近角广、离去角、纵向通过半径、横向通过半径最小转弯直径^等构成了通过性几何参数,反映 出车辆所具备的通过能力;从公路的技术指标角度,公路的承载能力、坡度(纵坡、横 坡、组合坡度)、弯道半径和净空等限制了车辆的通过。
大件运输车辆由于其超长、超宽、超高的特性,决定了其在运输过程中不同于一般的车辆,尤其是在通过性方面对沿途的道路、桥梁和隧道等的强度、净空和技术条件都有特殊的要求。
工程实践表明,在公路大件运输过程中,经常出现空中障碍、公路或桥梁载货限制、公路及其上设施的阻碍等妨碍运输通过的现象,根据公路大件运输工作特点和运输要求,总结起来,影响运输车辆的通过性包括以下几个方面,并构成了大件运输通过
性。
(1) 路面负载能力。大件运输的载重吨位一般较大,对地面的作用点多、载荷大,所需通过的公路和桥梁应有较大面积区域具有足够的负载能力,因此,需要对公路(尤 其是松软路面)和桥梁进行分析校核,如有不满足强度要求的,势必会引起车货系统失稳,出现安全事故。
(2) 横坡和纵坡通过能力。公路的横坡和纵坡对运输车辆及货物的受力体系有很大影响,从前面的车辆稳定性分析可知,货物在一定的捆扎方式下,如果其最大横向和纵向倾斜角超过了允许的角度,则将破坏运输车辆的稳定性,这就意味着,运输车辆不能通过这样大坡度的公路。
(3) 弯道通过能力。通常我国的公路都是按照《公路工程技术标准》(JTG B01_ 2003)中规定的等级公路技术标准来设计的,但由于大件运输车辆无论是车辆外形尺寸还是其转弯能力都和公路依据的普通设计车辆不同,因此必须对沿途公路的弯道数据进行检验,以确定车辆是否能安全通过。
(4) 外形尺寸通过能力。因大型物件的超高超宽,必然对所需经过的公路、桥梁、隧道及路上建筑物的净空尺寸有要求,以确保运输车辆安全通过。
二、公路路面负载能力校核
1.公路路面通过性校核
运输过程中经过的路面多为沥青路面,公路工程中称为柔性路面。柔性路面在轮胎压力垂直载荷作用下,轮胎附近路基表面变形成盆状,通常称为“弯沉笳”,变形大小称为弯沉。路面的容许弯沉是路面在临界破坏状态下、在最不利的季节、在标准轴载作用下容许出现的最大回弹弯沉值。公路工程将沥青路面的外观等级分成5级,公路达到第4外观等级时,如果车辆经过时道路弯沉值等于或小于标准载荷通过时的弯沉值,则认为没有对公路造成伤害。
2.桥梁通过性校核
桥梁通过性的验算方法有3种:载荷效应比较法、结构验算法、载荷比较法。其中载荷比较法是一种最为简便有效的方法。
所谓载荷比较法就是将运输车辆的最大轴载荷与桥梁的设计车辆载荷进行比较,如果该车辆的最大轴载荷小于或等于桥梁的设计车辆载荷,表明该车能安全通过桥梁;相反,则说明桥梁的通过性不够。但一定要注意,桥梁经过一定时间的使用和各种 因素的影响,其承载能力会发生一定变化,所以在工程实践中,必须认真实地踏勘桥梁的状况,做出科学的通过性判断。
三、公路坡度条件下的通过性分析
由于我国公路的设计和建造必须符合《公路工程技术标准》的技术要求,因此,在正常的情况下,可根据《公路工程技术标准》规定的最小坡度倾斜角来判断其通过能力。按照前面小节介绍的货物在各种捆扎方式下的最大纵、横向倾斜角计算方法,如 果计算出的稳定性最大倾角大于标准规定的角度,则认为可以通过。
纵坡通过能力应从两个方面进行考虑:
按《公路工程技术标准》规定的最小纵坡倾斜角来判断其通过能力。前面介绍的方法计算出了货物在各种捆扎方式下的最大纵向倾斜角,如果这个角度大于标准规定的角度,则认为可以通过。
纵坡通过能力还取决于挂车液压悬挂油缸的高度。
如果车辆稳定性中计算的最大纵向倾斜角大于公路标准对应的最大纵坡并且K和《均大于公路标准规定的值,则认为纵坡通过能力满足要求。
四、公路弯道的通过性校核
道路参数比较法是指通过测量弯道数据并与车组最小转弯半径等参数进行比较 来确定车辆是否能够通过该弯道。此法多用于规则弯道、圆弧弯道和直角弯道等场合,对于其他弯道需要根据实际情况来确定。例如国道二级公路最小平曲线半径为60 m,查得各车型或车组的最小转弯半径并与之比较即可。
五、外形的通过性
为保证行驶的安全性,各国对公路运输车辆的外廓尺寸均有法规限制,使运输车辆的外廓尺寸符合本国的公路、桥梁、涵洞和铁路运输的标准。我国的公路均按照《公路工程技术标准》设计与建设,该标准规定了各级公路设计的限界标准,可供车辆外形通过性检验时对照校核,综合车辆本身的外形尺寸以及运输货物的外形尺寸即可判定是否可以通过。需要指出的是,由于公路建设的年代和各地自然条件的限制及变化,有时公路的实际限界可能与标准有所差距,因此,应以实地道路考察结果为主,并对特殊路段的通过制订专门的通过预案。
六、改善公路通过性的措施
