連續梁橋抗傾覆穩定問題分析

楊富光 李井輝

摘 要：摘 要：隨著橋梁建筑水平不斷提高，連續梁橋越來越多。其中連續梁橋的抗傾覆穩定性是衡量橋梁質量的重要因素。本文結合新頒布的《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》（JTG 3362—2018）中關于橋梁抗傾覆穩定性的驗算方法，利用有限元計算軟件，對某高速公路一座分離立交橋抗傾覆穩定性進行了驗算和分析。在簡述連續梁橋加固措施后，詳細闡述驗算過程。通過對比原結構與加固后橋梁抗傾覆支反力與穩定系數，驗證了加固處理方案的合理性。

關鍵詞：抗傾覆;支座脫空;加固

中圖分類號：U441文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2019）29-0119-04

Analysis of Stability Against Overturning of Continuous Beam Bridge

YANG Fuguang1 LI Jinghui2

（1. Jilin Transportation Planning and Design Institute，Changchun Jilin 130021;2. Liaoning Transportation Planning and Design Institute Co.， Ltd.，Shenyang Liaoning 110166）

Abstract：Abstract： As the level of bridge construction increases， there are more and more continuous beam bridges. The anti-overturn stability of continuous beam bridges is an important factor in measuring the quality of bridges. In this paper， combined with the newly promulgated "Code for Design of Highway Reinforced Concrete and Prestressed Concrete Bridges and Culverts" （JTG 3362-2018）， the method for checking the anti-overturning stability of bridges was? used to stabilize the anti-overturning? of? a separate overpass on a highway using finite element calculation software. Sexuality was checked and analyzed. After a brief description of the continuous beam bridge reinforcement measures， the verification process was elaborated. The rationality of the reinforcement treatment scheme was verified by comparing the anti-overturning reaction force and stability coefficient between the original structure and the strengthened bridge.

Keywords： anti overturning;support void;reinforcement

連續梁橋是指兩跨或兩跨以上的連續橋梁，是一種超靜定體系。在我國公路道路及城市交通中，多采用混凝土橋梁。近年來，橋梁事故頻發，這主要是因為橋梁的抗傾覆穩定性會隨著橋梁服役時間的增長而有所變化。為保證橋梁使用安全，應定期對橋梁的抗傾覆穩定性進行檢驗。本文根據最新頒布的《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》（JTG 3362—2018），對某立交橋的抗傾覆穩定性進行驗算。

某分離立交為高速公路與三級公路交叉設置。高速公路為雙向四車道，路基寬26m;三級公路路基寬7.5m。兩路交角47°，高速公路下穿。橋梁上部結構為16m+22m+22m+16m預應力混凝土現澆連續箱梁，橋臺為雙柱式，橋墩均為獨柱式，橋墩、橋臺均采用球形支座，荷載等級為公路-II級，支座平面布置如圖1所示。

1 加固措施

近年來，隨著國內外幾起橋梁傾覆事故的發生，橋梁抗傾覆性能逐步引起人們關注，此類設置連續單支座的整體式箱梁的抗傾覆性能備受人們重視[1，2]。為了提高本橋的抗傾覆性，采取了如圖2所示的加固措施，即在1、3號橋墩墩頂與主梁之間設置了拉桿，該拉桿可以限制橋梁上部結構繞橋梁縱軸方向的扭轉，當箱梁有傾覆傾向時，拉桿組件會鎖成一體，阻擋箱梁傾覆。

2 驗算過程

新版橋梁設計規范《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》（JTG 3362—2018）已于2018年11月1日開始實施。規范認為，橋梁傾覆過程存在兩個明確特征狀態：在特征狀態1，箱梁的單向受壓支座開始脫離受壓，即支座脫空;在特征狀態2，箱梁的抗扭支撐全部失效[3]。規范中采用這兩個特征狀態作為抗傾覆驗算工況。

針對特征狀態1，在作用基本組合下，箱梁橋的單向受壓支座處于受壓狀態;箱梁橋同一橋墩的一對雙支座構成一個抗扭支撐，起到對扭矩和扭轉變形的雙重約束;當雙支座中一個支座豎向力變位零、失效后，另一個有效支座僅起到對扭矩的約束，失去對扭轉變形的約束;當箱梁的抗扭支撐全部失效時，箱梁處于受力平衡或扭轉變形失效的極限狀態，即達到特征狀態2[4]。此時，各個橋墩都存在一個有效支座，穩定效應和失穩效應按照失效支座的力矩計算。規范中做了如下規定，當按作用標準值組合時，整體式截面簡支梁和連續梁的作用效應應符合如下要求：

[∑Sbk，i∑Ssk，i=∑RGkili∑RQkili≥2.5]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

式中，[∑Sbk，i]為使上部結構穩定的效應設計值;[∑Ssk，i]為使上部結構失穩的效應設計值。穩定性系數為2.5，綜合考慮了簡化分析方法的偏差系數和實際車輛密集排布情況下汽車荷載效應的放大系數[5]。

如圖3所示，采用有限元計算程序Midas建立單梁模型，按照橋梁實際結構形式和所采用的球形鋼支座形式建立約束條件，根據橋梁設計荷載等級和橋寬設置偏心的車道荷載，本橋車道荷載偏心距離按偏離箱梁中心線2.1m計，計算出永久作用（自重、預應力、二期恒載）在各支座處產生的反力、移動荷載（偏載）在各支座處產生的最不利反力以及每個支座出現最不利反力時其余各支座的并發反力。

抗傾覆驗算過程如表1、表2和表3所示。支反力的單位為kN。

原設計該橋的支反力項和穩定性系數項驗算均不滿足新規范要求，表明其抗傾覆性能不足，存在傾覆風險。

采取如前所述的加固措施，即在1、3號橋墩墩頂與主梁之間設置拉桿裝置，可有效限制橋梁上部結構在1、3號橋墩處繞橋梁縱軸方向的扭轉，抗扭轉的約束剛度可以根據植筋的強度以及此裝置的變形條件計算得到，在模型中重新設置約束條件，得到支座反力，再次進行驗算，過程如表4、表5和表6所示。支反力的單位為kN。

結果表明，經過加固處置后，該箱梁橋的傾覆風險得到有效控制，滿足規范要求。

3 結論

根據《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》（JTG 3362—2018），對分離立交橋加固前后的抗傾覆穩定性進行驗算，采取加固措施后，橫橋向抗傾覆穩定系數由1.24增長到18.88，滿足新規范中抗傾覆穩定系數不小于2.5的要求。分離立交抗傾覆的加固，提高了該橋的抗傾覆安全度，保證了該橋的安全使用性能。

參考文獻：

[1]王志浩.獨柱墩梁橋的抗傾覆分析及加固對策研究[D].西安：長安大學，2014.

[2]曾燊平.獨柱墩箱梁橋抗傾覆影響因素分析及加固方法探討[D].廣州：華南理工大學，2018.

[3]交通運輸部.公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范：JTG 3362—2018[S].北京：中國標準出版社，2018.

[4]周驍.連續獨柱墩橋梁抗傾覆安全評價及加固設計方案[J].科學技術創新， 2017（8）：220-220.

[5]李濤，丁雪.高速公路連續箱梁橋獨柱墩橫向抗傾覆計算及安全性評估[J].廣東公路交通，2017（1）：12-14.