獨柱墩橋梁抗傾覆安全評價及加固設(shè)計方案.pdf

《獨柱墩橋梁抗傾覆安全評價及加固設(shè)計方案.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、器橋梁工程BddgeEngineering獨柱墩橋梁抗傾覆安全評價及加固設(shè)計方案石紅磊1，陳衛(wèi)霞2(1．中交公路規(guī)劃設(shè)計院有限公司，北京100088；2．北京華達(dá)工程設(shè)計咨詢有限公司．北京100088)摘要：通過分析某高速公路獨柱墩橋梁橫向失穩(wěn)產(chǎn)生的原因，進(jìn)行了相關(guān)項目的驗算，并根據(jù)驗算結(jié)果提出了切實可行的加固設(shè)計方案。驗算項目及加固方案對于消除該種橋梁病害具有一定的社會效益及經(jīng)濟(jì)效益．對于今后相關(guān)規(guī)范的制訂具有一定的參考價值。關(guān)鍵詞：獨柱墩橋梁；抗傾覆；安全評價；支座反力；加固設(shè)計中圖分類號：U445．72文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B文章編號：1009—7767(2

2、015)03—0056—05SafetyEvaluationandReinforcementPlanagainstOverturningofSingleColumnPierBridgeShiHonglei，ChenWeixia當(dāng)前，我國已建高速橋梁下部基礎(chǔ)大量采用獨柱墩、薄壁墩結(jié)構(gòu)形式。該種結(jié)構(gòu)具有減少占地、改善下部結(jié)構(gòu)布局、增加視野和橋型美觀等優(yōu)點。但目前該種結(jié)構(gòu)形式的橋梁在使用過程中已發(fā)生多起傾覆事故。2007年10月，3輛半掛牽引重型貨車由南向北行駛至包頭市民族東路高架橋上時，橋面突然發(fā)生傾覆，造成橋下鐵路專用線中斷。2009年7月．津晉高速公路港

3、塘收費站外連續(xù)獨柱墩匝道橋上。為避讓前方逆行車輛，3輛嚴(yán)重超載車輛密集停置并偏離行車道，導(dǎo)致橋梁發(fā)生傾覆事故，5輛載貨車墜落，造成6人死亡，4人受傷。目前我國載重車輛普遍存在超載現(xiàn)象，個別車輛超載甚至達(dá)到200％～300％，導(dǎo)致多數(shù)橋梁處于超負(fù)荷工作狀態(tài)。橋梁設(shè)計工作者關(guān)注的重點一般在橋梁的抗彎、抗剪承載能力方面，而對于偏心偶然超載作用問題關(guān)注不足。1現(xiàn)行規(guī)范對橫向傾覆穩(wěn)定性檢算的規(guī)定1．1鐵路橋梁規(guī)范TB10002．3—2005《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中的4．1．1條對橫向傾覆穩(wěn)定性檢算的規(guī)定：在計算荷載的最不利組合作用下，橋跨

4、結(jié)構(gòu)的橫向傾覆穩(wěn)定系數(shù)不應(yīng)小于1．30：在相應(yīng)于應(yīng)力超過容許值30％時的豎向活載作用下，懸臂梁的縱向傾覆穩(wěn)定系數(shù)不應(yīng)小于1．3。4．1．1條的條文說明中：56啼葒教_術(shù)2015No．3(May)V01．33檢算傾覆穩(wěn)定性時，可將支座看成是剛體，穩(wěn)定力矩及傾覆力矩沿橫向指對支座邊緣(圖1中的A點和曰點)而言，沿縱向指對支座鉸中心(圖1中的C點)而言，計算公式見式(1)：K：粵_>1．3二(1_)乞M。，a)b)圖1橋跨結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性檢算示意圖1．2公路橋梁規(guī)范邢D60--2004／(公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》3．5．8條和邢D62--2004／(公路鋼筋混凝土及預(yù)

5、應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》9．7．4條中均只有禁止支座脫空的描述?？梢娢覈F(xiàn)行的公路橋梁規(guī)范對橫向傾覆穩(wěn)定性沒有相關(guān)的規(guī)定，處于空白狀態(tài)。1-3公路和鐵路橋梁規(guī)范的不足之處由于現(xiàn)行的公路橋規(guī)在橫向傾覆穩(wěn)定性方面處于空白．所以在遇到相關(guān)問題的時候只能參照鐵路橋規(guī)的相關(guān)規(guī)定。將鐵路橋規(guī)的抗傾覆條文應(yīng)用于公路橋梁，有以下不足之處：1)鐵路橋梁上車道少，車道位置固定；公路橋梁車道數(shù)較多，其車道設(shè)置比較寬(3．0～3．75m)，而車輛行駛寬度相對較窄(交通擁堵時在原來設(shè)置的車道內(nèi)將涌入比原來預(yù)計更多排的車輛)，偏載情況更加嚴(yán)重。2)鐵路橋梁寬度窄，高度大，道渣和鐵軌

6、的自質(zhì)量較大，對抗傾覆有利；公路橋梁截面形式扁平，自質(zhì)量低。對抗傾覆不利。3)城市高架橋由于美觀需要及橋下空間的限制而設(shè)置獨柱墩，墩頂支座橫向間距小。按照鐵路橋規(guī)的橋梁工程器BridgeEngineering橫向傾覆穩(wěn)定性檢算方法能通過。但不能保證不會發(fā)生局部支座脫空的情況。4)鐵路橋規(guī)中的傾覆穩(wěn)定系數(shù)為1．3，可以將其理解為汽車偏載、超載時30％的傾覆力矩達(dá)到l臨界值。而現(xiàn)階段汽車超載現(xiàn)象十分嚴(yán)重，只考慮超載30％偏于不安全。5)鐵路橋規(guī)中的傾覆穩(wěn)定性規(guī)定和檢算方法沒有簡支梁橋和連續(xù)梁橋的區(qū)別。2獨柱墩橋梁結(jié)構(gòu)驗算某高速公路典型獨柱墩橋梁結(jié)構(gòu)見表1。表

7、1某高速公路典型獨柱墩橋梁結(jié)構(gòu)一覽表2．1抗傾覆驗算根據(jù)跨徑和支承布置等因素，對獨柱墩橋梁進(jìn)行抗傾覆驗算。具體計算方法如下：1)采用有限元軟件Midas／Civil建立橋梁模型進(jìn)行計算：2)橋梁荷載驗算。恒載：上部結(jié)構(gòu)自質(zhì)量+橋面附屬設(shè)施自質(zhì)量，考慮恒載在結(jié)構(gòu)傾覆計算時對結(jié)構(gòu)受力有利，恒載分項系數(shù)均取1。活載：活載考慮汽車沖擊系數(shù)，并根據(jù)規(guī)范確定活載偏載位置，偏載車道依次增加，確定最不利活載車道數(shù)下的傾覆穩(wěn)定性。根據(jù)橋?qū)挵垂芬籌級車道荷載布置2個車道，2個車道靠外側(cè)按偏載布置進(jìn)行計算(見圖2)，汽車荷載分項系數(shù)按現(xiàn)行規(guī)范取1．4。圖2公路一I級荷載橫向

8、布置(cm)2．1．11號橋該橋上部結(jié)構(gòu)均為25m跨徑T梁，獨柱墩均為接蓋梁的扁