文档介绍：独柱式小半径弯桥抗倾覆稳定性分析
独柱式小半径弯桥抗倾覆稳定性分析
摘要:本文结合工程实例,运用空间有限元法对某高速公路小半径弯桥进行抗倾覆稳定性分析,分析结果表明该类桥梁在活载偏载作用下,易发生倾覆失稳现象,设计时应引起重视,并宜结合公路运营期间重车通行的实际情况,对桥梁抗倾覆稳定性能设置一定的安全储备。
关键词:弯桥;抗倾覆稳定性;现浇箱梁
中图分类号:K928文献标识码: A
0引言
随着我国基础设施建设的迅速发展,无论是在城市道路还是高速公路上,都修建了大量立交桥。立交桥梁通常设置多条匝道,从而实现道路间的相互连通。匝道桥多位于道路平曲线上,上部结构一般采用钢筋混凝土、预应力混凝土现浇箱梁及钢混组合梁等,下部结构多采用单支点独柱墩,以便减少用地、增大桥下行车视野、增加桥梁美观性等。
然而,小半径弯桥受力非常复杂,桥梁结构一直处于弯、剪、扭组合受力状态。无论是在恒载、还是汽车活载作用下,上部结构反力在各支点之间的分配严重不均,通常表现为曲线外侧受力较大,内侧受力较小,在多种荷载共同作用下,甚至会造成内侧支座脱空及梁体整体倾覆等事故。由于桥梁结构发生倾覆之前一般并无明显征兆,属于瞬时破坏,故一旦发生将会造成巨大的生命财产损失和极其恶劣的社会影响。可见由于此种桥梁自身受力特点而引起的病害并不容忽视,应引起广大桥梁设计及养护人员的高度重视。本文针对某高速公路小半径弯桥,参照现行规范,并结合高速公路重车通行的实际情况,进行抗倾覆稳定性计算,分析桥梁体系发生倾覆事故的影响因素,对同类桥梁的设计有重要参考意义。
1工程概况
本工程为某高速公路匝道桥,桥梁位于小半径曲线上,曲线半径为160米。,全长64m,跨径布置为4x16m;上部结构采用钢筋混凝土现浇连续箱梁,单箱单室,,,,,,悬臂长2m;下部结构中墩采用单支点独柱墩,边墩采用双柱墩,。桥梁横断面布置如下图所示:
2计算模型
桥梁结构计算通常可采用单梁法、梁格法、实体模型法等,由于本工程桥梁宽跨比较小,采用单梁法即可满足计算精度要求,故采用单梁法。计算软件采用MIDAS/Civil,建模时采用单梁体系,赋予梁截面形式。模型每个单元长度根据实际情况划分,均可满足工程需求。
最终成桥状态的约束情况为:所有中墩均为单支座,边墩均采用双支座,,均为盆式支座,端头支座与主梁用刚臂连接。对于支座位置节点,修改局部坐标系,使桥梁在顺桥向及横桥向指向正确。全桥共离散成61个节点、56个单元,结构计算模型如下图所示:
结构计算模型
3计算荷载
恒载
结构自重及二期荷载均按实际情况取值,混凝土容重取为26KN/m3,防撞护栏按单侧10KN/m计算,并计及桥梁内、外弧侧不对称所引起的恒载扭矩。
汽车荷载
小半径弯桥倾覆一般多由汽车偏载超载造成的,在分析此类桥梁时,应充分考虑各种最不利荷载工况,并留有一定的安全储备。《公路桥涵设计通用规范》规定桥梁整体计算采用车道荷载,车道荷载为均布荷载加集中力的形式,桥梁局部计算还应考虑车辆