獨(dú)柱式小半徑彎橋抗傾覆穩(wěn)定性研究

《獨(dú)柱式小半徑彎橋抗傾覆穩(wěn)定性研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)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(dú)柱式小半徑彎橋抗傾覆穩(wěn)定性研究　　摘要：本文結(jié)合工程實(shí)例，運(yùn)用空間有限元法對(duì)某高速公路小半徑彎橋進(jìn)行抗傾覆穩(wěn)定性分析，分析結(jié)果表明該類橋梁在活載偏載作用下，易發(fā)生傾覆失穩(wěn)現(xiàn)象，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)引起重視，并宜結(jié)合公路運(yùn)營(yíng)期間重車通行的實(shí)際情況，對(duì)橋梁抗傾覆穩(wěn)定性能設(shè)置一定的安全儲(chǔ)備。關(guān)鍵詞：彎橋；抗傾覆穩(wěn)定性；現(xiàn)澆箱梁中圖分類號(hào)：K928文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A0引言隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的迅速發(fā)展，無論是在城市道路還是高速公路上，都修建了大量立交橋。立交橋梁通常設(shè)置多條匝道，從而實(shí)現(xiàn)道路間的相互連通。匝道橋多位于道路平曲線上，上部結(jié)構(gòu)一般采用鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆箱梁及鋼混組合梁等

2、，下部結(jié)構(gòu)多采用單支點(diǎn)獨(dú)柱墩，以便減少用地、增大橋下行車視野、增加橋梁美觀性等。6然而，小半徑彎橋受力非常復(fù)雜，橋梁結(jié)構(gòu)一直處于彎、剪、扭組合受力狀態(tài)。無論是在恒載、還是汽車活載作用下，上部結(jié)構(gòu)反力在各支點(diǎn)之間的分配嚴(yán)重不均，通常表現(xiàn)為曲線外側(cè)受力較大，內(nèi)側(cè)受力較小，在多種荷載共同作用下，甚至?xí)斐蓛?nèi)側(cè)支座脫空及梁體整體傾覆等事故。由于橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生傾覆之前一般并無明顯征兆，屬于瞬時(shí)破壞，故一旦發(fā)生將會(huì)造成巨大的生命財(cái)產(chǎn)損失和極其惡劣的社會(huì)影響?？梢娪捎诖朔N橋梁自身受力特點(diǎn)而引起的病害并不容忽視，應(yīng)引起廣大橋梁設(shè)計(jì)及養(yǎng)護(hù)人員的高度重視。本文針對(duì)某高速公路小半徑彎橋，參照現(xiàn)

3、行規(guī)范，并結(jié)合高速公路重車通行的實(shí)際情況，進(jìn)行抗傾覆穩(wěn)定性計(jì)算，分析橋梁體系發(fā)生傾覆事故的影響因素，對(duì)同類橋梁的設(shè)計(jì)有重要參考意義。1工程概況本工程為某高速公路匝道橋，橋梁位于小半徑曲線上，曲線半徑為160米。橋梁全寬8.25m，全長(zhǎng)64m，跨徑布置為4x16m；上部結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁，單箱單室，梁高1.2m，頂板寬8.25m，板厚0.22m，底板寬4.25m，板厚0.18m，懸臂長(zhǎng)2m；下部結(jié)構(gòu)中墩采用單支點(diǎn)獨(dú)柱墩，邊墩采用雙柱墩，兩支點(diǎn)之間橫向間距均為3.15m。橋梁橫斷面布置如下圖所示：2計(jì)算模型6橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算通?？刹捎脝瘟悍?、梁格法、實(shí)體模型法等，由

