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《獨柱墩曲線橋梁抗傾覆穩(wěn)定性分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、獨柱墩曲線橋梁抗傾覆穩(wěn)定性分析第1章緒論1.1研究背景隨著我國交通事業(yè)的發(fā)展和城市交通量的日益增加。為了方便車輛和行人通行，一些適應(yīng)道路線形變化的曲線橋梁越來越多的被設(shè)計和建造。曲線橋梁[1]最大的優(yōu)點是能夠很好地適應(yīng)周圍地形的限制，并且本身曲線結(jié)構(gòu)的線條平順、流暢，能夠給人們帶來美的感受。城市化進程的快速進行使得曲線橋梁被越來越多的建造，尤其在高速公路和城市公路的互通式立交橋設(shè)計時，曲線橋梁更是得到了廣泛的應(yīng)用。曲線橋梁作為實現(xiàn)交通匯流和分流的一種重要結(jié)構(gòu)，已經(jīng)成為現(xiàn)代城市交通工程中一種重要橋
2、型。獨柱墩曲線橋梁作為曲線橋梁中的一種重要橋型，通常被建造在高速公路或城市互通式立交橋交叉口的匝道位置，由于橋下空間較小并且橋梁寬度較窄，因此設(shè)計者通常將這些匝道橋設(shè)計成獨柱墩支撐形式。這種獨柱墩曲線橋梁由于占地面積小、并且能夠很方便的將各個方向的交通聯(lián)結(jié)起來，因此被廣泛建造。在城市化建設(shè)中，作為連接立交橋的獨柱墩匝道橋，由于能夠很好的避開橋址周圍大量的市政設(shè)施及公用設(shè)施，因而近年來被大量修建。獨柱墩匝道橋梁為了減少橋下占地面積，使橋形看起來更加美觀，橋梁下部結(jié)構(gòu)往往選擇在橋臺處設(shè)置抗扭雙支座，
3、而在跨中處采用獨柱墩的支撐方式。橋梁設(shè)計者在設(shè)計時通常將重點放在橋梁的縱向受力性能分析上，而忽視了橋梁橫向抗傾覆穩(wěn)定性分析，并且由于曲線橋梁彎扭耦合現(xiàn)象的存在，會使得橋臺的內(nèi)外側(cè)支座的支座反力分布不均勻，在車輛偏載作用下易引發(fā)橋臺內(nèi)側(cè)支座脫空的現(xiàn)象。尤其獨柱墩橋梁本身自重較小，中墩采用獨柱墩支撐形式，因此其抗傾覆能力較差，容易發(fā)生橋梁傾覆事故。獨柱墩橋梁的抗傾覆穩(wěn)定性研究工作一直沒有被重視，直到近年來國內(nèi)發(fā)生了多起獨柱墩橋梁傾覆事故，人們才意識到關(guān)于橋梁抗傾覆穩(wěn)定性研究工作的重要性。......
4、..1.2國內(nèi)外關(guān)于橋梁抗傾覆穩(wěn)定性的研究現(xiàn)狀橋梁失穩(wěn)傾覆事故的發(fā)生使得橋梁抗傾覆穩(wěn)定性的研究工作越來越被人們所重視。國內(nèi)外關(guān)于橋梁抗傾覆穩(wěn)定性的研究主要在理論方法，相關(guān)實驗方法和有限元法這三個方面。國外方面數(shù)學(xué)家歐拉早在1744年就提出了壓桿穩(wěn)定理論公式，在他出版的變分法專著中得到了細長壓桿失穩(wěn)后彈性曲線的精確描述和壓曲載荷的計算公式。基爾霍夫在1859年提出了大變形計算方法。1885年彭加瑞通過推導(dǎo)和計算明確了穩(wěn)定分支點的概念。1910年鐵木辛哥導(dǎo)出了均勻受壓兩端鉸支圓弧拱的屈曲臨界荷載公式
5、[2]。Lavelle.F.H,Boick.J.S[3]早在1965年就提出了應(yīng)用梁格法來分析曲線梁橋，最初梁格法是用來對工字型曲線梁在豎向荷載作用下進行受力分析的，后來逐漸應(yīng)用于各種橋型和結(jié)構(gòu)的受力分析中。梁格法的原理是用一個等效梁格來模擬橋梁上部結(jié)構(gòu)，將橋梁上部結(jié)構(gòu)中一段區(qū)域內(nèi)的所有扭轉(zhuǎn)剛度和彎曲剛度都集中在與這段結(jié)構(gòu)所對應(yīng)的等效梁格內(nèi)，梁格法適用于對曲線梁橋進行受力分析。國內(nèi)方面李國豪[4]在書中對橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定理論作了詳細的介紹。他將橋墩結(jié)構(gòu)模擬成一個截面面積不變的壓桿結(jié)構(gòu)，從而得到了中心
6、受壓桿件的彈性和彈塑性穩(wěn)定原理。該原理是用壓桿來模擬橋墩，當(dāng)壓桿所受壓力小于臨界力時，壓桿沒有彎曲，當(dāng)壓桿所受壓力達到臨界力時，壓桿開始失穩(wěn)，此時的失穩(wěn)狀態(tài)稱為第一類失穩(wěn)，此時的壓力稱為屈曲力，該計算方法使橋墩的穩(wěn)定性分析有了理論基礎(chǔ)。高偉[5]等人分析了在偏載作用下，橡膠支座上的簡支梁橫向傾覆穩(wěn)定性。并討論了支座變形對簡支梁穩(wěn)定性的影響規(guī)律，總結(jié)出了梁體橫向穩(wěn)定性的計算方法。該方法主要考慮了橡膠支座變形的影響，使得梁體的穩(wěn)定性分析更接近真實情況。.........第2章獨柱墩橋梁抗傾覆穩(wěn)定性分
7、析2.1國內(nèi)規(guī)范對于橋梁抗傾覆穩(wěn)定性的規(guī)定過去關(guān)于直線和曲線橋梁的抗傾覆穩(wěn)定性相關(guān)規(guī)定較少。在《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》(JTGD60-2004)中只規(guī)定了橋梁支座禁止出現(xiàn)脫空現(xiàn)象，但并未對抗傾覆的計算方法進行詳細說明。直到近年來的《》(JTGD62-2012)討論稿才對橋梁上部結(jié)構(gòu)的抗傾覆穩(wěn)定性進行說明，并闡述了相關(guān)計算方法。該規(guī)范規(guī)定采用整體式斷面的中小跨徑橋梁應(yīng)進行上部結(jié)構(gòu)的抗傾覆驗算，上部結(jié)構(gòu)的抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)滿足下式要求：公路橋涵規(guī)定抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)要大于2.5，而鐵路橋涵規(guī)定抗傾覆穩(wěn)定系
8、數(shù)只需要大于1.3，兩者之間存在差異主要是因為鐵路車道少，寬度小，且車道位置大多靠近橋梁中心線，不容易發(fā)生嚴(yán)重的車輛偏載作用。并且鐵路橋梁自重較大的特點也使得橋梁的抗傾覆穩(wěn)定性較強。公路橋梁由于橋梁寬度大、汽車偏載載概率大，不確定性大，這些都不利于橋梁的抗傾覆性。因此公路橋梁的抗傾覆系數(shù)應(yīng)當(dāng)大于鐵路。.......2.2獨柱墩直線橋梁抗傾覆穩(wěn)定性分析本文以長春市南部快速路上一段鋼-混組合梁匝道橋中的直線部分為依托，該獨柱墩匝道橋的跨徑布置為三跨連續(xù)梁，橋梁中心線長為60米，每跨中心線長度為20米
