独柱墩连续弯梁桥抗倾覆验算及加固方法.pdf

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1、2016年第4期广东公路交通GuangdongHighwayCommunications总第145期文章编号：1671—7619(2016)04—0061—04独柱墩连续弯梁桥抗倾覆验算及加固方法杜磊(广东省交通规划设计研究院股份有限公司，广州510507)摘要：近年来，独柱墩连续梁桥因为横向抗倾覆能力不足而坍塌的事故时有发生一以某在役匝道桥为丁程背景，提出独柱墩连续弯梁桥横向抗倾覆稳定性的验算方法，并推荐可行有效的加同措施，为类似桥梁的加同设计提供参考。关键词：独柱墩；连续梁桥；抗倾覆验算；加

2、固中图分类号：U445．72文献标识码：B0概诛因可充分利用桥下空间，独柱墩连续梁桥是高速公路互通立交、城市立交和高架桥设计中广泛采用的结构形式，在某些空间受限的情况下，该种结构形式成为唯一的桥型选择。但独柱墩连续梁桥在使用过程中也逐渐暴露出各种问题，最为严重的就是整体倾覆。近年来出现的几起桥梁倾覆事故，均是在无明显征兆的情况下发生的，猝不及防，造成了极大的危害。因此，检算下部结构采用独柱墩的在役连续梁桥的横向抗倾覆能力极具意义。对于某些中间墩采用独柱墩的匝道桥，由于箱梁底宽窄，端支座间距小，在

3、车辆偏载的工况下极易出现负反力，从而使支座脱空，结构受力体系发生改变，存在倾覆风险。本文以某独柱墩匝道桥梁为工程实例，对其进行横向整体抗倾覆稳定验算，并根据验算结果采取相应的加固措施，以确保该运营桥梁的结构安全。1工程背景1．1桥梁概况某匝道桥上部结构采用(23m+24m+25m+25m)+2×(4×20m)+(2×20m+19．3m)共四联钢筋混凝土等截面连续箱梁；下部结构联端设置直径1．Om双柱墩，其余桥墩均为直径1．2m独柱墩。本文以第2联(4×20m连续箱梁)为对象，进行横向抗倾覆验算。

4、桥型布置如图1所示。图1l[rliI盟，jj?H}、衔“，lmn{‘川-，：⋯】1．2技术标准及主要材料钢筋混凝土箱梁采用C40混凝土，桥墩采用C30混凝土，桩、系梁、承台采用C25混凝土，桥面铺装采用沥青混凝土。钢筋：采用I级、Ⅱ级螺纹钢筋。支座：采用GPZ(Ⅱ)型盆式支座。桥梁其他相关参数及箱梁尺寸如表l和图2所示。表1第二联桥梁相关参数图2I匝道第二联箱梁标准断面图(单位：cm)作者简介：杜磊(1987一)，男，吉林人，丁学硕士，助理T程师，主要从事桥梁设计及理论研究T作一E—nmil：d

5、uleil98771@163．c·onl·6l·2016年第4期广东公路交通总第145期2桥梁抗倾覆验算2．1验算标准我国现行规范中，尚未对箱梁上部结构抗倾覆验算进行明确规定。针对箱梁上部结构抗倾覆验算，《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(征求意见稿)第4．1．9条作出如下规定：帆r：≥≥2．57矿2瓦刻·3式中：％一抗倾覆稳定系数；S娃一使上部结构倾覆的汽车荷载(含冲击作用)标准值效应；S从一使上部结构稳定的作用效应标准组合。对于下部结构为独柱墩的桥梁，位于梁端曲线内侧的支座脱空后，

6、受力体系将发生变化，成为横向倾覆事故出现的开端。《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)第9．7．4条中有禁止桥梁支座脱空的描述。美国桥梁规范对于独柱墩的抗倾覆有明确规定：多向活动支座的最小竖向力不应小于其承载能力的20％。在自重和汽车荷载的作用下，桥梁结构的受力体系不应发生改变，因此，支座应处于受压状态。此外，外荷载产生的扭矩作用在桥梁结构上，将使箱梁产生扭转变形，若该变形过大，除引起内侧端支座负反力外，还有可能使支座转角超限，导致支座处于非正常工作状态。《公路桥

7、梁盆式橡胶支座》(JT／T391—2009)中规定，正常使用时，支座竖向转动角度不大于0．02rad。根据以上相关依据，本文提出的独柱墩连续弯梁桥的横向稳定性验算标准主要为i个方面：在桥梁结构自重和汽车荷载作用下，支座反力尺，t>0，转角0，≤0，抗倾覆稳定系数％I>2．5。2．2计算模型采用大型通用有限元软件Midas／Civil2012建立空间杆系计算模型，桥梁平面线形、支座位置，结构尺寸等均与实际结构相同，模型见图3。·62·2．3计算荷载2．3．1恒载箱粱结构自重，混凝土容重取26kN／

8、m3，沥青混凝土桥面铺装容重取23kN／m3，水泥混凝土桥面铺装容重取26kN／m3，防撞护栏重量按相关图纸取11．1kN／m。2．3．2活载车道荷载：验算车辆荷载为公路I级。参照《公路桥涵通用规范))JTGD60—2015，按桥面宽度进行横向车道布置，计算车道横向、纵向折减系数和冲击系数。2．4计算结果经计算，在结构自重和汽车荷载作用下，箱梁梁端内侧支座存在负反力一807．8kN。各支座反力见表2。由于梁端内侧支座存在负反力，结构内力重分配，因此在计算转角时，应在模型中将梁端内侧支座脱空，直到