基于抗扭失效的桥梁抗倾覆研究

《基于抗扭失效的桥梁抗倾覆研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、基于抗扭失效的桥梁抗倾覆研究阴存欣秦大航包琦玮北京市市政工程设计研究总院本文以作者从事的桥梁抗倾覆调查及研究的经验为基础，系统详细地阐述了桥梁抗倾覆分析的方法，并通过直桥和弯桥从未脱空到脱空，从脱空到倾覆的全过程分析，得出了基于抗扭失效的桥梁抗倾覆规律，即桥梁倾覆为约束体系不断变化条件下桥梁体系抗扭刚度不断降低的非线性发展过程，同时提出了提高桥梁抗倾覆性能的各种措施。桥梁;独柱支承;扭转;抗倾覆490第六届中国公路科技创新高层论坛论文集我院对本单位承担设计的五环以内400多座桥梁进行了调查统计，并进行了研究分析，对桥

2、梁抗倾覆规律有了较为充分认识，为管理部门提供了合理化建议，得出了一些有意义的结论，为后续的科研课题奠定了基础。2012年哈尔滨事故发生后，国务院下文给全国都下达了排查令，要求对已建和新建工程进行抗倾覆安全性的排查，我院对北京五环以外的独柱桥梁和环路之间的放射联络线以及外地的项目也进行了排查。二、桥梁抗倾覆安全性评价研究方法1．桥梁抗倾覆排查方法由于独柱桥梁在桥梁数量上占了相当大的比例，要得出一个普遍而又符合科学性的结论，首先需要找到一个排查的方法。我们首先设计了一个桥梁要素提取表，把桥梁结构的主要参数，尤其是和抗倾覆

3、性能密切相关的参数一一列表统计。这些参数主要包括：桥梁结构形式、跨径组合、设计年代、设计荷载标准、平曲线半径、边墩类型、边墩支座类型及支座间距、中墩类型、中墩支座类型、中墩预设偏心值、防落梁等抗震措施、中墩基础、桥面宽与边支座间距比、车行道宽、箱室底宽等。这样就可以对所有桥梁的信息有一个较为全面的了解，并且可以根据各种要素对信息库进行排序。根据分析经验，对于中墩采用墩梁固结的桥梁抗倾覆安全性较高，其倾覆安全性能由墩柱的承载能力决定，而桥面宽与边支座间距比却是一个对桥梁抗倾覆安全性起着重要决定作用的因素，其数值越大，抗

4、抗倾覆安全性能越低，尤其是设计的桥面宽与边边支座间距比大于2．5的桥梁，应该引起高度重视，在排查时应该挑出该值较大的桥梁进行重点分析。2．倾覆临界状态及抗倾覆安全系数的定义确定抗倾覆分析的对象后，需要采取合适的力学方法及对抗倾覆分析的科学评价方法。抗倾覆安全性在既有规范上是空白，根据我院2009年工作成果定义2种I临界倾覆状态：中墩铰接独柱支承梁式桥的倾覆破坏均首先表现为边墩支座脱空，然后出现中墩支座转角超限，最终发生结构整体倾覆。边墩支座出现脱空和中墩支座转角达到0．03rad作为中墩铰接独柱支承梁式桥的倾覆临界状

5、态。中墩全部采用支座的独柱支承梁式桥，中墩铰接独柱支承梁式桥的倾覆破坏均首先表现为边墩支座脱空，然后出现中墩支座转角超限，最终发生结构整体倾覆。其中边墩支座出现脱空为第一倾覆临界状态，中墩支座转角达到0．03。为第二倾覆临界状态。通常直桥由第一状态控制，弯桥由第二状态控制，在之后的抗倾覆过程分析中将给出说明。对于采用中墩固结的独柱支承的梁式桥，在偏心荷载作用下，往往承载能力状态先于倾覆状态，建议不列入抗倾覆研究范畴。对于抗倾覆安全系数K可定义为式(1)的形式，其中，各参数意义如下：K一甏一半㈩式中：K——汽车荷载作用

6、下结构的倾覆稳定安全系数；A缸——考虑结构初始倾覆效应后，中墩支座转角达到临界倾覆状态结构的抗倾覆效应；M：。——按最不利布载原则，规范汽车荷载作用下结构的最不利倾覆效应。∑Md为倾覆l临界状态结构抗倾覆效应；∑Mc——初始状态结构倾覆效应。对于结构本身的效应需要考虑自重、二期恒载、混凝土收缩、徐变、预应力荷载及温度效应等影响。对于安全系数的大小多少合适，在制定规范时需要有一个安全性和经济性的综合考虑。由于结构出现倾覆临界状态需要一个过程，安全系数尼只能通过对每个结构都进行全过程分析才能得到，无法通过简单取矩的方式得

7、出。三、桥梁抗倾覆安全性能分析从平衡到脱空到倾覆的过程，其结构支承体系是变化的，即使在弹性状态，其体系的位移和力的关第三篇桥梁工程491系也是呈现非线性发展的，在进行活载布载时要充分考虑这一点，由于支座脱空后结构体系发生了变化，而影响线是在一定结构体系条件下解出的，在边界体系发生变化的情况下往往不能实现用影响线或者影响面加载方式进行总活载效应的计算，可以采用手动布载最大满足该布载条件，按单向受压支承条件进行多阶段的非线性计算。即使软件能按照影响线布载，其效果也应该按照最不利扭转角影响线或影响面布载布出的而不是反力影响

8、线或影响面布出的才是最不利的。在实际抗倾覆分析中，采用实际发生的特殊车辆荷载会更符合实际，本文案例在不影响倾覆规律分析条件下，采用的加载模式为车道荷载按偏载方式加载的方式。图5，图6示意了了直桥和弯桥在倾覆临界状态的支撑面，但是不能按照刚体平衡的理论力学方法来理解桥梁倾覆时的位移和受力规律，如果按未脱空一侧支座连线为转轴用力矩平衡的方式求解倾覆