独柱墩箱梁桥抗倾覆性能的比较分析
互通匝道桥独柱墩抗倾覆加固设计探讨
互通匝道桥独柱墩抗倾覆加固设计探讨摘要：互通立交匝道上的曲线桥为了减少占地、增加视野，下部结构多采用独柱墩的结构形式。
本文分析了连续箱梁独柱墩桥梁，在横向偏载作用下，发生倾覆失稳的力学原因。
通过实例分析，对该类型桥梁提出了加固设计方案，并在实际中进行运用。
关键词：曲线桥连续箱梁独柱墩横向倾覆加固设计中图分类号： s611文献标识码：a 文章编号：随着高速公路的兴建、城市建设的进一步发展，道路网中大型立交桥日益增多，为了增添城市景观、使桥梁服从路线的平面布置和提高交通枢纽的使用功能，匝道上通常采用小半径曲线连续箱梁桥。
在互通区，为了减少占地、节约造价、满足通车视距要求及桥梁美观等因素考虑，匝道桥往往采用独柱墩连续现浇箱梁的结构形式。
随着我国经济建设的快速发展，交通流量、车辆载重日益增大，重载车辆普遍存在超载现象。
超重车辆行驶在小半径曲线独柱墩匝道桥时，容易出现偏载。
这种情况导致国内多起独柱墩箱梁桥倾覆倒塌事故。
因此对现有独柱墩连续箱梁桥进行加固处理，是运营安全的需要。
一、独柱墩连续箱梁桥倾覆原因分析1.对于直桥，桥台通常设置双支座，桥墩支点通常设置在桥梁中心线处，横向扭转约束仅仅靠端部的双支座来完成的，当汽车靠桥梁外侧单车道行驶时，箱梁上部形成偏心受力状态，汽车载重过大时，桥台处支座出现脱空情况，当桥面活载严重超载时，箱梁会绕汽车行驶一侧的大、小桩号两桥台的支座连线倾覆。
对于弯桥，当跨中桥墩全部支座位于桥台外侧支座连线内侧时，倾覆轴线为桥台外侧支座连线，如图1所示。
图1：弯桥倾覆示意图1当跨中桥墩全部支座位于桥台外侧支座连线外侧时，倾覆轴线取为一桥台外侧支座和跨中桥墩支座连线，如图2所示。
图2：弯桥倾覆示意图2箱梁桥抗倾覆安全系数为 :式中qk ——车道荷载中均布荷载；pk ——车道荷载中集中荷载；e ——横向最不利车道位置到倾覆轴线的垂直距离；u ——冲击系数；rgi ——成桥状态时各个支座的支反力；xi ——各个支座到倾覆轴线的垂直距离。
独柱墩桥梁抗倾覆加固改造技术
独柱墩桥梁抗倾覆加固改造技术摘要：独柱墩桥梁抗倾覆加固改造技术是保障桥梁安全运行的重要手段。
本文主要对独柱墩梁桥的倾覆进行具体分析，介绍了常用的加固改造方案和技术，以及其优缺点和适用范围。
文章旨在为独柱墩桥梁的抗倾覆加固改造提供参考和借鉴。
关键词：独柱墩梁桥；抗倾覆；加固技术；改造措施引言：独柱墩桥梁是一种常见的桥梁结构形式，其结构简单、造价低廉、施工方便等优点被广泛应用。
然而，在面对复杂的自然环境和交通运输条件时，独柱墩桥梁往往存在着倾覆和承载能力不足的问题。
因此，为了保障独柱墩桥梁的安全运行，需要对其进行抗倾覆加固改造。
1.独柱墩梁桥倾覆1.1 倾覆事故桥梁共性独柱墩梁桥的倾覆事故可能涉及多种因素，其中一些因素可能是桥梁设计、建造、维护和使用等方面的共性。
首先，不合理的桥梁设计和建造可能会导致桥梁结构的薄弱环节，例如缺乏必要的支撑和加强措施、结构不平衡等等。
这些设计和建造缺陷可能会使桥梁承受不了外部因素的压力，导致倾覆。
其次，桥梁维护和修缮不当也是导致独柱墩梁桥倾覆事故的可能因素之一。
例如，缺乏定期检查和维护，导致桥梁结构的腐蚀和老化；修缮不当，可能会使桥梁的结构变得更加不稳定。
这些问题可能会使桥梁在外部因素的作用下失去平衡，从而导致倾覆。
第三，桥梁的使用也可能会对独柱墩梁桥的倾覆事故产生影响。
例如，车辆和行人的超载和过度集中可能会对桥梁造成不利影响，使其失去平衡；高速行驶或不当使用也可能会增加桥梁倾覆的风险。
1.2 支座受力分析支座是连接桥墩和梁的重要部分，它的作用是支撑桥梁并将荷载传递到桥墩上。
在倾覆事故中，支座往往承受着巨大的压力和剪力，如果支座设计不当或者材料不合适，就会发生支座失效，导致整个桥梁失去平衡而倾覆。
支座受力分析的关键是要确定支座所承受的荷载大小和方向，以及荷载的传递路径。
首先，支座所承受的荷载包括垂直于桥面的重力荷载和横向荷载（例如车辆荷载）。
其次，荷载的传递路径从桥面到支座，再到桥墩和地基。
04桥与18年梁混凝土结构设计规范关于独柱墩抗倾覆
04桥与18年梁混凝土结构设计规范关于独柱墩抗倾覆10月10日傍晚发生在无锡的高架桥侧翻事故，迅速成为全国焦点。
如此重大的突发安全事故，也引发了社会各界对事故原因的分析探讨。
《桥梁》杂志微信公众号也随即在第一时间采访并报道了《无锡高架桥坍塌祸端之源是超载还是独柱墩？》一文，超载、独柱墩设计在此次事故中再次成为人们关注和讨论的焦点，《桥梁》杂志曾经专门就独柱墩设计约请了全国权威专家和设计大师做了系列专题讨论。
独柱桥的一般情况1.独柱桥多用于匝道桥，一般采用预应力混凝土连续箱梁或钢与混凝土组合连续箱梁，3～5跨为一联，可以等跨、也可不等跨，跨径25～50m，每联长度80～200m.。
2.独柱匝道桥宽度，一般单车道加一个停车宽度、两个人行道，全宽8～10m。
也有双车道的独墩桥。
3.独柱桥的直桥，为了维持整个桥的横向稳定，其分界墩多为桩柱式墩、盖梁上设两个支座，以抗倾覆。
中墩为独柱，柱顶设固定铰支座，既承受竖向力（荷载）也约束纵向位移以抵抗制动力。
有的也可约束横向位移（如横向固定支座），有的还可约束一些横向弯矩（如盆式橡胶支座）。
在维持横向稳定的条件下，一般可以简化成平面结构处理。
4.独柱桥的弯桥，为满足行车要求，桥梁中轴线在平面上呈曲线，实际是空间曲线，它的构造、受力（离心力）和结构分析比直桥复杂一些。
为了维持横向稳定，平曲线半径较大的独柱弯桥的分界墩上，横向仍需两个支点；中墩顶上的固定铰支座常横向偏置，以改善独柱弯桥的稳定性和受力。
平曲线半径较小的独柱弯桥是比较复杂的空间结构，其整体稳定性问题已退居第二位。
独柱桥维稳机理和倾覆过程用一座3跨独柱预应力混凝土连续箱梁桥，说明维持“独柱匝道桥”直桥的横向稳定的机理。
