弯梁桥的抗倾覆稳定性设计
桥梁防倾覆措施正式版

桥梁防倾覆措施正式版桥梁是现代交通的重要组成部分,为了确保桥梁的安全稳固,防倾覆措施至关重要。
桥梁的防倾覆措施旨在预防桥梁发生倾覆事故,保障行车和行人安全。
本文将介绍桥梁防倾覆措施的正式版本,并对其进行详细描述。
一、桥梁防倾覆措施的基本原则1.稳定性原则:确保桥梁结构在各种荷载作用下的平衡和稳定。
2.安全性原则:通过合理设计和可靠的施工,确保平时使用和大型荷载作用下桥梁不会发生倾覆事故。
3.耐久性原则:确保桥梁防倾覆措施的材料和结构具有良好的耐久性,能够长期保持其可靠性。
4.经济性原则:在满足防倾覆要求的前提下,合理控制投资和维护成本。
5.美观性原则:尽量减小防倾覆措施的影响,保证桥梁的美观性。
二、桥梁防倾覆措施的具体措施1.基础设计:(1)在选择桥梁基础类型时,考虑土质条件和地震力等因素,确保基础的稳固性和抗震性。
(2)在基础设计上采用适当的支座,确保桥梁允许一定的倾覆位移。
(3)采用抗倾覆锚杆固化桥梁基础,提高抗倾覆能力。
2.结构设计:(1)在主要承重构件上设置抗倾覆装置,如倾力吊装、加固支撑等。
(2)合理选择桥墩和墩顶尺寸,增加桥墩的稳定性。
(3)设置防倾覆装置,如反倾杆、斜撑等,确保桥梁整体稳定。
3.荷载控制:(1)确定合理的荷载标准,根据桥梁的设计使用寿命和使用条件,合理分析和确定各种荷载。
(2)加强荷载限制的监控和管理,定期检查和评估桥梁的荷载状况。
4.配套设施:(1)设置防撞设施,如护栏、桥面栏杆等,减少外界不可控因素对桥梁结构造成的冲击。
(2)设置监测系统,实时监测桥梁的倾斜和振动情况,及时发现隐患并采取措施。
5.维护管理:(1)建立健全的桥梁维护管理制度,定期检查和维护桥梁,确保防倾覆措施的有效性。
(2)加强对桥梁施工人员的培训,提高其技术水平和安全意识。
三、桥梁防倾覆措施的应用范围四、结论桥梁防倾覆措施是桥梁工程中重要的一部分,其设计和施工要遵循稳定性、安全性、耐久性、经济性和美观性等原则。
小半径弯梁桥抗倾覆加固分析

Academic Papers 学术交流影响有影响的人________________________________小半径弯梁桥抗倾覆加固分析文/河北省高速公路京沪管理处姜涛摘要:小半径且中墩为独柱墩的连续弯梁桥的抗倾覆能力较差。
作为预防措施,人们常采用在中墩处增加径向支座的方式进行加固处理。
以抵抗津晋高速连续独柱墩匝道弯桥倾覆时遇到的极端汽车荷载为目的,本文给出了针对极端汽车荷载情况的抗倾覆稳定系数计算公式,对加固处理前、后的弯梁桥在极端汽车荷载情况下的抗倾覆性进行了分析,并对该加固措施进行了效果评价,为类似工程的加固处理提供了技术参考。
关键字:弯梁桥;抗倾覆;加固;效果评价由于弯梁桥能很好地适应桥址周围地形地物 限制,并且曲线本身线条平顺流畅,符合城市景 观需求,也能为安全行车提供保障,因此弯梁桥 得到了快速发展,尤其在高速公路互通式立交和 城市交叉口立交醒桥上得到了广泛应用。
但弯梁桥,特别是中支座为独柱墩的连续弯梁桥的自身结构特点,决定了其抗倾覆性能要比其他线型的桥梁差很多,中支座为独柱墩的连续弯梁桥在恒荷载或活荷载作用下会出现弯扭耦合现象,即在外荷载及曲率的作用下竖向弯曲时会产生扭转,从而导致梁体挠曲变形。
