偏载作用下箱梁桥抗倾覆稳定问题的探讨
混凝土箱梁抗倾覆性及增强途径
混凝土箱梁抗倾覆性及增强途径混凝土箱梁是一种常用的桥梁结构，具有一定的抗倾覆能力。
在一些特殊情况下，如遇到地震、风力或水流等外力作用，箱梁可能存在倾覆的风险。
提高混凝土箱梁的抗倾覆性能十分重要。
混凝土箱梁的抗倾覆性能受到诸多因素的影响，如材料性质、几何形状和施工工艺等。
以下是一些提高混凝土箱梁抗倾覆性能的增强途径：1. 合理设计箱梁的几何形状：合理选择梁的高度、宽度和长度等参数，使其在受到外力作用时能够保持稳定。
在设计过程中考虑到局部增强措施的应用，如设置加劲肋或增强筋等。
2. 采用高性能混凝土：使用高强度、高韧性和耐久性优良的混凝土材料，可以提高箱梁的整体抗倾覆性能。
还可以添加纤维材料、化学掺合料等，使混凝土具有更好的抗裂性能。
3. 设置抗倾覆措施：在混凝土箱梁的设计中可以设置一些抗倾覆措施，如设置抗倾防滑臂、箱底挖槽或焊接横向拉杆等。
这些措施能够增加梁桥的稳定性和抗倾覆能力。
4. 采用合理的施工工艺：在施工过程中，合理选择和控制施工工艺，确保混凝土的浇筑质量和固结性。
特别是在连接部位和关键节点处，需进行加固处理，提高其承载能力和抗倾覆性能。
5. 进行结构分析和验证：在设计完成后，进行抗倾覆性能的结构分析和验证，确定设计方案的合理性和可行性。
根据实际情况，可以通过风洞试验、模型试验等手段进行验证，确保梁的稳定和可靠性。
提高混凝土箱梁的抗倾覆性能需要综合考虑多方面因素，并采取相应的增强措施。
通过合理设计、优质材料的选择、合理施工工艺和结构分析验证等手段，可以有效提高混凝土箱梁的抗倾覆能力，确保其在复杂环境中的稳定运行。
钢箱梁桥抗倾覆稳定性分析
道一观光路 ） 市政工程第 三标段连续钢箱 梁为例 ， 对 其 横 向抗 倾 覆稳 定性 进 行 分析 。综 合 结果 ， 出 提 对 此 类桥 结 构设 计 的建 议 。
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图 ２ 钢 箱 梁 标 准 横 断 面 图 （ 位 ：： ） 单 Ｃ ｍ
１ 工 程 实例
原设计 ， 提高结构的横 向稳定性。 （ ） 于 连 续 钢 箱 梁桥 ， 横 向倾 覆 稳 定 性 与 ２对 其 其 是 否 位 于平 曲线 上 、 端 的 支 座 间距 、 梁 中墩 是 否 单 点支 承 、 构 是否 压 重 等 因素有 关 。建 议 以后在 结 设 计此 类 型桥 梁 时应 谨 慎 考虑 以上 因素 。
两端 压 重 内侧 ２ ５８ １． 内侧 ２ ． ３１
外侧 ８ ５０ ０．
从 表 ３可 以看 出 ， 设 置一 定 的 混凝 土 压 重 的 在
情况下 ， 钢箱梁桥在成桥状态下不 出现负反力 ， 结 构 的横 向抗倾 覆 稳 定性 比原设 计 情 况好 。
以上三 种 方法 如 根 据具 体情 况 结 合使 用 ， 可 也 以达 到使 结构 不 出现 负反 力 ， 优化 设 计 目的 。 且
３ 结 论
（ ） 圳 市 宝安 区观澜 民和路 市 政工 程 第 三标 １深 段 钢 箱 梁 桥存 在 倾 覆 问题 ，应 根据 实 际情 况 修 改
从 表 １可 以看 出 ， 支 座 的 间 距 越 大 ， 端 钢箱 梁 桥在成桥状态下的负反力值越小 ，结 构的横 向抗 倾 覆 稳定 性 越好 。 当端 支 座 不 变 ，中墩 由单 支 座 变 为 双 支 座 时 （ 座 间距 也 为 ６ｍ）结 构在 工 况 三 下 的支 座 反 力 支 ， 如表 ２所列 。 从 表 ２可 以看 出 ， 中墩设 置 双 支 座 以 后 ， 箱 钢 梁 桥 在 成 桥 状 态 下 不 出 现 负反 力 ，有 利 于结 构 的
桥梁抗倾覆验算
桥梁抗倾覆验算桥梁是交通的重要枢纽，如何确保桥梁的安全性是桥梁设计中必须关注的问题之一。
在桥梁设计中，抗倾覆验算是一个重要的环节。
本文将就桥梁抗倾覆验算的相关知识进行探讨。
一、抗倾覆验算的定义及原理抗倾覆验算是指在桥墩施加横向力作用下，判断桥墩是否稳定的计算方法。
在桥梁结构设计中，抗倾覆验算的设计原则是以桥墩所受的弯矩及与之相对应的倾覆力作为抗倾覆验算的基础。
其主要原理是根据牛顿第二定律和平衡方程，在计算反力的基础上，简单推导出桥墩在倾覆力作用下的稳定条件。
二、抗倾覆验算的计算方法桥梁抗倾覆验算的计算方法可以分为两种类型：静力法和动力法。
1. 静力法静力法是指在假设桥墩受到外力作用时处于静止状态下，根据平衡条件和强度条件，计算桥墩的抗倾覆力矩和稳定性的计算方法。
