独柱墩桥梁抗倾覆安全评价及加固设计方案.pdf

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1、器桥梁工程BddgeEngineering独柱墩桥梁抗倾覆安全评价及加固设计方案石红磊1，陈卫霞2(1．中交公路规划设计院有限公司，北京100088；2．北京华达工程设计咨询有限公司．北京100088)摘要：通过分析某高速公路独柱墩桥梁横向失稳产生的原因，进行了相关项目的验算，并根据验算结果提出了切实可行的加固设计方案。验算项目及加固方案对于消除该种桥梁病害具有一定的社会效益及经济效益．对于今后相关规范的制订具有一定的参考价值。关键词：独柱墩桥梁；抗倾覆；安全评价；支座反力；加固设计中图分类号：U445．72文献标志码：B文章编号：1009—7767(2

2、015)03—0056—05SafetyEvaluationandReinforcementPlanagainstOverturningofSingleColumnPierBridgeShiHonglei，ChenWeixia当前，我国已建高速桥梁下部基础大量采用独柱墩、薄壁墩结构形式。该种结构具有减少占地、改善下部结构布局、增加视野和桥型美观等优点。但目前该种结构形式的桥梁在使用过程中已发生多起倾覆事故。2007年10月，3辆半挂牵引重型货车由南向北行驶至包头市民族东路高架桥上时，桥面突然发生倾覆，造成桥下铁路专用线中断。2009年7月．津晋高速公路港

3、塘收费站外连续独柱墩匝道桥上。为避让前方逆行车辆，3辆严重超载车辆密集停置并偏离行车道，导致桥梁发生倾覆事故，5辆载货车坠落，造成6人死亡，4人受伤。目前我国载重车辆普遍存在超载现象，个别车辆超载甚至达到200％～300％，导致多数桥梁处于超负荷工作状态。桥梁设计工作者关注的重点一般在桥梁的抗弯、抗剪承载能力方面，而对于偏心偶然超载作用问题关注不足。1现行规范对横向倾覆稳定性检算的规定1．1铁路桥梁规范TB10002．3—2005《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》中的4．1．1条对横向倾覆稳定性检算的规定：在计算荷载的最不利组合作用下，桥跨

4、结构的横向倾覆稳定系数不应小于1．30：在相应于应力超过容许值30％时的竖向活载作用下，悬臂梁的纵向倾覆稳定系数不应小于1．3。4．1．1条的条文说明中：56啼荭教_术2015No．3(May)V01．33检算倾覆稳定性时，可将支座看成是刚体，稳定力矩及倾覆力矩沿横向指对支座边缘(图1中的A点和曰点)而言，沿纵向指对支座铰中心(图1中的C点)而言，计算公式见式(1)：K：粤_>1．3二(1_)乞M。，a)b)图1桥跨结构稳定性检算示意图1．2公路桥梁规范邢D60--2004／(公路桥涵设计通用规范》3．5．8条和邢D62--2004／(公路钢筋混凝土及预

5、应力混凝土桥涵设计规范》9．7．4条中均只有禁止支座脱空的描述。可见我国现行的公路桥梁规范对横向倾覆稳定性没有相关的规定，处于空白状态。1-3公路和铁路桥梁规范的不足之处由于现行的公路桥规在横向倾覆稳定性方面处于空白．所以在遇到相关问题的时候只能参照铁路桥规的相关规定。将铁路桥规的抗倾覆条文应用于公路桥梁，有以下不足之处：1)铁路桥梁上车道少，车道位置固定；公路桥梁车道数较多，其车道设置比较宽(3．0～3．75m)，而车辆行驶宽度相对较窄(交通拥堵时在原来设置的车道内将涌入比原来预计更多排的车辆)，偏载情况更加严重。2)铁路桥梁宽度窄，高度大，道渣和铁轨

6、的自质量较大，对抗倾覆有利；公路桥梁截面形式扁平，自质量低。对抗倾覆不利。3)城市高架桥由于美观需要及桥下空间的限制而设置独柱墩，墩顶支座横向间距小。按照铁路桥规的桥梁工程器BridgeEngineering横向倾覆稳定性检算方法能通过。但不能保证不会发生局部支座脱空的情况。4)铁路桥规中的倾覆稳定系数为1．3，可以将其理解为汽车偏载、超载时30％的倾覆力矩达到l临界值。而现阶段汽车超载现象十分严重，只考虑超载30％偏于不安全。5)铁路桥规中的倾覆稳定性规定和检算方法没有简支梁桥和连续梁桥的区别。2独柱墩桥梁结构验算某高速公路典型独柱墩桥梁结构见表1。表

7、1某高速公路典型独柱墩桥梁结构一览表2．1抗倾覆验算根据跨径和支承布置等因素，对独柱墩桥梁进行抗倾覆验算。具体计算方法如下：1)采用有限元软件Midas／Civil建立桥梁模型进行计算：2)桥梁荷载验算。恒载：上部结构自质量+桥面附属设施自质量，考虑恒载在结构倾覆计算时对结构受力有利，恒载分项系数均取1。活载：活载考虑汽车冲击系数，并根据规范确定活载偏载位置，偏载车道依次增加，确定最不利活载车道数下的倾覆稳定性。根据桥宽按公路一I级车道荷载布置2个车道，2个车道靠外侧按偏载布置进行计算(见图2)，汽车荷载分项系数按现行规范取1．4。图2公路一I级荷载横向

8、布置(cm)2．1．11号桥该桥上部结构均为25m跨径T梁，独柱墩均为接盖梁的扁