如果支座布置不恰当,会导致桥台的内外侧支座的反力分布不均匀,有曲线外侧变大、内侧 变小的倾向,内侧甚至会产生负反力,从而引 发支座脱空的现象,进一步发展就会产生倾覆。
如2009年7月津晋高速连续独柱墩匝道弯桥倾覆,2014年12月重庆市盛唐立交G匝道倾覆,都给人民生命财产带来了巨大损失。
因此,对于 桥梁,特别是中支座为独柱墩的小半径连续弯图1津晋高速连续独柱墩匝道桥倾覆梁桥的抗倾覆验算必须引起高度重视。
目前的桥梁设计规范《公路铜筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》UTGD62— 2012)对桥梁的抗倾覆性有明确的强制性要求且要求支座不应出现脱空现象。
在实际设计中,应保证桥梁支座不出现脱空,这确保了桥梁不会发生倾覆;但在某些情况下,由于车辆并不总按照规范规定的位置行驶和载重,可能会使弯桥外侧的偏心压力加大,倾覆概率増加。
公路与城市道路桥梁抗倾覆设计及施工

公路与城市道路桥梁抗倾覆设计及施工摘要:随着社会的发展和城市化的进步,人们对公路和城市道路桥梁的质量要求在一定程度上越来越高,尤其抗倾覆设计更是是确保公路与城市道路桥梁安全的重要因素。
因此,要不断强化公路与城市城市道路桥梁抗倾覆设计以及施工,延长道路的使用寿命,为公路以及城市道路桥梁的建设提供参照,促进道路桥梁的安全运行和发展。
关键词:公路与城市道路;桥梁抗倾覆设计;安全性;稳定性;优化措施1、桥梁抗倾覆设计及施工安全评价在道路桥梁抗倾覆的设计过程中,需根据标准严格管理并开展安全检查。
在我国以往的道路与桥梁建设中,独柱式桥梁建筑占比较多,该桥梁形式在设计及施工中也较为实用。
因此,需详细检查该类桥梁的设计方式,对比设计数据与施工现场的实际情况,分析抗倾覆设计的参数与安全性,避免抗倾覆存在的问题对后期的工程施工安全与质量产生不良影响。
抗倾覆参数的对比,主要围绕桥梁的结构数据、设计年代及承重的标准展开。
通过对比,相关管理部门、施工单位与施工人员,都能详细地了解到桥梁的数据与安全性,从而保证在后期的施工过程中,进一步加强道路桥梁的安全性。
根据对过去道路桥梁建设的总结,可以发现道路桥梁两侧的桥墩在寿命和承重方面都明显低于中间的桥墩,且抗倾覆设计会影响到建筑的距离与桥梁的宽度,根据实际的应用分析对比,桥梁自身的抗倾覆性要低于桥梁之间的道路,需及时检查桥梁的安全性,并根据对比数据完善设计及施工。
2、桥梁设计及加固设计建议桥梁破坏模态不只是倾覆一种;桥梁的抗倾覆性能也不是一个固定不变的状态,它与桥梁本身的设计抗倾覆系数、抗倾覆构造设计是否健全、桥梁是否存在横向滑移及其他进程性病害有关。
按照理想状态计算,抗倾覆性能满足要求的桥梁在出现病害或运营状态发生改变的情况下亦存在倾覆的可能性;抗倾覆系数不满足要求的桥梁,在做好相关构造设计的前提下也可能永远不会发生倾覆事件。
结合上述分析,对独柱墩曲线桥梁设计、抗倾覆验算及加固设计提出如下建议:①验算建模应考虑固结墩的梁体内力分布的影响,对于设定了固定支座、固结墩的独柱墩桥梁,应在建模时建立桥墩模型,综合分析墩梁共同受力状态下的内力分布问题。
抗倾覆稳定性验算