图中示出了汽车（符合设计规范的最大车辆荷载、车道荷载）行驶方向。
汽车车队未上桥前，桥梁承受其自重（恒载），独柱中墩的压力各580t，分界墩的压力180t、左右两个支座各分担90t。
《桥梁》杂志于2004年创刊，以促进科技发展，传承桥梁文化为办刊宗旨。
三跨独柱连续梁桥抗倾覆能力研究
)
状况)
表 2 12 m 宽 3 @ 20 m 桥抗倾覆度和最小 C 值
类型
直线桥 微弯曲线桥 ( 按最不利情况) 大弯曲线桥 ( 按临界状况)
抗倾覆度 31 7 01 84 11 33
最小 C 值 ( 桥台支座间距)
11 5 m
9m
)
由以上分析可看出, 对于微弯独柱墩桥的桥台 支座间距, 一定要保持比计算最小 C 值大, 而这个 C 值一般较难 保证, 12 m 宽的 桥, C 值 要 求不 小于 9 m, 这就要求配置特殊而复杂的端横梁, 否则应考 虑独柱墩固结或设置独柱墩横向偏心等方法来保证 桥梁整体的横向稳定; 而对于直线桥和大弯曲线桥, 横向抗倾覆能力较为容易保证。
大弯曲线桥的受力特点是, 翻转轴两侧的桥面 积比已经相当大, 两边跨的大部分桥面都处于抵抗 倾覆扭矩一侧, 因而, 这种桥型相对安全。
K=
S1 p
B 4
+
S2p
B 4
qk
2L 3
+
2P k
B 2
-
a
( 5)
其中, S1 =
B 3
L
;
S
2
=
23BL; 其他参数意义见式( 1) 。
代入得:
K=
4B 2
2B2 + ( 2B- 71 6)
摘 要: 通过 对独柱连续箱梁桥的抗倾覆能力 分析, 分三 种情况给 出抗倾 覆度的 计算公 式, 并由此推 导出对 应 三种情况最小支座间距的计算式, 并从中理论验证了 该种桥型发生倾覆的特点和因素。
关键词: 独柱墩; 连续梁桥; 倾覆; 计算公式
钢筋混凝土和预应力混凝土连续箱梁是当前应 用非常广泛的桥型, 其主要特点是抗扭刚度大, 非常 适用于位于小半径曲线上的城市高架桥或互通匝道 桥, 而且外形美观, 线条流畅, 视觉效果好。如配置 独柱墩作为下部结构, 更加缩小了桥梁所占用的空 间, 在很多互通立交跨线桥的空间位置受到限制的 情况下, 往往成了唯一的桥型选择。
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。
独柱墩桥梁抗倾覆加固技术研究
独柱墩桥梁抗倾覆加固技术研究摘要：独柱墩桥梁加固的主要目的就是要避免独柱墩桥梁发生倾覆的问题，借助加固处理的方式来达到加强桥梁抗倾覆、抗偏载能力的效果。
通过对于加固技术的使用，能够使独柱墩桥梁的稳定性得到有效提高，延长整个桥梁的使用寿命，具有着非常重要的作用。
在实施加固处理时，一定要充分考虑到桥梁的具体状况，并结合施工现场环境等各个方面的因素，合理运用加固处理技术，尽可能的提高施工质量，从而为人们提供更好的交通出行条件。
基于此，本文针对独柱墩桥梁的抗倾覆加固技术展开了深入研究，希望能够为我国桥梁建设事业的发展带来帮助。
关键词：独柱墩；桥梁抗倾覆；加固技术1、引言在我国的各种桥梁当中，独柱墩桥梁是不可缺少的重要部分，在实际应用中，其表现出了众多优势，不但可以实现对下部结构布局的有效改善，并且所占用的面积也比较小，具有较为美观的桥型，因此在当前有着广泛应用。
就现阶段来看，我国有大量载重车辆都是长期处在超载状态下的，这就使得许多独柱墩桥梁长时间都处在超负荷的情况下。
受到车辆超载、偏载等不利工况的直接影响，该结构形式的桥梁在使用时很容易出现支座偏离、主梁位移等的各种问题，还可能会造成桥梁的断裂倾覆，不但会带来严重的经济损失，还将会威胁到人们的生命安全，因此，针对独柱墩桥梁所实施的加固处理是非常有必要的。
2、独柱墩桥梁倾覆破坏的主要形式及原因2.1主梁倾覆在独柱墩桥梁当中，支座的间距是不可以布置的他太大的，所以，倘若主梁一侧存在着作用较大的荷载，例如严重超载的车辆，或是在出现堵车情况下的众多汽车滞留，在主梁截面横向稳定性不符合要求的情况之下，独柱墩桥梁主梁就会出现整体倾覆的情况。
2.2桥墩侧倾倘若独柱墩桥梁因为单侧倾覆荷载太大而导致主梁出现转动，在此情况下，主梁自重水平分力就将会把一个水平力施加到支座，伴随着转角的提高，此水平力也将得到提高。
支座的水平力还将会对桥墩传递，倘若此水平力太大，那么就会致使桥墩承受较大的弯矩。
独柱墩梁桥倾覆稳定性研究
国内专家学者对发生倾覆的事故桥梁进行了分析和 总 结 ，但 没 有 形 成 统 一 的 理 论 体 系 和 验 算 方 法 。如 何对独柱墩桥梁进行抗倾覆设计和对旧桥进行抗倾 覆 加 固 是 目 前 防 止 倾 覆 事 故 的 关 键 。该文分析目前 独 柱 墩 梁 桥 存 在 的 主 要 问 题 ，为 独 柱 墩 梁 桥 稳 定 性 排查提供参考。
2016年 第 6 期
邢 心 魁 ，等 ：独 柱 墩 梁 桥 倾 覆 稳 定 性 研 究
155
构 会 发 生 扭 转 变 形 ，造 成 联 端 支 座 受 力 不 均 匀 ，随着 扭 矩 效 应 的 增 加 ，不 均 匀 现 象 加 重 ，当一侧边支座脱 空 时 ，上 部 结 构 支 承 体 系 将 发 生 变 化 ，支座受力发生 重 分 布 ；对 于 中 墩 铰 接 曲 线 梁 桥 ，由 于 自 身 受 力 特 点 ，上 部 结 构 截 面 重 心 并 不 与 桥 梁 中 心 线 重 合 ，自身 恒 载 作 用 下 有 向 外 侧 倾 覆 转 动 趋 势 ，在偏载 作 用 下 产生竖向弯曲的同时由于曲率的影响出现弯一扭耦 合 作 用 ，导 致 外 梁 超 载 、内 梁 卸 载 ，内外支 座 受 力 不 均匀甚至脱空现象。
独 柱 墩 桥 梁 由 于 受 到 墩 顶 空 间 的 限 制 ，多采用 单 支 点 支 撑 或 支 座 间 距 较 小 的 双 支 撑 ，这 对 桥 梁 结 构 在 汽 车 偏 载 、超 载 作 用 下 的 横 向 抗 倾 覆 稳 定 极 其
