何恩新 焦玉春 张朋

摘 要：載重车辆轮印宽度300mm左右，主车道板格宽度采用1/3m，确保多轮胎的轮印负荷分布在不同的板格内，避免载荷集中在同一板格内。随着重载车辆不断增多，双向两车道承压舟的通行能力已经严重滞后于社会发展，创新设计的储备浮力1000t的双向四车道承压舟，大幅提高了双向通行能力和单向极限通行能力。凸起的联接装置使车辆的驾驶舒适度大幅降低，同时降低了轮胎的使用年限，新设计内凹式联接装置大幅改善了这个问题，同时甲板平整美观。承压舟联接组成的浮桥，在遇到凌汛期时，从安全角度出发，有关部门都会要求对部分承压舟进行拆除，常规拆除费时又费力。最新设计的门桥结合升降装置，大幅缩短了拆搭桥的时间，也节省了人力物力财力，安全性能也得到了保障。

关键词：承压舟;主车道;甲板板格;双向四车道;联接装置;门桥;升降装置;快速拆搭

中图分类号：U663            文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2019）09-0063-03

1 前言

承压舟自1985年在山东省首次研制并成功架设浮桥以来，在沿黄流域得到了迅猛发展。截至2017年年底，黄河628公里山东段共有承压舟浮桥59座（承压舟1200余艘），使得黄河山东段成为了全国乃至全世界民用舟桥最为集中的区域。承压舟浮桥已成为山东跨越黄河的主要通道之一，据测算，2017年山东浮桥总通车量超过了4000万车次，为促进区域经济社会发展发挥了重要作用。目前，承压舟浮桥已在河南、陕西、宁夏、山西、内蒙古、黑龙江、吉林等多个省份得到了推广应用。

承压舟的设计由最先的87 式、95 式、96 式、97 式、2000 式、2006 式承压舟，95（A）、95（B）大型防凌舟，发展为现在的第四代承压舟，历经30余年。在实践经验总结以及理论研究探索的基础上，研制出了新一代大型承压舟组成的适合车辆通行的承压舟浮桥。

承压舟系指集舟、桁、板于一体，甲板结构直接承受集中动载，能在水中及浅滩构架舟桥的特种舟桥装备。按有无过水通道分为分置式和带式两种。

分置式承压舟，一般为带舷伸结构的双体船或单体船，通道沿船宽方向布置，有明显过水通道。带式承压舟，一般为单体船，通道沿船长方向布置，无明显过水通道。

2 承压舟的设计原则

承压舟设计过程中，对其结构进行了不断改进和创新，在设计原则和发展方向上进行了多方面探讨。

2.1遵循科学性原则

老式承压舟的横梁间距为1/2m，车辆通行一段时间后，甲板上就出现了较为明显的轮印凹陷，甲板及其构件损坏比较严重，导致承压舟频繁维修更新，使用寿命比较短。根据承压舟的载荷特点、工况要求，在系统总结承压舟30余年实践经验的基础上，结合车辆的轴重、轴距、轮印等技术特征，将横梁间距由原来的1/2m改进为1/3m，缩小了甲板板格宽度，车辆甲板单个板格上承受的车辆负荷符合降低了50%，改善了由于多个轮印集中在同一板格内造成的单个板格集中受力情况，该结构的改进实践效果明显，甲板横梁损坏数量和频率降低了90%以上。

（1）在连接桥大跨距强横梁设计时，参考了承压舟的试验成果，车辆冲击带来的动载系数约为1.2倍，车辆载荷引起的垂向最大加速度不会超过0.2g，连接桥的总横弯矩Mbx不会超过1.2倍静水总横弯矩Mbx0，可取Mbx=1.2Mbx0;

（2）承压舟有滚装船的特点，静水总横弯矩引用了《海上高速船入级与建造规范》的规定，对公式进行整理得。此公式的计算结果与实践应力测试结果非常吻合，较好的解决了大跨距强横梁计算选取不当的问题。

通过以上改进，甲板结构更加合理，具体形式如下：

2.2从安全性角度出发

承压舟不仅要考虑结构强度安全，也要考虑行人和车辆的安全，为有效提高承压舟浮桥装备的安全保障水平，从承压舟的安全性因素综合考虑出发，需要对承压舟的设计理念进行改变。第四代承压舟出现之前，多数承压舟的主车道，人车并未分流，事故多发，安全隐患较多，同时降低了车辆通行速度和效率，在通行的快捷性和浮桥的经济性上都产生了不良影响。随着社会发展的不断进步，社会通行的车辆也在不断增加，由原来的普通农用车已经发展到现在的三轴重型半挂车辆，经调查发现，最大载重达到近200吨，80吨左右的载重车通过承压舟时，需要单放行，客车单放行，行人及非机动车辆禁止通行，原来设计的承压舟已经远远不能满足现在通行车辆的需求，为实现重型载重车辆双向行驶，客车以及行人、非机动车辆自由通行，最大限度的为两岸居民提供方便，设计研发了第四代承压舟。