五、施工计算1、抗倾覆稳定性验算本工程基坑最深米左右,此处的土为粘性土,可以采用“等值梁法”进行强度验算;首先进行最小入土深度的确定:首先确定土压力强度等于零的点离挖土面的距离y,因为在此处的被动土压力等于墙后的主动土压力即:()a p b K K P y -=γ式中:P b 挖土面处挡土结构的主动土压力强度值,按郎肯土压力理论进行计算即 a a b K cH K H P 2212-=γ γ 土的重力密度 此处取18KN/m 3p K 修正过后的被动土压力系数挡土结构变形后,挡土结构后的土破坏棱柱体向下移动,使挡土结构对土产生向上的摩擦力,从而使挡土结构后的被动土压力有所减小,因此在计算中考虑支撑结构与土的摩擦作用,将支撑结构的被动土压力乘以修正系数,此处φ=28°则K=93.42452=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⋅=ϕ tg K K p a K 主动土压力系数 361.02452=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=ϕ tg K a 经计算y=挡土结构的最小入土深度t 0:x y t +=0x 可以根据P 0和墙前被动土压力对挡土结构底端的力矩相等来进行计算 ()m K K P y t a p 9.2600=-+=γ挡土结构下端的实际埋深应位于x 之下,所以挡土结构的实际埋深应为 m t K t 5.302=⋅=k 2 经验系数此处取经计算:根据抗倾覆稳定的验算,36号工字钢需入土深度为米,实际入土深度为米,故:能满足滑动稳定性的要求2、支撑结构内力验算主动土压力:a a a K cH K H P 2212-=γ 被动土压力:p p p cK K H P 2212+=γ 最后一部支撑支在距管顶的地方,36b 工字钢所承受的最大剪应力d I Q d I Q S S z x x z ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==*max max *maxmax max τ,3.30*max cm I S z x= d=12mm,经计算 []ττ<=a MP 6.26max36b 工字钢所承受的最大正应力[]σσ<==a MP WM 9.78max 经过计算可知此支撑结构是安全的3、管涌验算:基坑开挖后,基坑周围打大口井两眼,在进出洞口的位置,可降低经计算25.12''''=-γγγωh kh 因此此处不会发生管涌现象4、顶力的计算工程采取注浆减阻的方式来降低顶力;φ1800注浆后总顶力为:F==25667/10=550tfo—土的摩擦阻力,一般为25KN/m2S—土与管外皮的摩擦面积0.3—注浆减阻系数1.1—顶力系数5、后背的计算E=××Υ×H2×tg245+φ/2+2chtg45+φ/2式中Υ土的重度18KN/m3c土的粘聚力10kpa, φ摩擦角28º计算得每米588吨,后背工作宽度为4米,后背承载力为2354吨;参照最深基坑;考虑到工字钢和管材的受力和整体后背的情况后背的承载力不超过1200吨为宜;六、工作坑的支护工作坑按坑深分两步支撑或三步支撑,深度小于6米的为两步支撑,深度大于6米的为三步支撑,支撑采用I36b双工子钢作顺水,顺水托架用三角形钢板制成焊接在钢桩上,每一个面上两个,并用Φ16钢筋将顺水与钢桩焊接牢固;顺水安装时采取以长边顶住短边,并在4个交角处用钢管Φ120、t=或短工字钢做角撑,与顺水焊接;头一步顺水位置在距地面米处,最后一步顺水在距管外顶米处,按坑的深度可在第一步顺水与第三步顺水中间增加一步;七、工作坑降水1、打设大口井在水泥搅拌桩的外侧出洞口处两侧各打一眼大口井,井深12米—14米、直径米;大口井井中距水泥搅拌桩外皮米,距管外皮米,管材为无砂砼管;错误!