不 利 。 JTG D62 —2004《公 路 钢 筋 混 凝 土 及 预 应 力
混 凝 土 桥 涵 设 计 规 范 》第 9.7.4条 只 有 禁 止 支 座 脱 空 的 描 述 ，没 有 提 出 具 体 的 横 向 倾 覆 稳 定 性 验 算 方
独柱墩匝道桥抗倾覆研究
，
详 实 的资 料 ， 桥 梁 的 安 全运 营提 供 有 力保 障 。 对
【 关键词】 独柱墩 匝道桥 ； 抗倾覆
０ 前 言
通 过 详 细 计 算 得 出 以 下计 算 结 果 ； 中反 力 支 座 受 压 为 正受 拉 为 图
负（ 位 ｋ ） 单 Ｎ。 独 柱 墩 连 续 梁 桥 由 于 其 截 面 形 式 的 流 畅 、独 柱 墩 占用 桥 下 空 间 ４１ 工 况 一 组合 荷 载作 用 下 各 支 座 反 力 ． 小 、 体 结 构 美 观 而受 到 青 睐 ， 泛 应 用 于 匝道 桥 梁 。 由于 其 截 面 下 整 广 但 结 构 在 工 况 一 的 组 合 荷 载 作 用 下 ，各 支 座 的 最 大 反 力 如 下 图所 缘 有 部 分 弧 线 、 独 柱 墩 墩 顶 较 窄 ， 得 同 一 墩 顶 支 座 布 置 的 横 向 间 且 使 距 不 大 ， 汽 车偏 载作 用 下 ， 结 构 抗 横 向 倾覆 稳 定 非 常 不 利 ＿ 在 对 ｌ Ｉ 。 ２０ ０ ９年 ７月 １ ５日津 晋 高速 公 路 天 津 段 港 塘 互 通 立 交 桥 Ａ 匝 道
算 荷 载 除 恒 载 和 汽 车 荷 载 的作 用 ， 综 合 考 虑 了 温 度 荷 载 、 座 沉 降 还 支 等荷 载 ， 三种 工 况 下 的汽 车 荷 载 基 础 上进 行 了三 种 荷 载 组 合 ， 在
桥 梁 平 面 为 缓 和 曲 线 弯 曲半 径 Ｒ＝ ０ ｍ； 梁 采 用 Ｃ ０砼 ， 重 ５０ 箱 ４ 容 取 ２ｋ／３ ６ Ｎｍ ；按 两 车 道 计 算 ；温 度 按 《 路 桥 涵 设 计 通 用 规 范 》 ＪＧ 公 （Ｔ
２ 计 算 方 法 及 参 数暖 日
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见的桥梁结构形式，它由底板、侧板和顶板组成，形状类似长方形箱子，因此得名。
由于其结构特点，混凝土箱梁在承受横向荷载或者遭受地震影响时容易发生倾覆。
为了提高混凝土箱梁的抗倾覆性能，需要对其进行增强处理。
本文将从混凝土箱梁的抗倾覆性能分析入手，探讨增强途径并总结有效方法，为相关领域的研究和实践提供参考。
一、混凝土箱梁的抗倾覆性能分析1. 倾覆的原因混凝土箱梁在使用过程中，可能会遭受到各种外部荷载的作用，如风载、车辆荷载、地震荷载等。
当这些荷载超过了混凝土箱梁的承载能力时，就会导致箱梁发生倾覆。
在地震中，由于地震力瞬间作用，容易造成混凝土箱梁的倾覆，因此地震是引发混凝土箱梁倾覆的重要原因之一。
2. 抗倾覆性能的评价指标针对混凝土箱梁的抗倾覆性能，通常采用倾覆稳定系数（OCF）来进行评价。
OCF是通过对混凝土箱梁进行抗倾覆分析，计算其受横向力矩作用时的承载能力，并与倾覆力矩进行比较，得出的一个参数。
当OCF大于1时，表示箱梁具有良好的抗倾覆性能；当OCF小于1时，表示箱梁的抗倾覆性能不足。
3. 影响因素影响混凝土箱梁抗倾覆性能的因素很多，主要包括箱梁的几何形状、材料力学性能以及外部荷载等。
比如箱梁的截面形状、尺寸、配筋布置等对其抗倾覆性能有着重要的影响；混凝土的强度、钢筋的屈服强度和粘结性能也会对箱梁的抗倾覆性能产生很大的影响。
1. 增加截面尺寸通过增加箱梁的截面尺寸，可以有效提高箱梁的抗倾覆能力。
因为截面尺寸越大，箱梁的惯性矩越大，抗弯刚度越大，从而增加其抗倾覆的能力。
但需要注意的是，增加截面尺寸会增加混凝土用量和结构自重，同时也会增加造价和施工难度。
2. 加固箱梁连接部位箱梁的连接部位是其容易发生破坏和倾覆的重点部位，因此对连接部位进行加固处理可以提高箱梁的抗倾覆性能。
常用的加固方法包括加大连接部位的刚度、增加连接部位的截面尺寸、设置加固筋等。
3. 增加纵向预应力通过增加箱梁的纵向预应力，可以提高箱梁的整体受力性能，增加其抗倾覆能力。
独柱墩连续箱梁桥抗倾覆验算与加固分析
文章编号:1671-7619(2018)03-0035-05独柱墩连续箱梁桥抗倾覆验算与加固分析鲁昌河1,万志勇2,梁立农2,孙向东2,徐德志2(1.广东省交通集团有限公司,广州510623;2.广东省交通规划设计研究院股份有限公司,广州510507)摘要:粤赣高速公路河源城南互通立交匝道桥3×25m 预应力混凝土连续箱梁桥,因4辆超载大货车违规停靠而发生倾覆垮塌事故,这是近年多起侧倾事故以来的又一起连续箱梁桥因超载车辆引发的侧倾垮塌事故㊂针对该问题,通过深入分析倾覆事故的发生原因,提出针对运营桥梁的验算方法及相应的加固措施,以避免类似情况再次发生㊂关键词:独柱墩;箱梁桥;倾覆;验算;加固中图分类号:U445.72 文献标志码:B作者简介:鲁昌河(1963.01-),男,硕士,路桥教授级高级工程师,从事高速公路及桥梁技术管理工作,Email:luchanghe001@㊂0 概述2015年6月19日,粤赣高速公路河源城南互通立交匝道桥3×25m 预应力混凝土连续箱梁桥,因4辆超载大货车违规停靠而发生倾覆垮塌事故㊂这是近年来继绍兴上虞市春晖互通立交匝道㊁哈尔滨阳明滩大桥等多起侧倾事故以来的又一起独柱墩连续箱梁桥因超载车辆引发的侧倾垮塌事故㊂独柱墩箱梁桥具有结构轻巧㊁桥下净空大㊁通透性好㊁下部工程量小㊁工程造价低等优点而在城市高架㊁城市立交桥以及高速公路的匝道桥建设中广泛采用,但近年来该类桥倾覆事故频发,造成巨大损失㊂针对该问题,工程技术人员开展了大量的分析,形成了一些处治措施㊂本文对用于广东省内大部分高速公路独柱墩连续箱梁抗倾覆验算设计与加固的研究成果进行论述,内容包括倾覆事故发生的原因分析㊁针对运营桥梁的验算要求㊁相应的加固方案以及加固设计要点等㊂1 