獨柱墩連續箱梁橋抗傾覆改造方案設計

張 芹

(中交第一公路勘察設計研究院，陜西 西安 710000)

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獨柱墩連續箱梁橋抗傾覆改造方案設計

張 芹

(中交第一公路勘察設計研究院，陜西 西安 710000)

以陜西省某高速公路獨柱墩連續箱梁工程為例，對該橋梁的抗傾覆穩定性進行了驗算分析，提出了橫向增大原獨柱墩截面的改造方案，指出加固后該橋梁滿足抗傾覆要求，且過渡墩處內側支座不出現脫空現象。

獨柱墩橋梁，抗傾覆力矩，荷載，加固方案

0 引言

近年來，全國多地發生大橋上部結構傾覆導致橋梁垮塌的事故，哈爾濱三環路群力高架橋洪湖路上行匝道發生傾覆事故后，獨柱墩橋梁的傾覆問題引起了社會和橋梁設計行業內的廣泛關注。陜西省對同類橋梁進行了核查，并對存在安全隱患的橋梁進行了改造。

本文以陜西省某高速公路一獨柱墩連續箱梁工程為例，分析獨柱墩橋梁在超重偏載作用下發生橫向失穩的力學機理，針對性的提出加固措施，并對加固后橋梁橫向穩定性進行評價。

1 項目概況

該橋為現澆預應力鋼筋混凝土連續箱梁，跨徑組合為25 m+33 m+25 m，全聯長83 m。橋梁平面位于右偏緩和曲線及直線上，中間墩為獨柱單支撐，過渡墩為雙支撐、支座間距2.5 m，橋面寬10 m。箱梁采用單箱單室截面，懸臂長1.75 m。該聯平面圖及

橫斷面如圖1,圖2所示。

由圖1可知，該橋平面線形較為平直，相比曲線橋，直線橋或大半徑緩和曲線橋更易傾覆[1]。

2 驗算荷載選取

根據對以往橋梁事故的分析可知，橋梁傾覆時均存在嚴重超載現象，所以對橋梁進行抗傾覆驗算及加固設計時不能采用常規荷載。

根據《關于橋梁上部結構抗傾覆驗算汽車荷載的規定》(浙交路[2009]102號文)及實際交通調查的結果，采取以下四種工況對結構進行了抗傾覆驗算：

工況一：公路—Ⅰ級車道荷載；工況二：1.3倍公路—Ⅰ級車道荷載；工況三：規范55 t車輛荷載密布；工況四：1.3倍規范55 t車輛荷載密布。原橋抗傾覆穩定性驗算結果如表1所示。

表1 原驗算報告中橋梁抗傾覆穩定性驗算結果

通過以上計算結果看出，該匝道橋僅在工況一下滿足橋梁抗傾覆要求，需對其采取必要的加固措施，以保證橋梁在運營中的安全。

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3 加固方案

該橋梁抗傾覆安全儲備不足，為保證結構的安全使用，施工方便可行，采用橫向增大原獨柱墩截面的方案：在原橋墩墩柱橫向兩側澆筑混凝土立柱，新澆筑混凝土立柱通過植筋與原橋墩墩柱及承臺相連，將原橋獨柱墩的單點支撐改為雙點支撐。該匝道橋上跨三環，獨柱墩侵占三環輔道的人行道，采用增大原橋墩截面的方案而非在原橋墩兩側設置獨立的立柱可以盡可能的減少對人行道的占用和對駕駛員視野的影響。加固方案如圖3所示。

橋梁獨柱墩單點支撐改為雙點支撐的加固方案優點分析：

1)降低全橋的扭矩設計值，使得上部結構本身受扭矩破壞的風險降低。

2)橋墩橫橋向彎矩設計值降低，更有利于橋梁整體穩定。

3)聯端雙支座出現支座脫空的可能性降低。

4 加固效果

對獨柱墩進行加固后，重新計算該橋的抗傾覆穩定系數，計算過程及計算結果如下所述。

4.1 確定傾覆軸線與加載位置

根據結構形式和支座布置，確定本橋處置后傾覆軸線，如圖4所示，可知加固后橋梁抗傾覆軸線較原橋抗傾覆軸線外移。

車輛橫向布置，按照外側輪中心線距離護欄內側50 cm布置，如圖5所示。

通過圖5可以看出，在抗傾覆軸線外側橫橋向布置一列車時

為抗傾覆穩定性驗算最不利加載狀態，應由此計算抗傾覆力矩和活載產生的傾覆力矩。

4.2 計算抗傾覆力矩

恒載作用下各支座反力采用midas有限元軟件進行計算，計算模型如圖6所示。

計算得到加固后Sbk=31 407.4。

4.3 計算活載產生的傾覆力矩

加固后，本橋抗傾覆穩定性驗算結果如表2所示。

表2 朱宏路DD匝道第二聯處置后抗傾覆驗算結果

加固后，橋臺及聯端的支座反力如表3所示。

表3 加固后匝道橋臺及過渡墩內側支座最小支反力值

通過以上計算結果看出，加固后，該匝道橋在四種工況下，均滿足橋梁抗傾覆要求，且過渡墩處內側支座不出現脫空現象，加固措施有效可行。

5 結語

由文中改造前后該匝道橋抗傾覆性能的對比可知，將單點支撐變為雙點支撐是解決獨柱墩連續箱梁橋抗傾覆穩定性不足行之有效的方法，具體實施方案可根據原橋實際情況靈活設計，以經濟可行為原則，不拘一格。

[1] 翁沙羚,辛紅升,陳 敏.獨柱墩連續箱梁橋橫向失穩機理分析與探討[J].公路交通科技，2012(6)：64-67.

[2] JTG D60—2004，公路橋涵設計通用規范[S].

[3] JTG D62—2004，公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范[S].

Antidumping transformation scheme design of single-column-pier continuous-box girder

Zhang Qin

(ChinaCommunication1stHighwaySurvey&DesignAcademy,Xi’an710000,China)

Taking the highway single-column-pier continuous-box girder engineering of Shannxi province as an example, the paper checks and analyzes the bridge antidumping stability, puts forward the transformation scheme of enlarging horizontal single-column-pier section, and finally points out that: the reinforced bridge meets antidumping demands, and the disengaging phenomenon will not occur in the internal bearing of the transition pier.

single-column-pier bridge, antidumping moment, load, reinforcement scheme

1009-6825(2017)07-0143-02

2016-12-24

張 芹(1985- )，女，工程師

U442.54

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