我国的公路都是依据设计车型的外形尺寸来设计的,除去少数的专用公路和大件运输公路外,绝大多数的公路都是以小型客车的尺寸和载荷来设计的,因此,公路大件 运输利用这样的公路网进行运输,由于车组及货物的外廓庞大,常常会遇到在公路的某些路段车组难以正常通过的问题,主要表现有:公路的空中障碍阻止了车组的通过,公路通行宽度不够妨碍了通行,交叉口及转弯处的设施影响,道路及桥梁的承载不足使车组不能通过等。为保证大件运输车辆能正常通过这些困难路段,必须采取技术措施改进公路通过性或改变车组的通过性以适应公路的通行条件。为此,公路大件运输工程实践中,在保证改进技术措施可行的前提下,主要有主动手段和被动措施来确保通过。主动手段就是通过降低车厢板、临时改变货物的吊装形式等来降低总体高度或宽度,以适应公路的通行条件。被动措施就是临时对公路通行空间进行改造,通过顶升、下挖、铺填、移除等措施,扩大通行空间或承载能力,以保证大型物件车组通过。具体措施有:
(1)针对空中障碍,改进公路通过性。在公路运输中遇到的空中障碍主要有3 类:跨越设施,如架空索道或缆车、各类架空管道、水渠、隧洞、立交桥等;柔性线路,如有各种架空电力线、通信线、电缆或光缆等;易于改动的障碍,如公路收费站顶棚、广告牌、标志标牌等。前两类障碍基本属于无法拆卸的,第三类属于可以临时 拆卸的障碍物。
对于影响大件运输的公路空中障碍,首先考虑主动手段改善车组通过性,若这样仍不能保证通过时,则可采用下列措施改进公路通过性:
① 对横跨运输道路上空废弃的各种障碍,可通过拆除来提高公路的通过性。
② 对柔性线路(如弛度较为松弛的低压架空电力线或通信线),当路面的净空高度与大件设备运输车辆通过的净空要求相差不多时,可临时升高线路•待车辆通过后,再移回线路。
③ 对于净高相差较大又难以移(顶)高的柔性线路,可联系相关部门要求临时停用,将线路放落地上。通过时注意保护线路以免其遭受损伤。
④ 对于可便于移除或有规划改建的障碍,可向有关部门协调移除。
⑤ 对于处理成本过高的空中障碍(如隧道、立交桥等),可采用破路挖地,以降低路面高度,增大通行空间,车辆通过后,再修复路面,恢复公路原状。
⑥ 对于采取上述几种措施有困难或难以奏效的空中障碍,则可将运输中的大型设备从车上临时卸下,用地面滚(滑)动法穿越障碍物后,再重新装车继续进行正常运输。此法虽无破路之弊,但装卸车的拖运都比较麻烦,而且还须配置一套拖运用的工器具,且须耗费较多的人力、物力和财力,因此,应与挖地法进行技术经济比 较后择优确定。
(2) 针对公路的通行宽度不够,改善其通过性。在公路大件运输过程中,车组和设备的宽度远远超过直行通道的宽度的情况时有发生,常见的障碍有延伸至路面的树枝、公路收费站设施、电线杆、指示牌、红绿灯、路灯以及建筑物狭窄的大门等,本着经济可行的原则,可通过排障处置,临时或永久地消除障碍,提高公路的通过性。
(3) 改善公路交叉口及弯道的通过性。公路大型物件运输时,在交叉口及公路弯道处转弯时也会经常碰到通行的障碍。因为运输车辆的结构决定了其转弯时需要更大的通行宽度,而捆绑固定于车辆上的设备也会产生很大的扫空区域,在这个范围有任何障碍的存在,都会阻止车辆及设备的通行。
转弯交口排障常常需做好两方面工作:一是根据超长车辆转弯时轮迹超出现有通道的部分,在超出范围内进行拆除路阶、栅栏、铺设钢板沙石以符合车辆通行要求;另一方面就是对道路两旁特别是转弯外侧的建筑物的拆卸,如电线杆、指示牌、红绿灯、路灯以及建筑物等。为保证车辆顺利通过,对车辆行驶轨迹以及扫空区域在原通行场地图的模拟非常重要,要求运输技术人员实地详细地勘察,并对排障方案进行模拟和 校验,制订出经济性、合理性、可行性的最佳排障方案。
(4) 加固桥梁,提高公路通过性。桥梁的加固分永久性加固和临时性加固两类。永久性加固必须由公路桥梁设计、建造的专业部门来实施,涉及部门多、关系协调困难、排障成本高,工程周期长,较少采用。临时加固桥梁则是公路大件运输中常采用的方法,具体措施如下:
① 在桥梁上铺设钢板以增加受压面积,从而减少桥梁的集中受力,改善桥梁承载能力。这一措施适用于小桥。
② 在桥面上铺设钢梁或大木梁,其上再铺设钢板以承受重车直接通行,常称为桥上桥法。临时铺设的钢木大梁能起到承受车辆载荷、分散载荷的作用,可以减轻原桥的负担。这种方法简单方便,架设、拆装时间短,材料可回收并重复使用,适合于公路大件运输临时性和重复性通过桥梁。
③ 对于桥下支撑的加固,就是在桥的承载力不足或有裂缝处搭设刚性支架支撑桥梁,以起到分载和保护桥梁的作用。常用于桥梁部分有病害而其余部分可以满足车组通过的情况。
对于大桥、特大桥,不易采取“桥上桥”时,可以采用增加运载车辆轴线数的方法来提高公路的通过性,通常采取增加挂车轴线或将挂车轴距拉长,分散车组载荷分布来降低对桥梁的作用.从而保证车组能安全通过桥梁。