對獨柱墩橋梁設(shè)計一點探析

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1、對獨柱墩橋梁設(shè)計一點探析　　【摘要】根據(jù)單支點橋梁使用中存在的傾覆穩(wěn)定性問題，建立計算分析模型，通過計算實例，提出橋梁傾覆隱患發(fā)生的可能性和處理方案，從而在相關(guān)工作實踐中加以應(yīng)用，確保橋梁的使用安全?！娟P(guān)鍵詞】橋梁計算模型分析措施中圖分類號：TU997文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：隨著公路建設(shè)的發(fā)展，公路橋梁的數(shù)量及形式不斷增多。在交通大發(fā)展的狀況下，部分橋梁存在著或多或少的設(shè)計缺陷。隨著使用的年限的增長以及重載超載車輛的不斷作用，我國的部分橋梁由于車輛超載發(fā)生了橋梁傾覆的重大事故。下面我們結(jié)合工程實例計算模型分析該類問題，從而提出處理方案，同大家探討一下，以便在相關(guān)的工作中得到相關(guān)

2、的重視。一、計算模型的采用工程模型概況：橋梁上部為3×30m跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，主梁橋面總寬度為10m，設(shè)計梁高為1.6m。主梁橫斷面采用單箱雙室的箱梁形式，主梁外懸臂采用2.0m，跨中標(biāo)準(zhǔn)斷面箱室頂板厚0.22m，底板厚0.2m，腹板厚0.45m，主梁采用C50混凝土現(xiàn)場澆注。5分析狀態(tài)：（一）、橋臺橋墩均采用雙支點支撐結(jié)構(gòu)體系，支點間距3.4m。（二）、橋臺采用雙支點，支點間距3.4m，兩個橋墩采用單支點中間支撐。引用設(shè)計規(guī)范：《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTGB01-2003）；《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTGD60－2004）。計算模型的參數(shù)選擇：橋梁上部為空間直線連續(xù)

3、梁，計算模型采用空間桿系模型，分析方法采用有限元法進(jìn)行力學(xué)分析。本次分析只做定性分析，因此僅對建立空間桿系模型各工況進(jìn)行支點反力計算，通過改變邊界條件分析支點反力計算值的變化情況，從而通過對計算結(jié)果的分析，做出橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及存在的安全隱患的相關(guān)結(jié)論。本次模型分析為了簡化計算，我們采用汽車車道荷載、車輛荷載、靜荷載、計入沖擊系數(shù)、不計組合系數(shù)，計算支點反力。計算模型見下圖：分析狀態(tài)（一）計算模型分析狀態(tài)（二）計算模型荷載情況：靜荷載：混凝土容重按26kN/m3計算；活荷載：（1）公路Ⅰ級車道荷載，按3車道縱、橫向布載；（2）公路Ⅰ級車輛荷載，按3車道縱、橫向布載。5二、計算結(jié)果

4、分析根據(jù)以上模型進(jìn)行有限元分析計算，分析位置僅為橋臺支點位置，分析計算結(jié)果見下表：表1狀態(tài)（1）橋臺支點反力統(tǒng)計表（kN）從表1可以看出，本模型橋臺支反力沒有出現(xiàn)負(fù)值，從而證明整橋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是安全的，橋臺支座可根據(jù)設(shè)計值采用，本模型參考值為2606.8kN。表2狀態(tài)（2）橋臺支點反力統(tǒng)計表（kN）從表2數(shù)據(jù)看，本模型橋臺支反力沒有出現(xiàn)負(fù)值，從而證明整橋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是安全的，橋臺支座可根據(jù)設(shè)計值采用，本模型參考值為2972.2kN。表3狀態(tài)（2）傾覆臨界狀態(tài)假定計算表（kN）對本橋的荷載情況分析：如果活載效應(yīng)增加至1.744倍的時候橋梁支座總效應(yīng)出現(xiàn)拉力，橋梁處于傾覆狀態(tài)的臨界點上

5、，見表3計算分析：通過結(jié)構(gòu)體系的轉(zhuǎn)變，橋墩變成單支點后，由于橋墩承擔(dān)的扭矩要二次分配給橋臺支點，結(jié)果使橋臺支點的最大反力要增加14.02%，最小反力要減小44.19%。所以會出現(xiàn)支反力增加及減小等狀況發(fā)生。5支反力增加的情況：通過以上計算分析，如果設(shè)計者僅采用平面桿系計算方法，忽視由于橋墩支撐體系的變化，引起整橋的扭矩要重新分配到橋臺的支撐位置。如果橋臺支座的選用中沒有考慮這種影響的時候，選用的支座型號是不安全的。結(jié)合考慮到車輛的超載情況的發(fā)生，會造成支座的安全儲備不足，輕者支座受壓破壞，重者產(chǎn)生橋梁的側(cè)滑，如果沒有可靠的防側(cè)移措施，橋梁就會產(chǎn)生滑移落梁等安全隱患。支反力減小的

6、情況：通過以上計算分析，如果設(shè)計者也忽視扭矩重新分配的情況，對于特定的橋梁，如果上部采用自重較小的鋼箱組合梁結(jié)構(gòu)，橋臺支座在此種狀態(tài)下就會出現(xiàn)拉力，如果橋梁本身沒有設(shè)置足夠可靠的的抗傾覆措施，那么勢必造成整體結(jié)構(gòu)的傾覆，所以對于這種特定橋梁本身也存在一定的安全隱患。三、方案對策根據(jù)上面的分析結(jié)果可以看出，采用單支點的連續(xù)梁橋會存在一定安全隱患，為了解決上述問題我們提出以下解決問題的方法：3.1、設(shè)計中采取合理的技術(shù)措施，盡量減少使用橋墩的單支點設(shè)計方案，如果不可避免采用單支點設(shè)計方案，建議采用墩梁固結(jié)的技術(shù)措施來抵抗橫向扭矩。53.2、對于結(jié)構(gòu)自重較輕的鋼箱梁，如果采用單支點設(shè)

7、計方案時，要采用較為可靠的抗傾覆措施，如增加橋臺位置的抗拉支座設(shè)置，或者增加橋墩的橫向支撐，以及增加橋梁配重等技術(shù)措施，平衡活載帶來的扭矩。這里要重視支座選用時要根據(jù)實際的最大值選用。3.3、對于已經(jīng)建設(shè)完成的橋梁結(jié)構(gòu)，可以采取增加橋臺位置的橫向約束，增加橋臺支座，加大橋臺支座承載能力以及增加配重的方式進(jìn)行處理，如果有條件可以改變結(jié)構(gòu)受力體系，可采用增加永久支撐，或者直接采用墩梁固結(jié)的形式來解決橋梁的抗傾覆的安全儲備問題。四、結(jié)束語我們的計算分析僅是對于單一橋型的狀況，不能代表全部相關(guān)特征的