在计算抗倾覆验算时，可以按以下步骤进行：（1）先进行力的平衡计算，得出基本的受力情况；（2）在力的基础上，计算断面的抗弯承载力，得到最大的抗倾覆力矩；（3）计算桥墩所承受的倾覆力矩，比较两者大小，以此来判断桥墩是否稳定。
2. 动力法动力法是指利用振动理论和人工地震荷载进行计算，分析桥墩的动态响应和稳定性的计算方法。
在进行桥梁抗倾覆验算的动力法时，应考虑桥墩的实际情况，如桥墩的大小、形状、材料特性、地基情况等因素。
在计算时，应先假设桥墩完整，然后在考虑计算地震荷载及地基反应力的情况下，进行减震、调整等处理，最终得出桥墩的抗倾覆力矩及稳定性结果。
三、抗倾覆验算的应用范围桥梁抗倾覆验算广泛适用于各种桥梁结构的设计和施工中。
特别是在高速铁路、高速公路等建设中，对桥梁的抗倾覆稳定性要求越来越高，抗倾覆验算的应用也越来越重要。
四、抗倾覆验算的注意事项在进行桥梁抗倾覆验算时，应注意以下事项：（1）准确判断桥梁受力情况，只有在明确了桥墩所受的外力作用后，才能进行抗倾覆验算。
（2）在进行抗倾覆验算时，应根据实际情况选择合适的计算方法，灵活运用各种方法，以得出更准确的结果。
连续梁桥的抗倾覆稳定性设计研究
连续梁桥的抗倾覆稳定性设计研究作者：***来源：《西部交通科技》2020年第12期摘要：文章從某连续梁桥的独柱墩引桥出发，以建立有限元模型的方式对该连续梁桥的抗倾覆稳定性进行分析，研究了荷载与连续梁抗倾覆的关系，以及偏心距对连续梁桥抗倾覆稳定性的影响。
关键词：连续梁桥;抗倾覆稳定性;偏心距0 引言因具有良好的受力性能，连续梁被广泛应用于基础交通建设中。
现有桥梁设计中主要考虑桥梁的强度，而对其抗倾覆稳定性的规定较少。
但在汽车超载情况下容易因抗倾覆稳定性不足而导致交通事故的发生。
因此，本文将针对连续梁桥抗倾覆破坏进行研究。
1 工程概况本文以某连续梁桥的引桥段为背景，采用有限元分析软件MIDAS/Civil对其进行建模处理。
该连续梁桥的引桥是预应力混凝土连续箱梁桥，基于计算精度，该引桥的有限元模型所划分的单元数有96个，节点数有106个，并且细化了梁段箱室变截面的形状。
在模拟时因无法考虑到桥梁截面较小的纵向坡度，因此以应用弹性的方式模拟支座的连接，以刚性连接的方式对支座顶部以及梁体的连接进行模拟，为更好地反映桥梁的受力，以一般支承的方式进行支座底与主墩顶的模拟。
具体如图1所示。
2 连续梁桥抗倾覆稳定性分析2.1 抗倾覆轴线汽车超载以及偏载等原因会引起连续梁桥发生倾覆事故。
桥梁单向支座被动地消除了负反作用力，导致边界条件被破坏而发生失稳现象[1-2]。
在计算反倾覆验算时，倾覆轴是首先要确定的条件。
对于连续梁直线段的倾覆轴一般认为是桥梁中线最外层的支座线，对于连续梁曲线段一般假设其支座在受压时有正支反力存在，没有多余支座出现在倾覆轴处。
以曲线段的特点可知，其倾覆轴加多，具体如图2所示。
2.2 倾覆稳定性荷载模式本文在桥梁当前运营模式的基础上，综合现有规范要求，在对该桥的倾覆稳定性计算时分别选取了四种荷载模式，具体为：工况一：公路-Ⅰ级汽车荷载模式，以模拟标准设计荷载;工况二：1.3倍公路-Ⅰ级荷载，以模拟一般汽车超载的情况;工况三：10 m间距55 t密排重车，以模拟现场实际的重车车队;工况四：3倍公路-Ⅰ级荷载，以模拟现场严重超载时的情况。
混凝土箱梁抗倾覆性及增强途径
混凝土箱梁抗倾覆性及增强途径混凝土箱梁是指由上下两个大臂板和纵向拼接的纵向腹板组成的正方形或矩形截面的梁结构。
箱梁被广泛应用于桥梁、隧道、地下结构等工程中，具有自重轻、刚度大、抗倾覆性能好等优点。
在某些情况下，箱梁可能会受到外力的作用，导致倾覆。
为了提高混凝土箱梁的抗倾覆性能，需要采取适当的增强措施。
一、提高箱梁的抗倾覆性的途径：1.增加箱梁的自重：增加箱梁的自重可以提高其抗倾覆性能。
可以通过增加梁的截面尺寸、砼结构粘度等方式增加混凝土的使用量，从而增加箱梁的自重。
2.合理设计箱梁的截面形状：合理设计箱梁的截面形状可以提高其抗倾覆性能。
一般情况下，正方形或矩形截面的箱梁更有利于提高抗倾覆性能，而且还可以减小施工难度。
3.增加箱梁的刚度：增加箱梁的刚度可以提高其抗倾覆性能。
可以通过增加箱梁的横向和纵向钢筋等方式增加其刚度。
还可以在箱梁的两端、上、下方设置加劲肋或加设钢筋混凝土短墙等方式增加箱梁的刚度。
4.采用适当的连接方式：采用适当的连接方式可以提高箱梁的抗倾覆性能。
一般情况下，梁底部和支座处的搭接缝连接方式更有利于提高抗倾覆性能。
5.考虑地震力的影响：在设计箱梁时，要充分考虑地震力的影响。
可以采取增加箱梁的抗震承载力、采用合理的布置钢筋等方式提高箱梁的抗倾覆性能。
1.增加箱梁的自重有助于提高其稳定性，但对于大跨度的梁而言，自重的增加有可能导致结构过于沉重，增加了工程的难度和成本。
