文档介绍：曲线独柱墩连续箱梁抗倾覆加固设计实践
曲线独柱墩连续箱梁抗倾覆加固设计实践
摘要:本文以箱梁整体刚性假设为基础,采用《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(征求意见稿)的抗倾覆稳定计算公式,验算了某互通立交匝道桥连续箱梁的抗倾覆稳定性,在稳定系数较小的情况下进行了加固方案的设计,并详细设计了加固的施工流程。该验算方法及加固方案可供类似工程参考。
关键词:独柱墩、抗倾覆、加固设计
中图分类号:U457文献标识码: A
引言
在城市高架、城市立交桥以及高速公路的匝道桥建设中,独柱式桥墩连续梁桥由于具有结构轻巧,桥下通透性好、视野开阔,易适应地形,下部工程量小等优点而在桥梁工程中广泛采用,在很多跨线桥的空间位置受到限制的情况下,往往成了唯一的桥型选择。
但是,随着独柱连续箱梁桥应用的推广,许多过去未曾预料到的问题逐渐显现出来,其中最引人注目的要属桥梁整体倾覆的问题。如 2012 年 8月24日,哈尔滨阳明滩跨江大桥一段引桥发生整体塌落,造成不小的经济损失和极为不良的社会影响。箱梁桥倾覆过程是在活载的倾覆作用下,上部结构整体失去平衡的破坏。结构倾覆时,事前并无明显表征,其危害性极大。因此,对已建连续箱梁配独柱墩桥型的横向整体抗倾覆能力进行验算,并对不满足要求的箱梁进行加固设计就成了当前一个重要课题。
验算力学模型的建立及求解
桥梁在一个平面内,由若干个支座支承,要发生整体倾覆,总是存在一个翻转轴,在外力的变化下,这个翻转轴的一个方向翻转的力矩不断增大,达到并超过了整个结构对于这个翻转轴所能承受的抵抗翻转力矩,整体结构就会发生翻转并倾覆。
如图1所示,任意两个最外侧支座的连线就构成一个翻转轴,当翻转轴外侧的活载力矩过大,超过箱梁自重所能承受的抵抗力矩后,箱梁整体将向偏载一侧翻转。

曲线连续箱梁整体倾覆示意图
为了分析桥梁横向抗倾覆能力,先做出以下假设,以简化问题:
(1)桥梁整体简化为一个平面结构;
(2)桥梁纵横向强度、刚度满足要求,即不会发生除横向倾覆失稳以外的其他破坏形式;
(3)计算抗倾覆能力时,不考虑桥梁变形对受力的影响,即假定桥梁整体上部结构为刚体。
可以用抗倾覆稳定系数作为评价连续梁桥抗倾覆能力的指标,计算公式如下。

式中:—抗倾覆稳定系数;
—使上部结构倾覆的作用效应;
—使上部结构稳定的作用效应。
现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中未对箱梁上部结构抗倾覆稳定性验算进行规定,本次验算参考《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(征求意见稿),该条规定如下:
采用整体式断面的中小跨径梁桥应进行上部结构抗倾覆验算。上部结构的抗倾覆稳定系数应满足下式要求:

式中:——抗倾覆稳定系数;
——使上部结构倾覆的汽车荷载(含冲击作用)标准值效应;
——使上部结构稳定的作用效应标准组合。
原设计结构概况
本文加固项目为某互通立交匝道桥的一联箱梁,跨径组合为:2*20+。上部结构为钢筋混凝土连续箱梁,箱梁平面位于A=,R=230的缓和线和圆曲线上,。
过渡墩采用D=100cm的双柱墩,;桩基采用两根D