大口井的施工方法井筒的沉设方法,采用回转钻机,或冲击钻机冲击成孔,孔径比管外径包括过滤层大于30厘米以上;钻冲成孔后,孔内的泥浆应稀释、置换,而后沉设井筒;井筒的底部用草袋片或土工布加粗砂砾石作反滤层,厚度约20厘米;井筒与孔之间的空隙,用粗砂、砾石等滤料回填至地下水位;大口井施工完成后应立即进行排泥及试抽水,防止淤塞;若试抽水6小时后出水仍含有大量土颗粒呈混浊水时,应立即检查井筒封底、管口连接、过滤层等,如发现问题应及时修复或拔出井筒,重新沉设;在大口井开始抽水至基坑回填到地下水位前,不得中断抽水;使用水位自动开关控制井内水位;在抽水期间应经常检查水泵出水、地下水位变化、井底回淤等情况,防止潜水泵或水泵进水管被回淤掩埋;大口井停止抽水后,应立即拆除抽水设备,并将井孔回填密实;大口井应在基坑开挖前抽水,提前降低地下水,这有利于基坑槽的开挖及坑壁、坑底的稳定;错误!、大口井沉设深度的计算H = h +δ + h l + h 2 + IB式中:H —大口井的深度h —基坑槽深度δ —井筒封底厚度h1 —抽水泵吸水头高度h2 —井筒内预留回淤高度一般取~米I —降水坡度,一般取1/10;B —大口井与基槽的水平距离rn;八、工作坑的开挖采用机械1m³、 m³挖掘机配合人工挖土,挖土顺序为首先用挖掘机挖至第一步顺水处,然后做第一步顺水,再用挖掘机挖至第二步顺水处,做第二步顺水;并用木板卡在工子钢槽口做基坑四面的挡土撑板,中间用Φ16钢筋做横肋与钢桩焊住,再挖第三步土;当挖掘机挖到够不着土时,改用人工挖土装入土斗,用16吨吊车吊车将土吊到地面上,装入运行车拉走;。
独柱式弯桥抗倾覆稳定性分析_王兰

随着我国交通事业的迅速发展,大量的公路立交和城市大型 互通高架桥在建,匝 道 桥 是 互 通 立 交 实 现 道 路 转 向 功 能 的 关 键, 并且由于地形及 空 间 限 制,匝 道 桥 多 位 于 小 半 径 曲 线 上,研 究 结 果表明无论使用何种支座布置方案,曲线梁总存在扭矩,因此,曲 线梁总是处于弯扭耦合的受力状态下。由于扭矩的产生,通常会 使梁体处于外侧 超 载,内 侧 卸 载 的 情 况,因 而 引 起 梁 内 外 侧 支 点 反力相差较大,当活载偏置时,梁内侧支座甚至会产生负反力,这 时如果支座不能承受拉力,就会出现梁体与支座的脱离,即“支座 脱空”现象。当内侧支座产生脱空,梁体便有倾覆失稳的可能,现 实中有很多曲线梁上部梁体由于倾覆失稳造成的事故,所以对独 柱式弯桥上部梁体进行抗倾覆稳定性分析是很有必要的。
Key words: isolated-column curved bridge,bearing counter-force,B ramp bridge,overturning stability
points out a series of feasible maintenance repair schemes,so it is meaningful for the maintenance management of similar long and large bridges’
steel deck pavement.