从行人和行车安全角度出发，根据公路护栏的设计理念，对防护、防撞措施分别设计。防撞装置对车辆撞击的高度作了明确要求，最低值为0.35m，这个高度大概为重型汽车轮胎直径的1/3，这个高度可以有效防止车辆失控越出桥外，计算值是以重点保护的大型客车为设计对象，按整车质量20t、车速30km/h、撞击角度15 ?、安全系数1.25考虑。

在考虑了人车分流后，在主车道两侧各增加一个边车道，作为农用车、三轮车和摩托车的通道，不仅实现了客车以及行人、非机动车辆分流通行，而且实现了双向四车道的车辆通行，较好地解决了重型车辆通行受限的问题，使两岸居民出行更加便利。

综合第四代承压舟的设计特点，改进后的车道布置：

2.3以实用性原则为主

以往的联接装置设计为凸起状，安装后凸起部分高于甲板板40mm，凸起部分宽度为50mm或60mm，车辆通过联接装置时，车轮会从凸起部分通过，车辆颠簸严重，行驶不平稳，会对车轮造成一定程度的损坏，致使车轮使用寿命大大降低，严重的情况下会对车轴的平衡度造成影响，损坏车辆，车辆的颠簸会对浮桥造成冲击，降低浮桥的使用寿命。

在考慮到以上因素造成的不利影响下，对承压舟联接装置进行了改进，包括纵向部分和横向部分的本体，本体上带有销孔，所述的横向部分下表面至少一部分为斜面，斜面自靠近横向部分根部的部分向端部方向右下向上倾斜，向上横向部分的上表面至少一部分为平面，该改进装置使支耳上表面与桥面在同一平面，能够实现浮桥桥面的平整，不仅实现了通行车辆的平稳，而且也能够减少车辆颠簸对浮桥的冲击，从而延长浮桥的使用寿命，从甲板上实现了桥面的规范平整。

在联接装置的改进过程中有以下几个方面的考虑：

（1）是在连接销的设计过程中，考虑其两侧受剪，假定耳销承受轴负荷全部转换为剪力，则有：

式中：F—最大剪应力，N，Pc—轴重，t;S—轴销截面积，mm;[τ]—许用剪切应力，取81.6N/mm（见《钢内规》规定）;d—轴销直径，mm。整理可得：

《钢内规》给出的轴销计算公式，基于仅在跳板两端设置连接装置，故仅考虑了单侧受剪。若考虑双侧受剪，并带入材料换算系数，则会得出上式。

（2）在单支耳和双支耳的设计过程中，根据《小船法规》的规定，至少设置3个如图所示的联接装置的要求判断，与承压舟存在多个联接装置且车辆通行时至少3点受力的情况吻合，故对单支耳和双支耳借鉴了《小船法规》的规定。

改进后的联接装置以及安装示意图为：

2.4遵从便利节约的原则

每年的凌汛期，河道管理部门从行洪和泄淩的角度出发，考虑到舟桥的安全，都会要求拆除浮桥的部分承压舟，待流速和架设条件具备后再重新搭建，这种情况每年有2～3次，特殊年份甚至有5～6次。承压舟浮桥在拆搭时（在夜间拆搭时还得配备灯光和小船等），都需要20余人参与，大型机械设备3台（套），耗时约1～3小时，耗资2～3万。拆搭浮桥的同时要求封桥，禁止车辆通行，因封桥造成的损失也不是小数目。综合以上考虑，从便利性原则出发，对相邻2组承压舟进行了改进，这2组承压舟采用钢丝绳软联接，在承压舟中体部分，设计2个相对的内凹槽口，槽口从主车道最外侧向外延伸1米，从舷侧向内凹3米，从甲板向下凹1米。槽口的里端安装联接装置，通过跳板补平承压舟内凹部分。在跳板下方和承压舟内凹部分之间安装液压驱动升降装置。需要拆解时，升降装置将跳板抬高，使跳板脱离承压舟，从而快速拆除浮桥。搭建时过程相反。升降装置安装简单，耗资较低，为浮桥的快速拆搭提供了简单易行、安全可靠、省工省力的一种新方式。

3 结论

根据当前浮桥承压舟的成本收益情况、舟体易坏易损部位以及当前交通路网的最新要求，我们总结出了几点当前比较实用的原则，以提高浮桥承压舟的设计水平。

（1）科学性原则：横梁间距的改进增加了甲板结构的强度，横骨架式的特点使得甲板受力得到更好地分解;

（2）安全性原则：双向四车道的出现缓解了通行压力，做到人车分流，在安全方面得到了极大提高;

（3）实用性原则：内嵌式联接装置使车辆避免了为减少颠簸而变道所形成的潜在安全事故，也降低了由于车辆的冲击造成承压舟结构的损坏，既提高了承压舟浮桥通行的舒适度，又减少了交通事故发生率。

（4）便利式原则：升降装置的设计，使浮桥的拆搭变得极为快捷方便，同时又降低了拆搭浮桥的成本。

参考文献：

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