曲线独柱匝道桥抗倾覆荷载试验技术探究

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1、曲线独柱匝道桥抗倾覆荷载试验技术探究【摘要】汲取独柱曲线匝道桥梁倾覆事故的教训,结合现行的公路桥涵规范在抗倾覆性能方面的规定与要求，考虑超载车、重车对独柱墩桥梁的影响，本文通过曲线独柱墩匝道桥在正常使用状态下的杭倾覆能力试验，对该桥梁在最大偏心荷载下的抗倾覆性能进行验证，得出了一定的分析结果，为以后的桥梁加固与设计提供可靠、详实的资料，对桥梁的安全运营提供有力保障。【关键词】曲线匝道桥；抗倾覆；荷载试验中图分类号：U445文献标识码：A在高等级公路建设中，除特大桥梁外，一般中、小桥梁的平面布置要求服从公路线形，此时,线梁桥往往成为最优方案。此外，高大桥梁两端的引桥，采用曲

2、线梁桥可以有效的节省建设用地。曲线梁桥除了能很好的适应地形、地物的限制，由于其结构线条平顺、流畅、明快，还能给人以美的享受，一座漂亮的曲线桥甚至可能成为城市一道风景，成为一座城市的象征。独柱墩连续梁桥由于其截面形式的流畅、独柱墩占用桥下空间小、整体结构美观而受到青睐，广泛应用于匝道桥梁但由于其截而下缘有部分弧线、且独柱墩墩顶较窄，使得同墩顶支座布置的横向间距小人，在汽车偏载作用下，对结构抗横向倾覆稳定非常不利。2005年9月17日威乌高速津文立交桥D匝道桥、2009年7月15日津晋高速公路港塘互通立交桥A匝道独柱墩桥梁因通行车辆偏载发生倒塌，2011年九大街跨京山铁路桥因

3、通行车辆偏载发生翻转，险些坍塌，这次事故给我们桥梁工程师再次敲响了警钟。本文以某独柱曲线匝道桥为例，在最大偏心荷载下，应用空间分析软件Midas对其倾覆稳定性进行了空间分析，并结合分析结果，对正在运营的独柱墩桥梁和以后的独柱墩桥梁的设计提出了新的要求。1工程概况某互通立交A匝道桥桥梁总长201m,跨径布置为：(22+23+22)+(22+23+22)+(22+23+22)m,曲线半径为70mo上部结构采用钢筋混凝土现浇箱梁，梁高1.8m。活载设计标准：按照载重75吨，3轴车最大轴重30吨的车辆，间距10ni形成的特种车队荷载布置；桥梁宽度：桥宽8m,桥面布置为：0.5m(

4、防撞护栏)+7m(行车道)+0.5m(防撞护栏)。2研究目的及内容(1)研究目的为了验证该桥在偏载扭矩作用下，能否满足设计的抗扭转稳定性，对该桥A匝道桥进行静荷载试验。⑵研究内容本次荷载试验的对象为A匝道连续箱梁的曲线段，选择A匝道0#墩〜3#墩曲线段为试验孔跨，主要试验内容为检测在试验偏载作用下主梁的扭转、墩柱变形、及支座反力等。（3）测试项目：①主梁抗扭刚度：检测在试验荷载作用下结构相应控制断面扭转变形。选择1#墩位置处A截面、1#墩〜2#墩跨中B截面、2#墩位置处C截面为主梁扭转测试截面。见图2T。①支座反力：检测在试验荷载作用下0#墩、3#墩抗扭支座的支反力。见图

5、2-1。②墩柱刚度：检测在试验荷载作用下单支座2#墩柱的变形及应力；③主梁承载力：检测在试验荷载作用下主梁的应力。选择0#墩〜1#墩跨中、1#墩〜2#墩跨中为测试截面。见图2-2o图2-1箱梁扭转变形测试截面图2-2箱梁应力测试截面3加载工况及测点布置3.1加载工况试验选用8辆单车重约38吨的汽车（轴距：1.4m+3.4m）。本次静载试验效率为0.80^0.84,试验加载共分为6级加载。各级车辆加载位置见图3-1。图3-1试验加载车布置图（加载车圆圈中数字为加载级数单位：cm)3.2变形测点布置(1)主梁扭转变形测点布置A、B、C每个测试截面分别沿横桥向布置4个竖向位移测

6、点。共计12个测点。在B截面布置一个横向位移测点。具体测点布置如图3-2和图3-3所示。图3-2A、B.C截面竖向位移测点断面图(单位：cm)图3-3箱梁水平位移测点布置图(单位：cm)(1)支座变形测点布置在0#墩、3#墩抗扭支座顶端布置测点，用以测试橡胶支座的弹性变形。测点布置如图3-4。图3-4支座测点布置图(2)墩柱水平位移测点布置桥墩顶水平位移检测选取单支座2#墩，测试墩顶纵桥向及横桥向水平位移，具体布置见图3-5。图3-5墩顶位移测点布置平面图3.3应力测点布置(1)主梁应变测点布置选定0#墩〜1#墩边跨跨中、1#墩〜2#墩中跨跨中截面为应力测试截面。应变测试

7、采用电阻应变片测量。应变测点位置见图3-6所示。图3-6应变测点布置立面图(单位：cm)(1)墩柱应变测点布置沿纵向和横向在单支座2#墩墩底位置处布置应变测点。见图3-7o图3-7墩柱应变测点布置图4试验结果本次试验理论分析采用结构有限元分析软件Midas/Civi1对结构作空间分析，模型如图4T。图4一］全桥模型(1)试验效率本次静载试验测试截面A、B、C的试验效率分别为0.80、0.80.0.84,表明本次静载试验能够反映结构的控制截面在设计荷载作用下的工作性能。(2)主梁截面抗扭刚度检测结果箱梁A、B、C测试截面各测点的