Abstract: Taking Nanjing Second Yangtze River’s pavement with epoxy asphalt concrete on the steel deck for the first time as the example,the
桥梁结构抗倾覆稳定性研究分析

桥梁结构抗倾覆稳定性研究分析发布时间:2022-11-24T01:16:49.129Z 来源:《工程建设标准化》2022年第14期第7月作者:殷涛,丁楠[导读] 结合桥梁工程实例,运用有限元软件依据新规范对不同支座布置的弯桥进行了抗倾覆能力验算分析殷涛,丁楠安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司,公路交通节能环保技术交通运输行业研发中心安徽省合肥市,230000[摘要] 结合桥梁工程实例,运用有限元软件依据新规范对不同支座布置的弯桥进行了抗倾覆能力验算分析,并给出了设计阶段和运营阶段相关倾覆防控措施,避免桥梁倾覆对人们的生命财产安全带来威胁。
[关键词] 桥梁;抗倾覆;计算;防控措施1 引言[1]2007年以来,我国发生了多起桥梁倒塌倾覆事故,桥梁的稳定性和安全性越来越受到重视。
通过对倾覆形式和原因的分析,倒塌原因主要有三种:(1) 下部结构破坏,上部结构保持完好。
在极端事件下(例如地震、车辆撞击等),下部结构破坏,上部结构支承失效,引起倒塌; (2)上部结构强度破坏。
荷载作用下,上部结构因强度不足发生破坏,造成倒塌; (3)下部结构完好,上部结构倾覆破坏。
其中,由于车辆超重和桥梁支座设置不合理导致上部结构倾覆破坏,没有明显征兆,猝然发生及其危险,需要严格控制。
2 桥梁抗倾覆计算方法倾覆现象可以描述为,桥梁上部结构在超重车辆偏载作用下产生的失稳倾覆力矩超过结构恒载的稳定力矩,支座反力重新分布,部分支座脱离正常的受压状态,支承体系不再提供有效约束,上部结构绕倾覆轴线发生旋转,最终形成结构扭转大变形,横向失稳垮塌,支承约束体系破坏的现象。
桥梁的倾覆过程中先后有两个特征状态[2]: (1)某一单向受压支座开始脱空;(2)箱梁的抗扭倾覆的支承体系全部失效。
在倾覆的第2特征状态中,结构变形不再符合小位移的假定,存在几何非线性影响。
通过分析典型桥梁倾覆破坏过程的特征状态和机理,《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG 3362-2018中规定公路桥梁上部箱梁结构应按条文4.1.8进行抗倾覆验算:基本组合作用下,单向受压支座始终保持受压状态;按作用标准值进行组合时,整体式截面简支梁和连续梁的作用效应应符合要求。
新规范下弯桥抗倾覆计算方法

新规范下弯桥抗倾覆计算方法摘要:本文根据最新《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362-2018)(以下简称“新公桥规”)中增加的整体式断面桥梁抗倾覆验算相关内容,结合工程实例,给出了利用有限元计算软件进行桥梁抗倾覆验算简明实用的计算方法,使桥梁设计人员对新公桥规下桥梁抗倾覆计算方法有更清晰的设计思路。
关键词:桥梁;新规范;曲线桥梁;抗倾覆计算;有限元软件1工程实例计算本文以462省道恩施市赵家湾至红土段改扩建工程中的干沟中桥进行计算分析,该桥跨径为3x16m,位于圆曲线上,曲线半径30m,桥梁全宽11.5m,上部采用单箱双室室直腹板截面钢筋混凝土连续箱梁,梁高1.40m ,梁顶宽11.5m,梁底宽7.5m。