4、于本工程橋梁寬跨比較小，采用單梁法即可滿足計(jì)算精度要求，故采用單梁法。計(jì)算軟件采用MIDAS/Civil，建模時(shí)采用單梁體系，賦予梁截面形式。模型每個(gè)單元長(zhǎng)度根據(jù)實(shí)際情況劃分，均可滿足工程需求。最終成橋狀態(tài)的約束情況為：所有中墩均為單支座，邊墩均采用雙支座，支座橫向間距均為3.15米，均為盆式支座，端頭支座與主梁用剛臂連接。對(duì)于支座位置節(jié)點(diǎn)，修改局部坐標(biāo)系，使橋梁在順橋向及橫橋向指向正確。全橋共離散成61個(gè)節(jié)點(diǎn)、56個(gè)單元，結(jié)構(gòu)計(jì)算模型如下圖所示：結(jié)構(gòu)計(jì)算模型3計(jì)算荷載3.1恒載結(jié)構(gòu)自重及二期荷載均按實(shí)際情況取值，混凝土容重取為26KN/m3，防撞護(hù)欄按單側(cè)10KN/m

5、計(jì)算，并計(jì)及橋梁內(nèi)、外弧側(cè)不對(duì)稱所引起的恒載扭矩。3.2汽車荷載6小半徑彎橋傾覆一般多由汽車偏載超載造成的，在分析此類橋梁時(shí)，應(yīng)充分考慮各種最不利荷載工況，并留有一定的安全儲(chǔ)備?！豆窐蚝O(shè)計(jì)通用規(guī)范》規(guī)定橋梁整體計(jì)算采用車道荷載，車道荷載為均布荷載加集中力的形式，橋梁局部計(jì)算還應(yīng)考慮車輛荷載，車輛荷載重55t。結(jié)合規(guī)范的相關(guān)規(guī)定，并考慮到高速公路重車通行的實(shí)際情況，進(jìn)行抗傾覆分析時(shí)考慮了以下三種荷載工況：工況1：公路一級(jí)荷載；工況2：1.3倍公路一級(jí)車道荷載；工況3：1.2倍規(guī)范55t重車自定義荷載。車道布置：橋面按一列及兩列車布置，并考慮活載偏載，具體布置如下圖所示

6、：車輛荷載偏載作用示意圖3.3其它可變荷載A）主梁整體升降溫按±30℃考慮；B）各墩位不均勻沉降值5mm；C）風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值0.5KN/m2。計(jì)算結(jié)果及討論考慮的主要荷載有：恒載、車輛荷載、基礎(chǔ)變位及溫度荷載等，各種荷載按最不利組合；由于結(jié)構(gòu)相對(duì)于2#墩對(duì)稱，故僅列出0#、1#、2#墩位支座反力計(jì)算結(jié)果，如下表所示：支座反力計(jì)算結(jié)果（工況1）支座反力計(jì)算結(jié)果（工況2）支座反力計(jì)算結(jié)果（工況3）6由以上計(jì)算結(jié)果可以得出如下結(jié)論：無論是在恒載還是活載作用下，支座反力均表現(xiàn)為外側(cè)受力較大，內(nèi)側(cè)受力較小，這主要是因?yàn)樵诤奢d作用下，結(jié)構(gòu)會(huì)承受較大的附加扭矩，從而導(dǎo)致支座反力分布嚴(yán)重

7、不勻；邊墩內(nèi)弧側(cè)支座在各種工況荷載彈性組合作用下均出現(xiàn)了負(fù)反力，表明結(jié)構(gòu)在該位置會(huì)出現(xiàn)支座脫空現(xiàn)象；外弧側(cè)支座雖未出現(xiàn)支座脫空現(xiàn)象，但在工況三彈性組合作用下，支座最小反力僅為60KN，壓力儲(chǔ)備不足，存在一定的安全隱患；由于中墩均為單支點(diǎn)，不存在反力橫向分配現(xiàn)象，故壓力儲(chǔ)備較大。5抗傾覆穩(wěn)定分析小半徑彎梁橋的傾覆過程是在汽車荷載作用下，支座依次脫空，由邊界條件失效從而形成失穩(wěn)的過程。進(jìn)行抗傾覆驗(yàn)算，一般需先確定傾覆軸線，再根據(jù)傾覆軸線計(jì)算出傾覆彎矩及抗傾覆彎矩，進(jìn)而判定結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能。6經(jīng)計(jì)算，本橋在荷載工況1作用下，抗傾覆驗(yàn)算滿足規(guī)范要求