独柱支撑桥梁抗倾覆能力研究.pdf

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1、154科技研究城市道桥与防洪2013年12月第12期独柱支撑桥梁抗倾覆能力研究张京，高超，胡鹏(北京市市政工程设计研究总院，北京市100082)摘要：随着城市建设不断发展，大量的立交桥、高架桥不断出现。独柱支撑梁式桥，因为其桥梁的自身优势被广泛采用。但近几年，关于独柱支撑体系桥梁的重大、恶性事故接连发生，造成多人死亡和重大的经济损失。独柱支撑梁式桥的横向稳定问题受到广泛重视。现行的桥梁设计和施工规范仅对横向稳定设计荷载进行了要求，并没有对平面曲线梁桥的内力分析方法、技术规定、相关设计参数进行相应说明，导致设计人员对此

2、种桥型认识不能统一。通过对北京市现有独柱支撑梁式桥进行调查、统计、分类；根据归纳结果，建立典型模型进行计算求解。经过计算分析，进一步得出桥梁平曲线半径等因素对横向稳定的影响规律。关键词：独柱支撑；横向稳定；抗倾覆能力；安全系数K中图分类号：U441文献标识码：A文章编号：1009—7716(2013)l2一O154一o4·其他一些由于独柱支撑梁式桥自身特点引起O概述的病害也不容忽视。这些病害有可能成为桥梁倾上世纪80年代以来，北京市城市基础设施建覆的预警信号。大致为边支座脱空、梁体侧向位设发展迅猛，先后出现了大量的城

3、市立交桥。立交移、梁体水平位移及梁体竖向位移几种形式。桥为了实现相交道路问的相互联通，多采用匝道虽然造成倾覆的原因主要是车辆的违法超载桥的形式进行连接，根据功能定位，匝道桥宽度一造成的。但是，对于常见病害及倾覆事故进行调般为8～10m。对于上部结构而言，匝道为实现道查、分析，找到病害及倾覆事故的体系成因，这对路的转向功能，匝道桥多为曲线梁桥，桥梁一般采同类桥梁的设计及后期维护均有重要意义。用预应力混凝土连续箱梁或钢混组合梁；对于下1倾覆过程分析及研究部结构而言，受地面布局及地下管线影响，同时为减少占用土地、改善下部结

4、构布局、增加视野和桥1．1独柱支撑梁式桥受力特点形美观，桥梁中墩柱多采用独柱支撑方式。独柱支撑梁式桥有别于常规梁式桥的结构特根据结构支撑形式可以分为以下几种，见图1。点如下：(1)独柱支撑梁式桥面窄小，边支撑横桥向间距小，一般情况下横断面宽度与横向间距的比值址山一般大于2，支撑面狭小，横向平衡力矩小。(2)独柱支撑梁式桥中墩为独柱，若与主梁问采用支座连接，则其对主梁扭转的约束贡献很小；若与主梁固结，其结构抗扭能力完全依赖墩柱及其基础的受力性能。其平衡关系见图2、图3。(d)【e)图1典型独柱结构断面近年来国内已发生多

5、起独柱支撑梁式桥的倾覆事故，造成了巨大的经济损失和及其恶劣的社会影响。如津晋高速公路匝道桥、浙江上虞立交桥、内蒙古包头民族东路高架桥等。破坏结构支撑形式一般为图1中a、b、c三类支撑结构形式，这也是本文论述的重点。收稿日期：2013—08—12作者简介：张京(1979一)，男，北京人，高级工程师，从事交通圈2直线桥梁偏载作用下支撑体系变化趋势土建专业设计工作。2013年l2月第12期城市道桥与防洪科技研究1552实际桥梁形式统计及模型建立求解2，1实际桥梁结构形式统计要研究独柱支撑梁式桥的稳定性，必须对这种类型的桥梁

6、进行统计，以得出此类桥梁的大致一线共同点，以便于典型模型的建立，来分析结构受力规律。根据北京市内现有桥梁形式的调查统计，得到的统计结果：(1)桥梁结构分联主要以一联3～4跨为主；(2)桥梁横断面宽度集中在8—10m之间；(3)桥梁结构主要以混凝土连续箱梁为主；线(4)从平面线形关系，曲线半径大于300m时，可认为桥梁问直线桥，其他的半径分布比较平均。2．2模型的设计参数图3曲线桥梁偏载作用下支撑体系变化趋势根据以上的统计数据，对典型模型的边界条件及一些参数进行选取，具体参数如下：由以上直线桥与曲线桥倾覆的过程分析可以

7、(1)桥型：预应力混凝土连续箱梁；看出，直线桥对于倾覆荷载的平衡能力远弱于曲(2)桥梁横断面宽度：分别选取8ITI、9／11、10m；线桥。(3)边支撑间距：3．3m、3．7m、4．2m、4．5m；而曲线桥由于自身的受力特点，即曲线梁桥(4)中支撑间距：1．5rn、2．511、3．5m(作为结有向曲线的一侧反转的趋势(预应力混凝土连续构安全系数提高比较)；箱梁向大半径方向翻转的趋势，钢混凝土组合梁、(5)中墩连接方式：盆式固定支座；钢箱梁有像小半径侧翻转的趋势)。因此在讨论结(6)平曲线半径：直桥、90nl、150m

8、、250ITI；构在偏载作用时的抗倾覆能力时，曲线桥与直线(7)一联桥梁跨数：3跨和4跨；桥均应研究。(8)一联桥梁长度：分别取80m、140m(根据1．2结构发生倾覆的定义边中跨比和跨径分布确定)。为了方便研究结果的归纳总结，需对结构倾2．3模型的荷载条件覆进行定义。独柱支撑梁式桥横向稳定性验算方结构为采用midas2010作为模型计算程序，