本桥为典型的小半径曲线箱梁桥梁,需进行抗倾覆验算。
根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 JTG3362-2018 4.1.8条规定持久状况下,梁桥不应发生结构体系改变,并应同时满足下列规定:1 在作用基本组合下,单向受压支座始终保持受压状态。
2 按作用标准值进行组合时(按本规范第7.1.1条取用),整体式截面简支梁和连续梁的作用效应应符合下式要求:式中:kqf ——横向抗倾覆稳定性系数,取kqf =2.5;——使上部结构稳定的效应设计值;——使上部结构失稳的效应设计值。
本次按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 JTG3362-2018条文说明4.1.8条提供的验算方法进行桥梁抗倾覆验算。
倾覆过程存在2个明确特征状态:在特征状态1,箱梁的单向受压支座开始脱离受压;在特征状态2,箱梁的抗扭支承全部失效。
参考国内外相关规范,采用这两个特征状态作为抗倾覆验算工况。
1 针对特征状态1,作用基本组合下,箱梁桥的单向受压支座处于受压状态。
2 箱梁桥同一桥墩的一对双支座构成一个抗扭支承,起到对扭矩和扭转变形的双重约束;当双支座中一个支座竖向力变为零、失效后,另一个有效支座仅起到对扭矩的约束,失去对扭转变形的约束;当箱梁的抗扭支承全部失效时,箱梁处于受力平衡或扭转变形失效的极限状态,即达到特征状态2。
桥梁结构稳定性分析及其设计模拟

桥梁结构稳定性分析及其设计模拟桥梁作为人类工程史上的重要成就,既承载着交通运输的重要功能,也体现着人类对于工程建设的智慧和创造力。
在桥梁设计中,稳定性分析是至关重要的一项工作,它不仅能够评估桥梁结构的安全性,还可以为设计人员提供有效的指导和优化方案。
本文将对桥梁结构稳定性分析及其设计模拟进行探讨。
首先,我们需要了解什么是桥梁结构的稳定性。
在桥梁设计中,稳定性是指结构在外部力作用下保持平衡的能力,即不发生破坏、倒塌或失稳的状态。
稳定性分析的目的是评估桥梁结构的抗弯、抗剪、抗压等能力,以及其在不同荷载工况下的变形和挠度情况。
稳定性分析的第一步是确定桥梁的受力特点和工况。
根据桥梁的设计要求和实际使用情况,确定荷载种类、荷载大小和荷载位置等参数。
在设计模拟中,可以使用计算机辅助工具进行荷载分析,并得出桥梁结构在不同工况下的受力状态。
接下来,针对不同的受力情况,进行结构的强度分析和稳定性校核。
强度分析是指对各部位的承载能力进行计算和校核,确保结构在受到最大荷载时不会破坏。
稳定性校核则是通过计算结构的刚度和抗倾覆能力,判断结构在不同工况下是否会失去稳定性。
这一步骤通常使用有限元分析等工具进行,可以得出桥梁在各个截面和节点的应力、变形和位移等参数。
在进行稳定性分析时,我们还需要考虑桥梁的动力响应。
因为桥梁会受到风荷载、地震力等动力荷载的作用,这些荷载会引起结构的共振和动态响应。
为了保证桥梁的稳定性,我们需要对桥梁的固有频率、振型和动力响应进行分析和校核,并采取相应的减振措施。
在完成桥梁结构稳定性分析后,我们可以对其进行设计模拟。
设计模拟是指基于已有的分析结果,进行参数化设计和优化的过程。
通过设计模拟,我们可以调整材料的使用、截面形状的选择、构件布置的优化等,以达到提高结构稳定性和经济性的目标。
值得注意的是,桥梁结构稳定性分析及其设计模拟不仅仅是一项刚性计算过程,还需要结合工程实际和经验进行合理的校核。
在实际设计过程中,还需要考虑材料的可获得性、施工的可行性和维护的便捷性等因素,以保证桥梁结构的长期安全可靠。