提高混凝土箱梁的抗倾覆性能可以通过增加自重、合理设计截面形状、增加刚度、采用适当的连接方式、考虑地震力的影响等方式实现。
在实际工程中，需要根据具体情况选择合适的增强措施，以确保混凝土箱梁的安全稳定性。
某桥上部结构抗倾覆验算
某桥上部结构抗倾覆验算摘要：汲取独柱式桥梁倾覆事故的教训，结合现行的公路桥涵规范在抗倾覆性能方面的规定与要求，考虑最不利偏载状况下，验算独柱墩桥梁在正常使用状态下的抗倾覆性是否满足要求。
关键词：独柱墩、抗倾覆性能、偏载引言独柱墩连续梁桥由于其截面形式的流畅、桥面行车顺畅、独柱墩占用桥下空间小、整体结构美观而受到青睐，广泛应用于匝道桥梁和桥下空间受限的桥梁之中。
但由于独柱墩墩顶较窄，使得桥梁在汽车偏载作用下，对结构的横向抗倾覆稳定性非常不利。
随着交通行业的迅速发展，独柱墩桥梁已被广泛应用于我国城市立交、高速匝道桥梁。
独柱墩桥梁不仅占用土地面积少，且能使桥梁下部结构造价节约约30%，特别是对于上跨立交等下部空间受限的桥梁，更是很好的处理方式。
但近年来，国内已经多次发生桥梁倾覆事故，造成了重大的经济损失和极其恶劣的社会影响。
如2009年7月15日津晋高速公路天津段港塘互通立交桥A匝道独柱墩桥梁因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。
2012年8月24日哈尔滨三环路高架桥洪湖路上桥匝道处(距阳明滩大桥3.5公里)，有四辆满载石料和饲料的重型货车由北至南依次使入匝道桥，造成桥面严重偏载，致使箱梁侧翻，当场造成2人死亡，6人受伤，其中1名伤者送医院后经抢救无效死亡。
在这些桥梁上部箱梁发生倾覆而导致的事故中，有一个共同的特点是均使用了独柱墩，这些事故给我们桥梁工程师在设计中使用独柱墩结构时必须考虑偶然荷载偏载所引起的危险性敲响了警钟，桥梁工程师在设计时，需对使用独柱墩连续梁的桥梁进行偶然荷载抗倾覆验算，并尽量在满足桥梁设计限制条件下不使用独柱墩结构，或少用独柱墩结构，以避免事故的发生。
本文以某高速路上跨独柱墩连续梁桥为例，利用公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62）征求意见稿中的公式，对本桥进行抗倾覆验算。
1、工程概况某连续梁桥跨径布置为（20+2×25+20）米，跨越某高速公路，上跨桥与高速公路斜交角度为24度，上跨桥为斜桥正做，中墩布置在高速公路中央分隔带上，由于高速公路中央分隔带的空间限制，下部结构中墩必须采用独柱墩以满足要求。
混凝土箱梁抗倾覆性及增强途径
混凝土箱梁抗倾覆性及增强途径混凝土箱梁是一种常用的桥梁结构形式，具有体积大、自重重、大跨度等优点，结构强度高、承载能力强。
然而，由于其自身的重量和外界环境的影响，混凝土箱梁在使用过程中容易出现倾覆现象，这对桥梁的安全稳定性带来了一定的风险。
因此，如何提高混凝土箱梁的抗倾覆性，是当前桥梁设计和施工中急待解决和研究的课题之一。
混凝土箱梁的抗倾覆性主要与其自重和施加在梁体上的外部荷载之间的平衡关系有关。
一般来说，自重越大的混凝土箱梁抗倾覆性越好。
因此，在设计中，应采用合理的强度设计和优化设计，提高混凝土箱梁自身的承载能力，以提高其抗倾覆能力。
此外，混凝土箱梁的抗倾覆性还与其支座的类型、位置、数量等参数密切相关。
正确选取合适的支座类型，采用适当的支座布置方案，合理地设计长度、数量，可以有效提高混凝土箱梁的抗倾覆性。
在实际使用中，为进一步提高混凝土箱梁的抗倾覆能力，可以采用以下增强措施：1.加强梁体在纵向和横向方向的钢筋布置。
通过在混凝土箱梁上加固纵向和横向的钢筋骨架，可以提高梁体的整体强度和刚度，从而提高其抗倾覆能力。
2.加宽墩台。
在混凝土箱梁两端的墩台上增加宽度，可增加支撑面积，分散荷载，提高混凝土箱梁的稳定性和抗倾覆能力。
3.采用预应力钢束。
预应力钢束可以通过施加拉力来增强混凝土结构的承载能力，提高其抗倾覆能力和承载能力。
4.气垫技术。
在梁体下方设置气垫或采用气垫支架系统，可降低梁体与支座之间的摩擦力，提高梁体的抗倾覆能力。
综上所述，提高混凝土箱梁的抗倾覆能力，需要从设计、支座选择和施工等方面提高其承载能力，采取适当的加固措施和增强技术。
同时，在实际使用中，应注意定期检测与维护，确保桥梁结构的安全可靠性。
混凝土箱梁抗倾覆性及增强途径
混凝土箱梁抗倾覆性及增强途径一、混凝土箱梁抗倾覆性的影响因素1. 设计参数：包括梁的截面形状、尺寸、钢筋配筋等设计参数。
合理的设计参数可以提高梁的刚度和强度，从而提高抗倾覆能力。
2. 基础条件：混凝土箱梁的基础条件对其抗倾覆性能起着决定性的影响。