抗倾覆验算要求通过分析城南及类似倾覆事故,有这样一些共同因素:多辆超载汽车密集通行;桥梁上部结构为整体式连续箱梁;桥梁下部结构的部分或全部桥墩为独柱墩,且在墩顶仅设置单个支承;部分桥梁虽采用横向双支承,但横向两支承的间距较小㊂设计规范对于这样的结构,在如此极端的受力状况下怎样进行抗倾覆验算,没有相应具体详细的条文规定㊂因此要避免类似情况再次发生,就必须提出与实际受力情况相对应的验算方法㊂因为事故荷载为超常规的极端荷载,难以采用常规的极限状态分析法,因此编制验算方法时,收集了国内多起类似事故的荷载状况,并与规范标准荷载进行比较,最终提出在计算横向稳定时,汽车荷载分项系数需采用3.4㊂同时对设置有横向单支承的连续箱梁在偏载下的扭转机理进行了深入分析,最终提出了上部结构采用整体式截面的独柱墩连续箱梁桥,横向抗倾覆安全性评估的补充验算要求:(1)在作用的基本组合下,单向受压支座不出现脱空状态㊂而当汽车荷载效应采用3.4的分项系数时,单向受压支座宜不出现脱空状态㊂提出该验算要求的缘由是:中间桥墩采用独柱单支承的连续箱梁桥,在汽车等偏心荷载作用下,主梁扭转效应增加,梁端的边支座会出现脱空,导致主梁支承体系发生改变㊂如荷载进一步增加,结构就会转化为机构,不能保持静止的平衡状态,转而进入运动状态,发生横向倾覆破坏㊂要保证结构支承体系不发生改变,防止连续箱梁进入失稳初始状态,需控制边支座避免出现脱空现象㊂当汽车荷载效应采用3.4的分项系数时,单向受压支座宜不出现脱空状态,此要求较为严格,因此不做硬性要求㊂(2)在作用的基本组合下,汽车荷载效应采用3.4的分项系数时,连续箱梁的扭转角不应大于0.02rad㊂㊃53㊃2018年第3期 广东公路交通Guangdong Highway CommunicationsVol.44No.3Jun.2018提出该验算要求的缘由是:分析表明中间桥墩为独柱单支承的连续箱梁桥,在偏心荷载的作用下,倾覆破坏过程的受力呈现几何㊁材料和接触非线性特征,中间桥墩与两端桥墩会因此出现方向相反的水平推力,计算分析极为复杂㊂为简化验算工作,经分析研究,提出在作用的基本组合下,汽车荷载效应采用3.4的分项系数时,箱梁的扭转角不应大于0.02rad㊂这种验算限值也是连续箱梁桥通常采用的盆式支座或球形支座保持正常工作的需要㊂计算时对于多车道桥梁,横向布载方式为:当横桥向仅布置一条车道汽车荷载时,其横向车道布载系数采用1.0,汽车荷载效应(含汽车冲击力)分项系数采用3.4㊂当布置一条车道以上的汽车荷载时,最外侧车道汽车荷载效应(含汽车冲击力)分项系数采用3.4,其余车道分项系数按现行规范采用,全部车道的横向车道布载系数均按现行规范采用㊂(3)当箱梁桥整联只采用单向受压支座支承时,应满足下式验算要求:∑S bk,i∑S sk,i≥k qf式中:k qf 横向抗倾覆安全系数,取k qf=5;∑S bk,i 使上部结构保持稳定的作用效应标准组合设计值;∑S sk,i 使上部结构失去稳定的作用效应标准组合设计值㊂提出该验算要求的缘由是:计算模式假定桥梁上㊁下部结构的刚度均为无穷大,在偏心汽车荷载作用下,上部结构将绕结构最外侧支承的连线进行刚体转动㊂因该模式的失稳破坏为突发性的 脆性”破坏,破坏前没有明显征兆,因此要求相对较高的安全系数,本次验算建议取用1.5㊂同时结合汽车荷载效应分项系数取3.4,故横向抗倾覆安全系数建议取用k qf=5㊂该验算要求与第2项要求的区别在于:本要求针对那些一旦出现转动即无法停止的结构,而第2项要求适用于那些出现扭转变形后,随着支承体系的变化,结构还能在一定角度内重新达到平衡的结构㊂2 抗倾覆加固设计方案对于采用上述横向抗倾覆验算要求,不能通过的桥梁需进行相应的加固,这类加固设计是一项新问题,需进行系统深入的分析,以便统一加固设计指导思想,选定合理的加固方案,从而提高加固设计的质量,降低施工难度,控制加固费用㊂通过收集资料与技术分析,得到如下四大类典型的加固方案㊂2.1 方案一:主梁增设抗扭拉杆装置通过在主梁与桥墩或桥台间设置钢结构抗拉装置,约束主梁在偏载下的扭转位移,避免因支座脱空而改变结构体系后,主梁继续扭转而导致横向倾覆㊂方案构造见图1㊂图1 主梁增设抗扭拉杆装置方案方案一优点:新增结构几乎不影响结构原有受力模式;钢结构抗拉装置构造简单,施工方便,工程规模较小;施工期间几乎不影响桥上正常交通㊂方案一缺点:新增钢结构抗拉装置需采用后锚固连接,其强度受到限制,仅适用于支座受力验算脱空负反力较小的情况,适用范围有限;原桥墩无盖梁时,钢结构抗拉约束装置因力臂小性能不佳,需相应增设盖梁㊂2.2 方案二:桥墩增设盖梁将单支承改为多支承通过在原单支承的桥墩顶面增设盖梁及支座,将墩顶横向单支承改为多支承,改变原有的主梁支承体系,增强主梁抗扭转能力,避免横向倾覆㊂方案构造见图2㊂图2 桥墩增设盖梁方案㊃63㊃2018年第3期 广东公路交通 总第156期方案二优点:桥墩改为横向多支承可明显增强主梁的抗扭能力;增设盖梁工程规模相对较小,可根据实施条件采用钢结构或混凝土结构,对原结构景观影响较小;有需要时,可在多个中间桥墩同时设置,效果更好㊂方案二缺点:桥墩墩柱的横向受力较原结构有较大增加需进行验算;主梁横隔梁受力发生变化需验算;受以上因素及桥墩横向刚度等影响加固效果相对有限;增设盖梁影响桥下净空,需核查实施条件;施工过程涉及植筋㊁植锚栓㊁浇筑混凝土等多道工序,施工相对较为繁琐㊂2.3 方案三:改造桥墩结构将单支承改为多支承针对方案二的局限,通过对原有独柱桥墩结构进行整体改造加固,然后将墩顶横向单支承改为多支承,改变原主梁的约束形式,增强主梁抗扭转能力,避免横向倾覆㊂具体实施时,可结合现场条件,采用加桩并包大墩身尺寸加固原桥墩,或直接增加墩柱个数等方式改造原桥墩结构㊂方案构造及设置方式见图3㊂图3 