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弯梁桥的抗倾覆稳定性设计
【摘要】弯梁桥在城市高架和立交中应用越来越多,要求越来越高。
近年来
各地桥梁倾覆事故频发,无疑给我们桥梁设计工程师敲响了警钟,警醒我们应重
视桥梁抗倾覆稳定性设计。
本文通过具体的工程实例,结合三维空间程序的计算
和分析,对比不同构造措施对支座反力以及抗倾覆稳定性结果的影响,从而为今
后弯桥梁设计过程中遇到桥梁抗倾覆稳定性不足的问题,提供技术参考及解决方案。
【关键词】弯梁桥、抗倾覆、脱空、倾覆轴、弯扭耦合、设计
1.引言
随着城市的迅速发展、交通量日益增加,人们对交通基础建设的要求越来越高。
城市高架及立交的建设,在一定程度上能缓解城市道路拥堵,改善城市交通
状况。
但受限于城市地形、地物、地下管线、基本农田、建设投资等诸多条件,
城市高架和立交往往没条件做到规模很大,功能很全。
小半径匝道桥既能实现两
条不同向道路的转向交通功能,又能缩减工程规模,减少占地,在城市互通式立
交中优势突出。
2.弯梁桥的结构特点
我们在对弯梁桥进行设计前,首先要全面了解弯梁桥的受力特点,进而才能
借助于相关辅助软件对弯梁桥进行简化分析和计算。
弯梁桥的变形和受力远比常
规的直线桥复杂,由于曲率半径的影响,弯梁桥在竖向弯曲时会产生扭转,这种
扭转会进一步导致箱梁发生扭转变形,弯梁的曲率半径越小,桥宽越宽,这种扭
转变形越明显。
受弯梁桥曲率的影响,弯梁桥在自重作用下,会有外翻的趋势,
导致弯桥的支反力在曲线外侧偏大,内侧偏小,在恒载较小或者是支座间距较小时,甚至内侧会出现负反力的情况,加之汽车荷载的偏载以及离心力的作用,更
会加剧内侧支座脱空的发生。
对于平曲线半径较小的预应力弯梁桥,预应力效应
不仅对弯桥曲线内侧产生较大的钢束径向力,而且对支反力的分配有较大的影响,
设计时需要加以重视,对于半径较小、跨度要求不高的的曲线梁,多采用钢筋混
凝土连续梁结构来规避此类问题。
弯梁桥一般多采用箱形梁结构,因其结构整体性较好,且具有足够的抗扭和
抗弯刚度,对于弯扭耦合效应下的弯桥具有突出的优势。
结合近年来的桥梁工程
事故不难发现,弯梁桥自身强度破坏引发的事故很少发生,大部分是上部结构的
倾覆事故。
如2019年10月,江苏无锡G312国道某三跨混凝土连续箱梁发生整
体倾覆;2021年12月,湖北G50沪渝高速花湖互通匝道某三跨混凝土连续箱梁
发生整体倾覆等。
这些桥梁倾覆事故都有着共同的特点,即结构倾覆破坏均早于
强度破坏,均为没有任何征兆的脆性破坏,倾覆事故的发生均造成不同程度的人
员伤亡和较恶劣的社会影响,我们应当从中汲取教训,重视桥梁抗倾覆设计,杜
绝类似事故再次发生。
2018年交通部颁发了《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥
涵设计规范》(JTG 3362-2018),该规范明确对混凝土梁桥的抗倾覆性设计提
出了明确的要求,弥补了规范对混凝土梁桥抗倾覆要求的空白。
我们桥梁设计人
员应认真学习,严格按照规范要求对混凝土梁桥,尤其是弯梁桥进行抗倾覆设计。
3.工程实例分析
南京某立交工程SE右转匝道为避让现状加油站,采用R=50m小半径转定向
右转匝道,为避免预应力径向力的影响,匝道结构采用21.5+23.6+21.5m钢筋混
凝土连续箱梁。
立交方案效果图
箱梁采用单箱单室结构,斜腹板,箱梁梁高1.6m,顶板宽8.7m,底板宽
4.148m,箱梁两侧悬臂为1.85m,顶板厚0.25m,底板厚0.25~0.4m,腹板厚0.5~0.7m。
