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桥梁结构抗倾覆计算分析
作者:网站采编关键词:
摘要：1 引言 近些年来，发生了几起桥梁倾覆事故，产生较为严重的后果。经过对倾覆原因分析，大多数是超载所致，相关规范明确提出持久状况下，梁桥不应发生结构体系转换，并应满足下
1 引言
近些年来，发生了几起桥梁倾覆事故，产生较为严重的后果。经过对倾覆原因分析，大多数是超载所致，相关规范明确提出持久状况下，梁桥不应发生结构体系转换，并应满足下列条件：基本组合作用下，单向受压支座始终保持受压状态；按作用标准值进行组合时，整体式截面简
由于规范未给出具体计算方法，仅在条文说明中给出倾覆验算表格，因此，本文拟通过对某桥梁进行详细的抗倾覆验算，为相关人员提供参考。
2 某桥梁结构抗倾覆计算
2.1 结构设计
某桥上部结构采用等宽等高预应力混凝土现浇连续梁，梁高1.7m，总宽15.5m，悬臂宽2m。边腹板斜置，水平投影长度1.25m； 中腹板竖向设置，跨中宽45cm，支点附近变厚至60cm；箱梁底板跨中厚22cm，支点附近变厚至40cm，而后设置50cm （宽） ×25cm （高） 倒角与横梁相接，相接位置厚65cm；支点附近设置50cm （宽） ×20cm（高） 倒角与横梁相接，相接位置顶板厚42cm。
下部结构为花瓶式独柱墩，墩顶横桥向宽7m，顺桥向宽1.8m。墩顶设圆弧过渡，桥墩底部横桥向宽2.5m，顺桥向宽1.5m。墩柱下设尺寸为5.2m×5.2m×1.8m （长× 宽× 高）的承台，每个承台下接4 根钻孔灌注桩，桩径1.2m，桩长45m；东岸需跨越现状雨水管线，部分承台加厚至2.5m，13#、14#、15# 承台尺寸为5.2m×9.2m×2.5m （长×宽×高），16# 承台尺寸为5.2m×9.5m×2.5m （长×宽×高），18# 承台尺寸为8.0m×5.2m×2.5m （长×宽×高）。铺装沥青面层：4cm 厚细粒式（AC-13） +SBS 改性沥青混凝土（内掺博尼维纤维）+6cm 中粒式（AC-16） SBS 沥青混凝土。桥面铺装现浇混凝土层采用8cm 厚C50 聚丙烯纤维混凝土，混凝土铺装内设置HRB400Φ10@100mm 钢筋网。引桥支座采用圆形高阻尼橡胶支座。
2.2 截面抗倾覆验算
由于结构为等宽梁桥，支座布置间距相等，因此以第五联为例进行抗倾覆稳定性验算。第五联箱梁跨径布置为3×30=90m，单幅总宽15.5m。上部结构采用预应力混凝土现浇箱梁，单箱三室；下部桥墩采用花瓶墩，双支座布置。
2.2.1 计算参数选取
采用Midas Civil软件对主梁进行抗倾覆验算，计算中考虑了恒载、活载、温度荷载等作用。主要计算参数为：（1） 相对湿度：70%； （2） 混凝土加载龄期14d，终极龄期3 650d；（3） 混凝土容重：γ=26kN/m3；混凝土防撞护栏：8.5kN/m （单侧）； （4） 设计基准温度：15℃；整体升降温考虑±30℃；（5） 梯度温度、收缩徐变、冲击系数按规范计算；（6） 预应力钢束：弹性模量E=1.95×105MPa；张拉系数ψ=1.0； 松弛系数ζ=0.3；锚下控制应力1 395MPa；（7） 锚具回缩和变形：单端6mm；（8） 预应力混凝土管道采用塑料波纹管：管道摩擦系数u=0.15；（9） 主缆高强度钢丝：弹性模量E=2.05×105MPa；（10） 结构重要性系数：1.1。
2.2.2 计算模型构建
桥梁结构抗倾覆计算有限元模型如图1 所示。
图1 有限元模型
全桥共83 个梁单元，100 个节点，荷载按照实际情况施加，双支座与主梁采用弹性连接模拟。横桥向共布置两个车道，最外侧车道边缘距离梁端1m，车道宽1.8m，两车道之间间距1.3m，车道荷载采用《城市桥梁设计规范》（CJJ 11—2011） 中的要求：均布荷载q=10.5kN/m；集中荷载P=280kN。
2.2.3 抗倾覆验算
依据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG 3362—2018） 4.1.8 条，对上部结构采用整体式截面的梁桥在持久状况进行横桥向抗倾覆性能验算。稳定系数为8.2，满足规范要求。
采用《城市桥梁设计规范》（CJJ 11—2011） 中70t 车加载，考虑最不利加载工况即单向行驶车辆拥堵，整联满布，车辆纵向轴距5m。本桥在D5 墩采用墩梁固结且支撑点外偏0.5m，计算基本组合下支座反力，并进行抗倾覆验算，见表1，表2。可以看出，本桥单向受压支座始终保持受压状态，抗倾覆安全系数大于2.5，满足规范要求，且具有一定的安全储备。
表1 基本组合支座反力支座节点编号401 402 403 404 405 406 407 408最大支座反力/kN 2 437 2 689 4 657 4 167 4 588 4 621 2 511 2 521最小支座反力/kN 523 456 1 349 1 211 1 911 2 045 620 604反力验算结果满足满足满足满足满足满足满足满足
表2 抗倾覆安全系数倾覆轴线序号1 2 3 4倾覆轴线节点编号401～407 402～404 403～406 406～408∑Sbk,i /(kN·m)78 455 89 542 57 121 63 875∑Ssk,i /(kN·m)12 732 15 146 9 752 10 875 k 6.1 5.8 5.8 5.8[k]2.5 2.5 2.5 2.5验算结果满足满足满足满足
文章来源：《计算机产品与流通》 网址: http://www.jsjcpylt.cn/qikandaodu/2021/0307/863.html
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