增加墩柱个数方案方案三优点:可显著增强主梁的抗扭能力,抗倾加固效果好,通常只需要处理多个中间桥墩中的一个墩,即能满足要求;加固后结构的安全性及可靠性均较高㊂方案三缺点:需对桥墩整体结构进行加固改造,工程实施难度及工程量相对较高,工期较长;横隔梁受力发生变化,需按规范要求对其进行验算;整体改造后可能影响桥下净空,具体可实施范围需核查;一般需新增桩基,并需采用回旋钻施工,易受地形条件限制;加固施工期间对现有结构的安全有不利影响㊂2.4 方案四:增加梁端支座间距通常边墩处的梁端支承均为双支承,当双支承的间距较小时,对主梁的抗扭约束作用有限,在作用效应基本组合下支座可能出现受拉状态㊂因此可采用加宽边墩盖梁及主梁端横梁,在两侧增设支座,加大边支座间距,从而加强结构抗扭转变形能力㊂方案构造见图4㊂图4 增加梁端支座间距方案方案四优点:对于宽幅箱梁桥抗扭转加固效果较好;加固工程量较小,如果梁端为桥台加固工程量更小㊂方案四缺点:主梁端横梁需接长,受预应力筋的影响,植筋施工难度较大,对加固的可靠性有一定影响;增设支承点后桥墩或桥台盖梁需进行验算,必要时尚需进行加固;横隔梁受力发生变化,需按规范要求对其进行验算㊂受以上因素影响加固效果相对受限㊂2.5 特殊处理方案除以上四大类加固方案外,还可根据项目的具体情况,采用一些特殊处理方案㊂如当左㊁右两幅桥均采用独柱墩连续箱梁,上部结构的跨径与联长也对应一致时,可在左㊁右幅横梁间增加横向连系梁㊂通过将左㊁右幅上部连成整体,从而改变结构的支承方式,避免横向倾覆㊂方案构造见图5㊂图5 左㊁右幅增加横向连系梁方案㊃73㊃2018年第3期鲁昌河,等:独柱墩连续箱梁桥抗倾覆验算与加固分析总第156期但该方案针对新增横向联系梁的受力计算,需采用空间有限元进行,较为复杂,横向连系梁的结构设计及实施难度均较大㊂浇筑混凝土期间需设置临时支撑,避免结构变形影响加固混凝土的质量㊂因此该方案仅在其它方案受限时选用㊂3 抗倾覆加固设计要点独柱墩连续箱梁抗倾覆加固设计,需收集桥梁的设计资料㊁竣工资料㊁检测资料等,据此判断桥梁现状技术状况㊂同时需进行详细的现场踏勘,熟悉桥梁净高㊁净宽㊁施工操作空间等现场建设条件,根据现状技术状况及现场建设条件,排除明显不可行方案㊂对拟定的加固方案需采用空间有限元程序逐个进行验算㊂曲线桥梁需考虑内外侧腹板长度㊁护栏长度的差异㊂施工分段㊁预应力效应对支座反力的分配有较大影响,应予以计算考虑㊂针对具体桥梁的加固,有时需同时采用以上四类方案中的两种甚至多种㊂各种加固方案的计算结果出来后,如何选择最终的实施方案有以下一些原则可供参考:适用性原则:加固方案需符合现场建设条件的要求,方便实施,并对交通通行影响小㊂一般情况下各方案的实施难度从小到大排序为:方案一㊁方案四㊁方案二㊁方案三;充分了解每种加固方案的适用情况及局限性,如:方案一在拉杆力小于50t 左右时比较合适㊂方案二仅在墩柱压弯强度满足要求时适用㊂方案三适用性较广但桥墩位于河道㊁路中时难以实施㊂方案四仅在梁端进行处理,对抗倾覆作用有限,当倾覆风险较小时采用㊂经济性原则:根据初步的造价分析,一般情况下各方案的经济性排序为:方案一㊁方案四㊁方案二㊁方案三;联合采用两种加固方案有可能获得较好的经济效果㊂如:方案一与方案三联合;方案二与方案四联合;同时需考虑将来养护维修的难度与费用㊂可靠性原则:加固施工其材料的品质及施工的精细度对可靠性影响较大㊂在四个方案中方案一的要求相对较高,可靠性相对低一些㊂加固后结构的承载潜力也有差别㊂一般情况,方案三的承载潜力较大,同时也能改善主梁的受力状况㊂景观性原则:针对景观性要求高的路段,需重视景观需求,不一定选择最为经济的方案㊂如在墩柱加强时尽可能采用整体板式构造㊂在原桥墩结构上新增盖梁㊁外包墩身时,为避免加固时新老混凝土间出现收缩裂缝,采用补偿收缩混凝土,并添加抗裂纤维,改善混凝土的力学性能和工作性能㊂当采用钢结构加固时,考虑到今后养护维修难度大,建议采用新材料耐候结构钢,并进行防腐涂装,涂装设计寿命不少于20年㊂对于横桥向增加支座的结构,为减小对原主梁横隔板受力的影响,同时减小对新增盖梁结构的受力需求,新支座安装时不进行主梁顶升,新增的支座仅需与梁底接触并密贴即可,并采取防滑移措施㊂这样新增支座仅在主梁有偏心荷载时受力,而恒载仅由原有支座承担,对原结构受力的改变相对较小㊂需特别注意在后续运营养护阶段,如进行支座更换,必须合理安排更换工序,维持加固时的各支座受力状态,确保结构安全㊂如需在原有桩基旁增加新的桩基时,需核查地质条件,避免施工时影响原桥安全,桩基成孔施工建议采用回旋钻㊂4 结语近些年来的独柱墩连续箱梁桥倾覆事故,与汽车超载密不可分,设计规范对于这类结构,在如此极端的受力状况下怎样进行验算,没有相应具体详细的条文规定㊂基于对实际情况的分析及倾覆机理的分析,提出了实用而有效的验算方法㊂截止2016年底,采用本文提出的解决方案,完成广东省内大部分高速公路独柱墩连续箱梁抗倾覆验算设计与加固施工㊂参照本文提出的解决方案,完成了广东省内大部分高速公路独柱墩预制梁上部结构抗倾覆验算与设计工作,目前正在组织施工㊂参考文献:[1]工程结构可靠性设计统一标准GB50153-2008 [S].北京:中国建筑工业出版社,2008.[2]公路桥涵设计通用规范JTG D60-2015.人民交通出版社股份有限公司,2015.[3]吴玉华,蔡若红,杨育人.独柱墩连续梁桥的稳定影响因素分析[J].公路工程,2011,36(6):93-96. [4]徐德志.曲线独柱墩连续箱梁整体抗倾覆能力研究[J].中外公路,2015,35(1):152-154.[5]李涛,丁雪.高速公路连续箱梁桥独柱墩横向抗倾覆计算及安全性评估[J].广东公路交通,2017(1):12-14.[6]余雄林.揭普惠高速公路独柱墩箱梁桥横向抗倾㊃83㊃2018年第3期 广东公路交通 总第156期覆加固施工[J].