端横梁厚1.2m,中横梁厚2m,增设跨中横隔板,增加其抗扭刚度,跨中横隔梁厚0.3m。
箱梁采用C40钢筋混凝土结构,设计荷载为城-A级,桥梁横断面布置为:0.5防撞护栏+8机动车道+0.5 m防撞护栏。
受环评影响,桥梁曲线内侧需设置4.5m高声屏障。
本次静力计算采用midas civil建立空间单梁模型,采用Civil Designer进行后处理计算,为达精度要求,本次建模的单元长度基本按照1.0m划分,全桥共划分为67个单元。
计算单梁模型如下:
Midas单梁模型
与普通直线桥相比,本次弯梁桥的设计还需特别考虑如下作用:a.应考虑一期恒载和二期恒载在曲线内外侧的自重差异,软件不能自动识别计算,采用分布扭矩施加模拟,一期恒载作用下外翻扭矩为13.3KN·m/m,二期恒载作用下外翻扭矩为13.8KN·m/m,其中扭矩的施加方向采用右手螺旋法则。
b.曲线桥应考虑离心力作用,本桥离心力大小15.5KN/m,作用方向朝向曲线外侧。
c.考虑声屏障自重3KN/m,风荷载6.6KN/m,水平风荷载作用方向朝向曲线外侧更为不利。
本弯梁桥为普通钢筋混凝土结构,不存在预应力效应对腹板内外侧应力及支座反力的影响,除了抗扭强度需要特别注意,其它的强度、裂缝等计算与常规的直线桥无异,本次不再赘述。
桥梁倾覆轴是根据荷载临近支座的连线进行确定,是计算抗倾覆稳定性的前提条件。
桥梁支座的横向布置,直接决定着桥梁倾覆轴的位置。
本次通过建立三
种不同支座布置的模型,对桥梁结构的抗倾覆性进行验算,并对其计算结果进行
对比。
模型Ⅰ:边支点和中支点处的支座均横向居中对称布置,支座间距为2.8m。
模型Ⅱ:边支点处支座横向间距3.2m,向曲线外侧设偏0.45m,中支点处支座横
向间距2.8m,不设偏。
模型Ⅲ:边支点和中支点的支座横向距离拉到最大,分别
设置于边腹板位置处,支座间距3.4m。
以上三种模型的抗倾覆性验算结果如下:基本组合下最小反力验算
抗倾覆稳定性系数验算
通过对以上三种不同模型的计算过程和计算结果的分析,我们可以得出以下结论:
(1)弯梁桥的边墩内侧支座最容易出现脱空,设计中应控制边墩内侧最小支反力。
(3)拉大支座横向间距,可以降低汽车偏载引起的支座负反力,通过使支座倾覆轴外移,从而增加结构的抗倾覆力矩。
(3)通过设置支座预偏心可以调整梁的扭矩分布,减小梁的扭矩峰值和扭转变形,从而有效调整内外侧支反力的大小分配,同时亦可以降低汽车偏载引起的支座负反力。
4.结束语
在桥梁设计中,为解决混凝土箱梁抗倾覆稳定性问题,应尽量避免中墩设置单支座的情况,通常可采用拉大支座横向间距和支座径向预设偏的方法来提高上部结构抗倾覆能力。
拉大支座横向间距的方法多用于公路项目,因为大多数公路项目用地不受限制,且景观要求相对较低,下部结构可采用桩柱式桥墩来拉大梁部的横向支座间距。
城市互通立交匝道桥的布置,往往因为用地条件的限制,景
观要求较高,下部结构多采用独柱花瓶墩,受制于独柱花瓶墩墩顶宽度,导致梁
部的横向支座间距没条件做很大,因此只能采用设置支座预偏心的方法来提高梁
部抗倾覆能力。
无论采用哪种支座布置的方法,我们在进行弯梁桥的计算分析时,都应该严格按照规范要求。
一方面保证在基本组合下,各支座均保持受压状态,
不出现支座脱空。
另一方面保证在标准组合下,支座的横向抗倾覆稳定性有不小
于2.5倍的安全系数。
从而从源头上避免支座脱空和桥梁倾覆事故的出现。
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