包括基础的稳定性、地基的承载能力和土层的固结性等。
3. 荷载情况：外部荷载是导致混凝土箱梁发生倾覆的主要原因之一。
荷载的大小、作用位置以及作用方式都会对梁的倾覆性能产生影响。
4. 环境因素：如地震、风荷载等环境因素也会对混凝土箱梁的抗倾覆性能产生影响。
1. 加强钢骨架：钢筋是混凝土箱梁的主要受力构件，通过增加钢筋的配筋密度、使用高强度钢材等方式，可以提高梁的整体强度和刚度，从而增强其抗倾覆能力。
2. 使用增强材料：如碳纤维布、玻璃纤维布等增强材料可以在混凝土箱梁表面施工，通过与混凝土的黏结作用来增加梁体的强度和刚度。
3. 加固梁体连接部位：梁体的连接部位是梁发生倾覆的薄弱部分，通过加固连接部位，如加固连接板、设置承插钢板等措施，可以提高连接部位的抗倾覆能力。
4. 考虑地震作用：地震是混凝土箱梁倾覆的重要原因之一，在设计和施工中要充分考虑地震作用，采取增加抗震承载力的措施，如设置抗震支座、减震器等，以提高梁的抗倾覆能力。
5. 合理布置预制构件：对于预制混凝土箱梁，合理布置预制构件的位置和数量，可以提高梁体的整体刚度和稳定性，从而增强抗倾覆能力。
混凝土箱梁的抗倾覆性能是一个综合性问题，需要考虑多个因素的综合影响。
通过合理的设计和施工措施，可以有效提高混凝土箱梁的抗倾覆能力，确保工程的安全性和可靠性。
支承布置对连续箱梁抗倾覆稳定性的影响研究
支承布置对连续箱梁抗倾覆稳定性的影响研究摘要：通过分析比较不同支承形式的连续箱梁的抗倾覆稳定系数，研究更加合理的支承方式，以供桥梁设计参考。
关键词：支承；连续箱梁；抗倾覆稳定在桥梁设计时，钢筋混凝土和预应力连续箱梁是常用的上部结构，特点是抗扭强度大，适应性强，在城市高架桥、互通立交桥中广泛应用。
当前国内的桥梁设计人员在设计工作中对上部箱梁的抗弯、抗剪、抗裂性能等结构强度比较注重，在满足规范的前提下会考虑一定的富余度，但对箱梁的的横向稳定性缺乏必要的重视。
随着国内经济的高速发展，交通量不断增大，超载现象也不断出现。
近几年，超重车辆的偏载导致国内发生了多起箱梁横向倾覆倒塌事故，因此箱梁的抗倾覆的计算及研究已成为桥梁设计中不可忽视的问题。
1 问题的提出通过近几年发生箱梁横向倾覆事故分析，发生倾覆的桥梁有以独柱墩桥梁居多，所以如何通过合理布置支承形式来保证箱梁横向的稳定性，降低箱梁在偏载作用下发生倾覆的几率，成为桥梁设计人员必须重视的问题。
在现行《公路桥涵设计通用规范》（jtg d60-2004）和《公路钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》（jtg d62-2004）中，均未对箱梁的抗倾覆性做出明确规定。
在桥梁设计过程中，设计人员主要核算支座反力，检验支座是否出现了负反力即支座是否脱空，但是简单的把支座脱空作为评价桥梁横向稳定性的唯一指标是不合理的。
目前，《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（2012年，征求意见稿）中增加了桥梁抗倾覆性的规定，该规定不仅考虑了支座脱空问题，还对抗倾覆稳定系数给出了具体计算方法及要求。
具体条文如下。
采用整体式断面的中小跨径梁桥应进行上部结构抗倾覆验算，上部结构的抗倾覆稳定系数应满足下式要求：式中：γqt-抗倾覆稳定系数；ssk-使上部结构倾覆的汽车荷载（含冲击作用）标准值效应；sbk-使上部结构稳定的作用效应标准值组合在作用标准值组合（汽车荷载考虑冲击作用）下，单向受压支座不应处于脱空状态。
桥梁偏载力学分析报告
桥梁偏载力学分析报告摘要：本文主要对桥梁偏载力学进行了详细分析。
首先，通过对桥梁偏载力学的概念和分类进行了阐述，然后介绍了常见的桥梁偏载类型。
接着，对桥梁偏载力学的计算过程进行了详细介绍，包括静力分析和动力分析两部分。
最后，结合实际案例，给出了桥梁偏载力学分析结果，并对桥梁偏载力学的研究前景进行了展望。
一、引言桥梁作为连接两地的重要交通工具，其安全性和稳定性一直备受关注。
桥梁偏载是桥梁设计中一个重要的考虑因素。
偏载是指桥梁承载荷载时，荷载的分布在桥面上不均匀，导致横向力和弯矩的引入，从而影响桥梁的安全性能。
为了保证桥梁结构的稳定和安全，需要对桥梁偏载力学进行深入研究和分析。
二、桥梁偏载力学的概念和分类桥梁偏载力学是研究桥梁在偏载作用下的受力和变形规律的学科。
根据荷载的不同形式和作用位置，可以将桥梁偏载分为静偏载和动偏载两种类型。
静偏载是指荷载在桥面上的分布形式比较固定，如车辆荷载、行人荷载等；动偏载是指荷载在桥面上的分布形式随时间变化，如风荷载、地震荷载等。
三、常见的桥梁偏载类型1.车辆荷载车辆荷载是桥梁承载荷载中最常见的一种类型。
