獨(dú)柱支撐橋梁抗傾覆能力研究.pdf

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1、154科技研究城市道橋與防洪2013年12月第12期獨(dú)柱支撐橋梁抗傾覆能力研究張京，高超，胡鵬(北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院，北京市100082)摘要：隨著城市建設(shè)不斷發(fā)展，大量的立交橋、高架橋不斷出現(xiàn)。獨(dú)柱支撐梁式橋，因?yàn)槠錁蛄旱淖陨韮?yōu)勢被廣泛采用。但近幾年，關(guān)于獨(dú)柱支撐體系橋梁的重大、惡性事故接連發(fā)生，造成多人死亡和重大的經(jīng)濟(jì)損失。獨(dú)柱支撐梁式橋的橫向穩(wěn)定問題受到廣泛重視?，F(xiàn)行的橋梁設(shè)計(jì)和施工規(guī)范僅對橫向穩(wěn)定設(shè)計(jì)荷載進(jìn)行了要求，并沒有對平面曲線梁橋的內(nèi)力分析方法、技術(shù)規(guī)定、相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)說明，導(dǎo)致設(shè)計(jì)人員對此

2、種橋型認(rèn)識不能統(tǒng)一。通過對北京市現(xiàn)有獨(dú)柱支撐梁式橋進(jìn)行調(diào)查、統(tǒng)計(jì)、分類；根據(jù)歸納結(jié)果，建立典型模型進(jìn)行計(jì)算求解。經(jīng)過計(jì)算分析，進(jìn)一步得出橋梁平曲線半徑等因素對橫向穩(wěn)定的影響規(guī)律。關(guān)鍵詞：獨(dú)柱支撐；橫向穩(wěn)定；抗傾覆能力；安全系數(shù)K中圖分類號：U441文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009—7716(2013)l2一O154一o4·其他一些由于獨(dú)柱支撐梁式橋自身特點(diǎn)引起O概述的病害也不容忽視。這些病害有可能成為橋梁傾上世紀(jì)80年代以來，北京市城市基礎(chǔ)設(shè)施建覆的預(yù)警信號。大致為邊支座脫空、梁體側(cè)向位設(shè)發(fā)展迅猛，先后出現(xiàn)了大量的城

3、市立交橋。立交移、梁體水平位移及梁體豎向位移幾種形式。橋?yàn)榱藢?shí)現(xiàn)相交道路問的相互聯(lián)通，多采用匝道雖然造成傾覆的原因主要是車輛的違法超載橋的形式進(jìn)行連接，根據(jù)功能定位，匝道橋?qū)挾纫辉斐傻?。但是，對于常見病害及傾覆事故進(jìn)行調(diào)般為8～10m。對于上部結(jié)構(gòu)而言，匝道為實(shí)現(xiàn)道查、分析，找到病害及傾覆事故的體系成因，這對路的轉(zhuǎn)向功能，匝道橋多為曲線梁橋，橋梁一般采同類橋梁的設(shè)計(jì)及后期維護(hù)均有重要意義。用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁或鋼混組合梁；對于下1傾覆過程分析及研究部結(jié)構(gòu)而言，受地面布局及地下管線影響，同時(shí)為減少占用土地、改善下部結(jié)

4、構(gòu)布局、增加視野和橋1．1獨(dú)柱支撐梁式橋受力特點(diǎn)形美觀，橋梁中墩柱多采用獨(dú)柱支撐方式。獨(dú)柱支撐梁式橋有別于常規(guī)梁式橋的結(jié)構(gòu)特根據(jù)結(jié)構(gòu)支撐形式可以分為以下幾種，見圖1。點(diǎn)如下：(1)獨(dú)柱支撐梁式橋面窄小，邊支撐橫橋向間距小，一般情況下橫斷面寬度與橫向間距的比值址山一般大于2，支撐面狹小，橫向平衡力矩小。(2)獨(dú)柱支撐梁式橋中墩為獨(dú)柱，若與主梁問采用支座連接，則其對主梁扭轉(zhuǎn)的約束貢獻(xiàn)很小；若與主梁固結(jié)，其結(jié)構(gòu)抗扭能力完全依賴墩柱及其基礎(chǔ)的受力性能。其平衡關(guān)系見圖2、圖3。(d)【e)圖1典型獨(dú)柱結(jié)構(gòu)斷面近年來國內(nèi)已發(fā)生多