广东公路交通,2017,43(3):25-28.(收稿日期:2018-03-12) Anti-overturning Computation and Strengthening Analysis for ContinuousBox Girder Bridge with Single-column PierLU Changhe1,WAN Zhiyong2,LIANG Linong2,SUN Xiangdong2,XU Dezhi2(1.Guangdong Provincial Communication Group Co.,Ltd.,Guangzhou510623;2.Guangdong Province Communications Planning&Design Institute Co.,Ltd.,Guangzhou510507) Abstract:The3x25m prestressed concrete continuous box girder ramp bridge of Heyuan South Interchange of Yuegan Expressway in Heyuan City toppled and collapsed due to the illegal stopping of four overloaded trucks,which was one of the run-over accidents caused by overloaded vehicles on a continuous box girder bridges in recent years.In response to this accident,through a thorough analysis on the causes of overturning accidents,a verification method for the operational bridges and corresponding reinforcement measures have been proposed to avoid the recurrence of similar accidents.The analysis results could provide references for engineers and technicians.Key words:single column pier;box girder bridge;overturning;checking and calculation;reinforcement(上接第24页)参考文献:[1]公路水泥混凝土路面养护技术规范JTJ073.1-2001[S].北京:人民交通出版社,2001.[2]公路沥青路面设计规范JTG D50-2006[S].北京:人民交通出版社,2006.[3]公路水泥混凝土路面设计规范JTG D40-2011 [S].北京:人民交通出版社,2011.[4]民用机场道面评价管理技术规范MH/T5024-2009[S].北京:人民交通出版社,2008.[5]王乾.基于板底脱空的水泥混凝土路面检测㊁处治与力学行为研究[D].西安:长安大学,2009. [6]Jablonski B,Regehr J,Rempel G.Guide for Mechanistic-Empirical Design of New and Rehabilitated Pavement Structures[R].Final Report Part Design Analysis, Wachington,USA:Tvansportation Research Baard National Research Council,2001.[7]曾小军.水泥混凝土路面板底脱空识别方法研究[D].长沙:长沙理工大学,2008.(收稿日期:2018-01-25)Applicability Analysis for Intercept Method in Determining Slab Corner VoidWANG Jun1,HUANG Kewang2(1.Guangdong Gaintop Highway Engineering Construction Group CO LTD,Guangzhou510635;2.Guangdong Hualu Transport Technology Co.,Ltd.,Guangzhou,510420)Abstract:In this article,being rely on pavement replacement project of Jianghe Expressway,according to the problems of existing research on concrete slab corner voids determined with intercept method,being based on the finite element software ANSYS,a three-dimensional finite element model of cement concrete pavement has been established,the deflection value and the return intercept have been analyzed under the condition of different depth,space radius and load sequence.Research results have shown that:intercept method is difficult to identify minor depth void and is suitable for void depth≥0.1mm;the larger the load sequence,the more stable the regression intercept would be,and the proposed loading sequence is3t-5t-7t and5t-7t-9t.Key words:road engineering;cement pavement;placing covering surface;slab corner void;intercept method㊃93㊃2018年第3期鲁昌河,等:独柱墩连续箱梁桥抗倾覆验算与加固分析总第156期。