在实际运行中，车辆荷载会引起桥梁的挠度和应力变形，对桥梁的安全性能造成影响。
不同类型的车辆荷载具有不同的荷载分布形式和荷载作用位置。
2.地震荷载地震荷载是桥梁偏载中较为复杂和难以预测的一种类型。
地震荷载是由于地震引起的桥梁振动而产生的，对桥梁结构的稳定性和安全性具有重要影响。
3.风荷载风荷载是指风对桥梁结构产生的荷载作用。
在风力较大或风向突变的情况下，风荷载对桥梁偏载力学的影响是不可忽视的。
四、桥梁偏载力学的计算过程桥梁偏载力学的计算过程主要包括静力分析和动力分析两个步骤。
静力分析是指利用静力学原理，通过对桥梁受力进行平衡方程的建立和求解，得到桥梁在静定或静不定荷载作用下的内力和变形。
这一过程主要涉及到平衡条件和受力方程的建立和求解方法。
动力分析是指通过对桥梁在动力荷载作用下的振动特性进行分析和计算，得到桥梁在动偏载作用下的振动特性和响应。
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桥梁建设２０１４年第４４卷第２期（总第２２５期） Ｂｒｉｄｇｅ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，Ｖｏ１．４４，Ｎｏ．２，２０１４（Ｔｏｔａｌｌｙ Ｎｏ．２２５） ２７
文章编号：１００３～４７２２（２０１４）０２—００２７—０５
偏载作用下箱梁桥抗倾覆稳定问题的探讨
庄冬利 （同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司，上海２０Ｏ０９２）
摘 要：近年发生数起箱梁桥在重载车偏载作用下倾覆倒塌的事故，引起了人们广泛的关注。 通过对比国内外桥梁设计规范，并对某桥案例进行了分析，提出箱梁桥抗倾覆稳定设计的建议和值 得研究的问题：偏载作用下的多跨连续梁桥将产生梁体扭转变形，在确定抗倾覆稳定系数时，将弹 性体问题采用刚体的计算方法是不正确的；桥梁设计中应综合考虑桥梁竖向强度的可靠指标，确定 合理的横向整体倾覆稳定系数，避免横向整体倾覆失稳先于竖向强度破坏；桥梁橡胶支座的橡胶为 超弹性体材料，应对箱梁桥倾覆过程中支座的受力性能和支座与箱梁间的相互作用进行深入研究。
关键词：箱梁桥；重载车；偏载；倾覆；稳定系数；可靠指标；橡胶支座 中图分类号：Ｕ４４８．２１３；Ｕ４４１．４ 文献标志码：Ａ
Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｏｖｅｒｔｕｒｎｉｎｇ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ｉｓｓｕｅｓ ｏｆ Ｂｏｘ Ｇｉｒｄｅｒ Ｂｒｉｄｇｅｓ Ｕｎｄｅｒ Ａｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｃｃｅｎｔｒｉｃ Ｌｏａｄ
ＺＨＵＡＮＧ Ｄｏｎｇ—ｌｉ （Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ（Ｇｒｏｕｐ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ．ｏｆ Ｔｏｎｇｊｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００９２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ａｃｃｉｄｅｎｔｓ ｏｆ ｏｖｅｒｔｕｒｎｉｎｇ ｃｏｌｌａｐｓｅ ｏｆ ｂｏｘ ｇｉｒｄｅｒ ｂｒｉｄｇｅｓ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｈｅａｖｙ－ｄｕｔｙ ｖｅｈｉｃｌｅ ｅｃｃｅｎｔｒｉｃ ｌｏａｄ ｈａｐｐｅｎｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ ｈａｖｅ ａｒｏｕｓｅｄ ｅｘｔｅｎｓｉｖｅ ｃｏｎｃｅｒｎ ａｍｏｎｇ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｃｉｒｃｌｅ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅ ｄｅｓｉｇｎ ｃｏｄｅｓ ｏｆ Ｃｈｉｎａ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｃｏｕｎｔｉｅｓ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｃｃｉｄｅｎｔ ｃａｓｅ ｏｆ ａ ｂｒｉｄｇｅ，ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓａｌｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｅｄ ｉｓｓｕｅｓ ｄｅｓｅｒｖｉｎｇ ｓｔｕｄｙ ｆｏｒ ｔｈｅ ｏｖｅｒｔｕｒｎｉｎｇ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅｓ ａｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ．Ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ａｃ— ｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｅｃｃｅｎｔｒｉｃ １ｏａｄ。ｔｈｅ ｔｏｒｓｉｏｎａｌ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｗｉｌｌ ｏｃｃｕｒ ｉｎ ｔｈｅ ｇｉｒｄｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｕｌｔｉ—ｓｐａｎ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｇｉｒｄｅｒ ｂｒｉｄｇｅｓ ａｎｄ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｏｖｅｒｔｕｒｎｉｎｇ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ ａｒｅ ｔｏ ｂｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ， ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｅｌａｓｔｏｍｅｒ ｂｙ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｈｅ ｒｉｇｉｄ ｂｏｄｙ ｉｓ ｉｎｃｏｒｒｅｃｔ．Ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅｓ，ｔｈｅ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｉｎｄｉｃｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅｓ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ，ｔｈｅ ｒａｔｉｏｎａｌ ｌａｔｅｒａｌ ｇｌｏｂａｌ ｏｖｅｒｔｕｒｎｉｎｇ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ＳＯ ａｓ ｔｏ ａｖｏｉｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｌａｔｅｒａｌ ｇｌｏｂａｌ ｏｖｅｒｔｕｒｎｉｎｇ ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｓｈｏｕｌｄ ｔａｋｅ ｐｌａｃｅ ｂｅｆｏｒｅ ｔｈｅ ｆａｉｌｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｓｔｒｅｎｇｔｈ．Ｔｈｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｆｏｒ ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅ ｒｕｂｂｅｒ ｂｅａｒｉｎｇｓ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｔｈｅ ｈｙｐｅｒｅｌａｓｔｉｃ ｍａｔｅｒｉａ１． Ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｔｈｅ ｂｅａｒｉｎｇｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｂｅａｒｉｎｇｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｂｏｘ ｇｉｒｄｅｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｏｖｅｒｔｕｒｎｉｎｇ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｉｎｔｅｎｓｉｖｅｌｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂｏｘ ｇｉｒｄｅｒ ｂｒｉｄｇｅ；ｈｅａｖｙ—ｄｕｔｙ ｖｅｈｉｃｌｅ；ｅｃｃｅｎｔｒｉｃ ｌｏａｄ；ｏｖｅｒｔｕｒｎｉｎｇ；ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ＣＯ— ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ；ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｉｎｄｅｘ；ｒｕｂｂｅｒ ｂｅａｒｉｎｇ
１ 引 言 自２００７年１Ｏ月２３日内蒙古自治区包头市民 族东路高架桥桥面发生倾斜倒塌后，国内又发生了 数起箱梁桥在多辆重载车偏载作用下倒塌的事故 （图１），造成了重大的人员伤亡和经济损失并引发 了极其恶劣的社会影响。 事故的最终原因大多归结于车辆超载、超限所 致，此类事故的接连发生也引起桥梁专业人士的讨
收稿日期：２０１３—０３—１８ 作者简介：庄冬利，工程师，Ｅ－ｍａｉｌ：ＺＤＬ６０６＠１２６．ｃｏｒｎ。研究方向：桥梁设计与检测。 ２８ 桥梁建设Ｂｒｉｄｇｅ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ （ａ）包头民族东路高架桥（２００７．１０．２３） （ｂ）津晋高速公路匝道桥（２００９．０７．１５） （ｅ）上虞春晖互通匝道桥（２０１ １．０２．２１） （ｄ）哈尔滨三环高架匝道桥（２０１２．０８．２４） 图１偏载作用下桥梁倒塌事例 Ｆｉｇ．１ Ａｃｃｉｄｅｎｔｓ ｏｆ Ｂｒｉｄｇｅ Ｃｏｌｌａｐｓｅ ｕｎｄｅｒ Ａｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｃｃｅｎｔｒｉｃ Ｌｏａｄ
论和深思¨］。发生上述事故的桥梁大多有以下共同 点：①整体式箱形梁桥；②直线桥或平曲线半径较 大；③重载车靠行进方向右侧边缘行驶或停留； ④倒塌桥梁大多是长桥，采用了独柱墩单支点设 计，端横梁处双支座间距较小；⑤破坏形式表现为 整体倾斜倒塌。 目前国内研究和事故分析中将此类问题归结为 抗倾覆稳定问题，将破坏形式简单地描述为绕理想的 倾覆轴旋转倒塌心】，但没对以下问题进行深入研究： ①倒塌过程及其破坏机理；②破坏过程中橡胶支座 的受力性能、支座与箱梁间的相互作用＿３］；③传统抗 倾覆稳定计算方法的适用条件和适用范围。 现行公路桥梁设计规范中对于该问题的要求处 于空白；铁路桥梁规范中要求结构的横向倾覆稳定 系数不应小于１．３。由于铁路桥梁与公路桥梁（或 城市桥梁）在车道数、行车轨迹、结构抗扭刚度、结构 自重等方面存在诸多差异，因此采用铁路规范中的 条文和系数在公路桥梁（或城市桥梁）设计中能否适 用值得探讨 ｊ。 国内桥梁设计过程中往往重视结构竖向的强度 设计，而忽视偏载作用下结构横向抗倾覆稳定问 题 ］。从近几次事故中也可看出桥梁结构强度的安 全系数明显高于横向倾覆稳定的安全系数，因此采 用相同的设计活载对桥梁结构进行强度验算和抗倾 覆稳定验算，能否保证结构安全同样值得探讨。
２国内外相应设计规范 国内外的桥梁规范中，对于结构横向倾覆失稳 问题均没有明确的定义，对此类问题的要求也不同， 如表１所示。 从表１可知，中国公路桥梁规范和铁路桥梁规 范均引入了按照刚体方法计算的抗倾覆稳定系数， 公路桥梁规范意见稿中考虑密集５５ ｔ车列的工况，
表１ 国内外桥梁规范条文要求对比 Ｔａｂ．１ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ Ｒｅｌｅｖａｎｔ Ｐｒｏｖｉｓｉｏｎｓ ｉｎ Ｂｒｉｄｇｅ Ｄｅｓｉｇｎ Ｃｏｄｅｓ ｏｆ Ｃｈｉｎａ ａｎｄ Ｏｔｈｅｒ Ｃｏｕｎｔｒｉｅｓ 偏载作用下箱梁桥抗倾覆稳定问题的探讨 庄冬利 ２９ 将系数定义为２．５；美国桥梁规范明确了多向活动 支座的最小竖向力不应小于其承载能力的２Ｏ％，这 与中国铁路桥梁规范中板式橡胶支座的要求基本相 同，但前者更为全面；日本桥梁规范中在计算支座负 反力时活载效应取用２倍的系数。
３实例分析与对比 某直线匝道桥跨径布置为６×２０ ｍ￣－－１２０ ｍ，宽 度为８ ＩＴＩ；端横梁设置双支座，支座间距为２．８ ｍ， 中横梁处为单支座，桥型结构为六跨等截面钢筋混 凝土连续梁桥，设计荷载等级为公路一工级，如图２ 所示。该桥在３辆重型货车偏载作用下发生倒塌事 故，经实测３辆货车重量分别为１２５，１２５，１１０ ｔ，总 重为３６０ ｔ。