5、起獨(dú)柱支撐梁式橋的傾覆事故，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和及其惡劣的社會影響。如津晉高速公路匝道橋、浙江上虞立交橋、內(nèi)蒙古包頭民族東路高架橋等。破壞結(jié)構(gòu)支撐形式一般為圖1中a、b、c三類支撐結(jié)構(gòu)形式，這也是本文論述的重點(diǎn)。收稿日期：2013—08—12作者簡介：張京(1979一)，男，北京人，高級工程師，從事交通圈2直線橋梁偏載作用下支撐體系變化趨勢土建專業(yè)設(shè)計(jì)工作。2013年l2月第12期城市道橋與防洪科技研究1552實(shí)際橋梁形式統(tǒng)計(jì)及模型建立求解2，1實(shí)際橋梁結(jié)構(gòu)形式統(tǒng)計(jì)要研究獨(dú)柱支撐梁式橋的穩(wěn)定性，必須對這種類型的橋梁

6、進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以得出此類橋梁的大致一線共同點(diǎn)，以便于典型模型的建立，來分析結(jié)構(gòu)受力規(guī)律。根據(jù)北京市內(nèi)現(xiàn)有橋梁形式的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，得到的統(tǒng)計(jì)結(jié)果：(1)橋梁結(jié)構(gòu)分聯(lián)主要以一聯(lián)3～4跨為主；(2)橋梁橫斷面寬度集中在8—10m之間；(3)橋梁結(jié)構(gòu)主要以混凝土連續(xù)箱梁為主；線(4)從平面線形關(guān)系，曲線半徑大于300m時(shí)，可認(rèn)為橋梁問直線橋，其他的半徑分布比較平均。2．2模型的設(shè)計(jì)參數(shù)圖3曲線橋梁偏載作用下支撐體系變化趨勢根據(jù)以上的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，對典型模型的邊界條件及一些參數(shù)進(jìn)行選取，具體參數(shù)如下：由以上直線橋與曲線橋傾覆的過程分析可以

7、(1)橋型：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁；看出，直線橋?qū)τ趦A覆荷載的平衡能力遠(yuǎn)弱于曲(2)橋梁橫斷面寬度：分別選取8ITI、9／11、10m；線橋。(3)邊支撐間距：3．3m、3．7m、4．2m、4．5m；而曲線橋由于自身的受力特點(diǎn)，即曲線梁橋(4)中支撐間距：1．5rn、2．511、3．5m(作為結(jié)有向曲線的一側(cè)反轉(zhuǎn)的趨勢(預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)構(gòu)安全系數(shù)提高比較)；箱梁向大半徑方向翻轉(zhuǎn)的趨勢，鋼混凝土組合梁、(5)中墩連接方式：盆式固定支座；鋼箱梁有像小半徑側(cè)翻轉(zhuǎn)的趨勢)。因此在討論結(jié)(6)平曲線半徑：直橋、90nl、150m

8、、250ITI；構(gòu)在偏載作用時(shí)的抗傾覆能力時(shí)，曲線橋與直線(7)一聯(lián)橋梁跨數(shù)：3跨和4跨；橋均應(yīng)研究。(8)一聯(lián)橋梁長度：分別取80m、140m(根據(jù)1．2結(jié)構(gòu)發(fā)生傾覆的定義邊中跨比和跨徑分布確定)。為了方便研究結(jié)果的歸納總結(jié)，需對結(jié)構(gòu)傾2．3模型的荷載條件覆進(jìn)行定義。獨(dú)柱支撐梁式橋橫向穩(wěn)定性驗(yàn)算方結(jié)構(gòu)為采用midas2010作為模型計(jì)算程序，