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第４１卷第ｌ６期 ２ ０ １ ５年６月 山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｖｏ１．４１ Ｎｏ．１６
Ｊｕｎ． ２０１５ ・１７７・
文章编号：１００９—６８２５（２０１５）１６－０１７７－０３ 独柱墩箱梁桥抗倾覆性能的比较分析
黄小峰张杰 （河南省交通规划勘察设计院有限责任公司，河南郑州４５００５２） 摘要：从ＪＴＧ Ｄ６２中国公路桥梁规范（讨论稿）对结构抗倾覆稳定要求的相关条文出发，通过对独柱墩箱梁桥孔布置、支座设置、 桥面宽度、曲线半径等影响参数进行有限元数值分析，得到了独柱墩箱梁桥抗倾覆稳定安全系数和支座应力随以上参数改变而变 化的规律，并以此得出了其抗倾覆稳定设计的相关结论。 关键词：独柱墩，倾覆，稳定系数，影响因素 中图分类号：Ｕ４４８．２１３ 文献标识码：Ａ
独柱墩箱梁桥下部结构构造简单、行车视线开阔且建设占地 少、费用经济。在很多互通立交跨线桥的空间位置受到限制的情 况下，通常成为最优桥型选择。但其也有一定的结构受力缺点， 因为独柱墩在横桥向采用单支点支撑，故在汽车偏载作用下，对 结构的横向抗倾覆稳定不利，容易造成支座脱空、支座不均匀压 缩引起梁体整体偏移等，具有一定的安全隐患。目前，道路超载 运输现象较为普遍，加之桥梁规范对桥梁倾覆计算规定不明确， 导致尽管桥梁设计满足规范要求，但实际处于运营期的桥梁却多 发生倾覆事故。这既有超载的原因，也有独柱墩设计考虑不足的 问题。本文从独柱墩桥梁设计需满足ＪＴＧ Ｄ６２中国公路桥梁规 范（讨论稿）对结构抗倾覆稳定要求的相关条文出发，对独柱墩的 桥孔布置、支座设置、桥面宽度、曲线半径等与独柱墩的抗倾覆稳定 性相关的几个因素进行计算比较。得出各种因素对独柱墩桥抗倾 覆能力的影响，从而为独柱墩箱梁桥的设计提供一些参考 。 １ 抗倾覆稳定性的判断准则 国内外的桥梁规范中，对桥梁结构偏载作用下侧向倾覆失稳 问题均未明确的定义和要求，不过对此类问题均有相关的表述， 但不尽相同。ＪＴＧ Ｄ６２－－２０１２公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥 涵设计规范（讨论稿）第４．１．１０规定，桥梁上部结构抗倾覆稳定 验算应在作用标准值组合（汽车荷载考虑冲击作用）下满足下式 要求：１） ＝Ｓｂｋ／Ｓ ＞２．５，其中， 为抗倾覆稳定系数；．ｓ 为使上 部结构倾覆的汽车荷载（含冲击作用）标准值效应；ｓ 为使上部结 构稳定的作用效应标准组合。２）单向受压支座不应处于脱空状 态。虽然国内外都提出相应的要求，但是不外乎有两个判断准 则：１）远离偏载侧的支座的支反力受力大小。２）结构自身的抗倾 覆力矩是否大于偏载的倾覆力矩。前者是桥梁结构支撑的边界 条件，后者是结构在活载下受力平衡问题。桥梁抗倾覆稳定性可 以从这两个方面加以判别。 ２抗倾覆稳定系数的计算方法 假设在计算受力时，不考虑箱梁变形对受力的影响。箱梁桥 的倾覆是刚体在平面不平衡受力条件下的转动。在重载偏载交 通下独柱墩箱梁桥的倾覆过程为梁端一侧支座先脱空，然后其他 支座依次脱空，最终当剩余支座处于一条直线之上时桥梁倾覆， 因此倾覆轴可以定义为最后剩余未脱空支座的连线，且这些支座 必须位于同一条直线上，倾覆轴外侧再无支点。如图１所示，否则 将形成三足鼎立的稳定平衡状态。从图１可以看出，倾覆平衡状态 的确定跟曲率半径、跨径、桥孔数、桥台支点间距等因素有关。 确定倾覆轴后，即可按下式计算箱形截面独柱墩桥的抗倾覆
稳定系数： ＝Ｓ ｂｋ ＥＲ ａｉｘｉ （ ）
其中，Ｒ 为成桥恒载状态下各支座反力； 为各支座到倾覆 轴线的垂直距离； 为冲击系数；ｑ 为车道荷载中的均布线荷载； Ｙ（ ）为车道均布线荷载到倾覆轴线的距离； 为车道集中荷载；ｅ 为加载车道中心线距倾覆轴线的最大垂直距离。
图１独柱墩桥梁倾覆示意图 对于支座最小压应力的计算： Ｒｃｋｏｒｃ ： （２） ’ — 广一
满足ｔｒ＞￣０。其中， 为压应力； 为支座使用阶段的平均压 应力；Ｒ为支座半径；ｒ为点到支座中心的距离； 为支座压力标 准值，汽车荷载应计入冲击系数；Ａ。为支座有效承压面积（承压加 劲钢板面积）。 ３抗倾覆稳定性影响因数分析 １）建立模型。根据常规独柱墩箱梁桥设计参数，选择三类最 具代表性的桥梁进行抗倾覆稳定性分析研究，模型１为６×２０ ｉｎ、 模型２为４ Ｘ３０ ｍ、模型３为４ Ｘ２５ ｎｌ的（ｎ×Ｌ）型的预应力混凝 土独柱墩箱梁桥。三类模型支撑形式均采用盆式橡胶支座，梁高 分别为１．４ ｍ，１．８ ｍ，１．６ Ｉｎ，计算分析模式如图２所示。计算采 用通用空间有限元分析软件Ｍｉｄａｓ Ｃｉｖｉｌ ２０１０建立三类模型的成 桥状态，提取支座反力，按照ＪＴＧ Ｄ６２－－２０１２规范（讨论稿）要求 进行稳定验算。在公路一Ｉ级、密集５５ ｔ车列和超载车辆（３辆 １２５ ｔ货车）３种荷载工况下按照式（１）和式（２）分别计算的抗倾 覆稳定系数和支座应力，并进行比较分析。 ２）桥跨设置。根据桥梁跨度、线形、荷载等要求，可以将独柱 墩桥布置多跨连续梁等形式。以桥宽８．５ ｉｎ，支座间距４ Ｉｎ在直 线上的桥布置成６ Ｘ２０ ｍ，４ Ｘ３０ ｍ，４×２５ ｍ连续梁为例，分析桥 跨布置对其抗倾覆能力的影响。从表１可以看出，独柱墩直线箱 梁桥抗倾覆稳定系数对梁长的变化不敏感，且不同梁长其系数基 本一致。相同粱长，跨径越大，抗倾覆稳定系数越大。从表２可 以看出，在恒载和活载下支座不脱空，但是支座应力是随跨径的