－：支座 单位：ｍ
图２ 某桥平面及上部结构横断面布置示意 Ｆｉｇ．２ Ｐｌａｎ ｏｆ ａ Ｂｒｉｄｇｅ ａｎｄ Ｃｒｏｓｓ Ｓｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｕｐｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｂｒｉｄｇｅ
在公路一工级、密集５５ ｔ车列和事故车列３种 荷载工况作用下，按照刚体方法计算的抗倾覆稳定 系数结果如表２所示。从表２中数据可知，设计活 载作用下，该桥的抗倾覆稳定系数达到１８．６，并且 在密集５５ ｔ车列或事故车列的作用下此系数也均 在６．０以上，而且事故车列的总重量小于密集５５ ｔ 车列的重量（４ｌ２．５ ｔ）。
表２抗倾覆稳定系数计算值 Ｔａｂ．２ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ Ｖａｌｕｅｓ ｏｆ Ｏｖｅｒｔｕｒｎｉｎｇ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ
采用弹性体空问梁单元有限元模型进行分析， 计算的端横梁处支座反力如表３所示。由表３可 知：虽然设计活载作用下，“恒载＋１倍活载”工况下 支座不脱空，但密集５５ ｔ车列或事故车列的作用 下，负支反力结果达到１ ０００ ｋＮ左右。因此，对于 连续梁桥受偏载作用下扭转变形的影响，即使在刚 体抗倾覆稳定系数达到６的情况下也不能避免支座 的脱空。 表３偏载作用下支反力计算值 Ｔａｂ．３ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ Ｖａｌｕｅｓ ｏｆ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｐｏｉｎｔ Ｒｅａｃｔｉｏｎ Ｆｏｒｃｅｓ ｕｎｄｅｒ Ａｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｃｃｅｎｔｒｉｃ Ｌｏａｄ ｋＮ 汽车活载工况 恒载活载最大 支反力 支反力负反力恒载＋１倍活载恒载＋２倍活载 在对称荷载作用下，计算的截面最大弯矩如表 ４所示，由表４可知：在单列密集５５ ｔ车列和事故车 列的作用下，截面的最大正、负弯矩值均与设计活载 作用下的结果相当，并且组合值均小于截面抗力。 表４对称荷载作用下弯矩计算值 Ｔａｂ．４ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ Ｖａｌｕｅｓ ｏｆ Ｂｅｎｄｉｎｇ Ｍｏｍｅｎｔ ｕｎｄｅｒ Ａｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｌｏａｄ 汽车活载工况 最大正弯矩／ｋＮ・ｍ 最大负弯矩／ｋＮ・ｍ 组合值 截面抗力 组合值 截面抗力 将本例桥梁端横梁支座间距调整为５ ｍ，此时 汽车活载作用线位于两支座间，其按照刚体进行计 算的抗倾覆稳定系数为＋ｃｘ３，计算的偏载作用下支 座反力如表５所示，由表５可知支座活载负反力大 幅减小，即使在密集５５ ｔ车列作用下，该支座也不 脱空。 表５支座间距为５ ｍ时偏载作用下支反力计算值 Ｔａｂ．５ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ Ｖａｌｕｅｓ ｏｆ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｐｏｉｎｔ Ｒｅａｃｔｉｏｎ Ｆｏｒｃｅｓ ｕｎｄｅｒ Ａｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｃｃｅｎｔｒｉｃ Ｌｏａｄ Ｗｈｅｎ Ｓｐａｃｉｎｇ Ｄｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ Ｂｅａｒｉｎｇｓ ｉｓ ５ ｍ ｋＮ 根据上述分析结果可知： （１）按照刚体计算的抗倾覆稳定系数将倾覆失 稳破坏形式描述为刚体绕转动轴的旋转，忽视了实 际桥梁结构为弹性体的客观因素；梁体过大的扭转 角不仅导致一侧支座脱空，而且增大了另一侧支座 的切向力，直至梁体滑落；因此即使设计汽车活载作 用下其按照刚体计算的稳定系数大于１Ｏ，也不能保 证在密集５５ ｔ车列作用下发生支座脱空现象，甚至 在事故车列作用下发生倒塌。 （２）事故桥梁为小跨度连续梁结构，在单列密 集５５ ｔ车列或事故车列活载工况作用下，最大弯矩