收稿日期：２０１５—０３－２８ 作者简介：黄小峰（１９８５－），男，硕士，助理工程师； 张杰（１９８７一），男，助理工程师 第４１卷第１６期 ・１７８・ ２ ０ １ ５年６月 山 西 建 筑
增大而增大。对于直线桥来说，公路一Ｉ级作为验算活载明显是 偏不安全。密集５５ ｔ车列验算可以考虑作为设计验算荷载，超载 车辆当成倾覆极限状态来验算。 ／ｆ ／ ＼］口Ｄ厂／ 图２独柱墩桥平面与横断面结构示意图 表１ 抗倾覆稳定系数计算结果（一） ６×２０ｍ ４×３Ｏ ｍ ４ ｘ２５ ｍ 活载工况 倾覆 抗倾覆 倾覆 抗倾覆 倾覆 抗倾覆 力矩／ｋＮ 稳定系数 力矩／ｋＮ 稳定系数 力矩／ｋＮ 稳定系数 公路一Ｉ级 １ ５３８．４ ２２．９ １ ５３８．４ ２４．６ １ ３５８．７ ２３．０ 密集５５ｔ车 ３ ６７５．８ ９．６ ３ ６７５．８ ｌＯ．３ ２ ８７８．４ １０．９ 超载车辆 ３ ０１２．１ １１．７ ３ ０１２．１ ｌ２．６ ２ ９３７．２ １０ ６ 表２偏载作用下支座应力计算结果（一） ６×２Ｏ ｍ ４×３０ ｍ ４ ｘ２５ ｍ 活载工况 活载 恒载＋ 活载 恒载＋ 活载 恒载＋ 最小应力 活载应力 最小应力 活载应力 最小应力 活载应力 公路一Ｉ级 一１．４８ １．４５ —０．９２ ２．０５ —１．１３ １ ９５ 密集５５ｔ车 一２．８ｌ ０．１２ 一１．７５ １．１２ —２．ｏｏ １．０７ 超载车辆 一３．ｏ６ —０．１３ 一１．９０ ０．９５ —２．２９ Ｏ．７８ ３）桥台支座间距。桥梁在横桥向可以布置成单支座、双支座 或多支座形式。独柱墩桥梁采用桥台双支设置，中间独柱墩采用 单支座。以一个宽８．５ ｍ，在直线上的６ ｍ ｘ２０ ｍ桥，来比较不同 的桥台支座间距对其抗倾覆能力的影响。 表３抗倾覆稳定系数计算结果（二） ３ ｍ ４ ｍ ５ ｍ 活载工况 倾覆 抗倾覆 倾覆 抗倾覆 倾覆 抗倾覆 力矩／ｋＮ 稳定系数 力矩／ｋＮ 稳定系数 力矩／ｋＮ 稳定系数 公路一Ｉ级 ３ ７３６．１ ７．１ １ ５３８．４ ２２．９ 密集５５ｔ车 ８ ８８７．６ ３．Ｏ ３ ６７５．８ ９．６ 超载车辆 ７ ４０９．３ ３．６ ３ ０１２．１ １ｌ＿７ 表４偏载作用下支座应力计算结果（二） ３ ｍ ４ ｍ ５ ｍ 活载工况 活载 恒载＋ 活载 恒载十 活载 恒载＋ 最小应力 活载应力 最小应力 活载应力 最小应力 活载应力 公路一Ｉ级 一２．３３ ２，０９ —０．９２ ２．０５ ０．３２ ３．３９ 密集５５ｔ车 一４．３４ Ｏ．０８ 一１．７５ １．１２ １．５４ ４．６２ 超载车辆 一４．８５ —０．４４ 一１．９０ Ｏ．９５ ２．２５ ５．３２ 从表３可以看出，在其他条件不变的情况下，随着桥台支座 间距的增大，倾覆力矩逐渐减小，抗倾覆稳定系数逐渐增大。表 明随着桥台支座间距的增加，结构抗倾覆效应逐渐增强，安全性 能明显提高。从表４可以看出，桥台台支反力随着支座的间距的 加大，分配更加均匀了。当达到极限状态时，活载作用范围始终 在桥台支座连线的范围内时，桥梁将不会发生倾覆。 ４）桥梁宽度。为了分析桥宽度对独柱墩桥抗倾覆能力的影 响，分别取宽度Ｂ＝８．５ ｍ，１０．５ ｍ，１２ ｍ，截面的悬挑长度分别为 Ｉ．５ ｉｎ，２ ｍ，２．５ ｍ。支座横向间距取为桥宽度的１／２，采用４×３０ ｍ 等跨连续梁布置。从表５，表６和荷载作用倾覆示意图可知，在其 他条件相同的情况下，桥宽度越大，倾覆荷载作用范围与独柱墩 桥桥面总的作用面积的比值越小，表明匝道桥抗倾覆的能力越 强，安全性越高。再次反映出桥台支座间距对抗倾覆力矩显著的 影响。同时说明在设计时悬挑长度不宜过长。 表５抗倾覆稳定系数计算结果（三） ８．５ ｍ １０．５ ｍ ｌ２ ｍ 活载工况 倾覆 抗倾覆 倾覆 抗倾覆 倾覆 抗倾覆 力矩／ｋＮ 稳定系数 力矩／ｋＮ 稳定系数Ｋ 力矩／ｋＮ 稳定系数
公路一Ｉ级 ｌ ４３３ ５ ２６．４ ｌ ５７６．９ ２２．３ １ ６５５．７ ｌ８．９ 密集５５ ｔ车 ３ ５９３．２ １０．５ ３ ９５２．５ ８．９ ４ ｌ５０．１ ７．５ 超载车辆 ３ ｏｏ５．７ ｌ２．６ ３ ３０６．３ １Ｏ．６ ３ ４７１．６ ９．０
表６偏载作用下支座应力计算结果（三） ８．５ ｍ ｌＯ．５ ｍ ｌ２ ｍ 活载工况 活载 恒载＋ 活载 恒载＋ 活载 恒载＋ 最小应力 活载应力 最小应力 活载应力 最小应力 活载应力
公路～Ｉ级 一１．３８ １．９ｌ —Ｏ．９２ ２．０５ 一１．２８ ３．Ｏ３ 密集５５ｔ车 一２．７０ Ｏ．５９ 一１．７５ １．１２ —２．４２ １．８９ 超载车辆 一２．８８ ０．４１ —１．９０ Ｏ．９５ —２．６３ １．６７
５）平面曲线半径。独柱墩箱梁桥线形可以是曲线，下面以不 同半径圆曲线的曲线桥来分析曲率半径对独柱墩箱梁桥抗倾覆 能力的影响。以桥跨为４×３０ １１１，宽１０．５ ｍ，桥台支座间距４ ｍ的 箱梁桥为例。从表７，表８可以看出，随着半径 逐步减小。曲线 桥抗倾覆稳定系数逐步提高。即桥越弯越不容易整体倾覆。大 半径曲线梁桥即微弯桥，其抗倾覆稳定系数最小，其次是直线桥， 最后是小半径曲线梁桥。 表７抗倾覆稳定系数计算结果（四） ｌ Ｏ０ｏ ｍ ５ｏｏ ｍ ２０ｏ ｍ 活载工况 倾覆 抗倾覆 倾覆 抗倾覆 倾覆 抗倾覆 力矩／ｋＮ 稳定系数 力矩／ｋＮ 稳定系数Ｋ 力矩／ｋＮ 稳定系数Ｋ