独柱墩梁桥抗倾覆承载力计算方法

为了明确独柱墩梁桥的破坏机理并提出有效的抗倾覆承载力计算方法,基于箱梁、支座和桥墩三者之间的相互作用关系,构造了抗倾覆承载力实用计算方法,并通过考虑几何非线性和接触非线性,建立了独柱墩梁桥抗倾覆计算的有限元模型。对上虞春晖大桥采用实用计算和建立有限元模型方法进行了对比研究,并与倒塌现场实际倾覆荷载进行了对比验证。研究结果表明:独柱墩梁桥抗倾覆力矩包括上部结构自重和端部支座反力对转动中心的力矩;采用实用计算方法和有限元模拟得到的倾覆极限荷载与春晖桥现场倒塌实测荷载均较为吻合,验证了实用计算方法和有限元模型的正确性;上部结构线重度对结构抗倾覆有显著影响。     

独柱墩曲线梁桥倾覆轴线研究

为指导独柱墩曲线梁桥抗倾覆能力设计,基于有限元理论和分析方法,利用MIDAS软件建立独柱墩曲线梁桥模型,计算不同车道荷载作用下各支座的反力,得出支座的脱空顺序,确定倾覆轴线。结果表明:当1排车辆从桥的一侧开始向上行驶,最先出现支座脱空的为进入曲线桥的桥台内侧支座,另一侧桥台内侧支座的反力也迅速减小并随后脱空;倾覆轴线为桥台外侧支座与曲线桥其它支座的连线。为了防止独柱墩桥梁在活载作用下发生倾覆,提出了一些如设置抗拉支座、偏心支座等措施。     

独柱墩桥梁在偏载荷作用下抗倾覆验算及处理措施

为了解决独柱墩桥梁在偏心荷载作用下横向抗倾覆能力不足的问题，依托黄麻互通匝道独柱墩桥梁实例，提出了将独柱墩单支撑改为多点支撑的处理措施。首先采用数值模拟法，对该桥独柱墩在车道偏载情况下进行了受力计算，结果显示荷载作用基本组合下，一个支座出现了负反力，不满足抗倾覆验算工况特征状态1的要求。然后采用在独柱墩顶部增设钢盖梁加固措施后，经结构计算及实践证明，有效解决了支座脱压的问题。研究结果表明：在偶然偏心荷载作用下，独柱墩所在桥跨的支座存在脱空的隐患；通过将独柱单支撑改为多点支撑的措施可有效解决支座脱空问题；独柱墩顶部增设钢盖梁后整座桥梁的抗倾覆能力得到了明显提升。     

独柱墩桥梁抗倾覆稳定性分析

以某高速公路立交四跨一联独柱曲线连续箱梁桥为背景,基于《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362-2018)对桥梁抗倾覆的相关规定进行研究.利用Midas Civil建立桥梁有限元模型,分析该桥的抗倾覆稳定性,并研究了联端支座间距、中支座外偏心距及温度效应对独柱墩桥梁倾覆稳定性的影响.结果表明,增大联端支座间距、设置合理中支座外偏心距可有效提升桥梁抗倾覆能力;温度效应在独柱墩梁桥抗倾覆设计验算中不可忽视.     

支承间距及方式对独柱墩箱梁桥抗倾覆稳定性影响分析

依托某独柱墩连续箱梁桥,运用MIDAS/Civil建立桥梁仿真模型,研究不同支承距离和支承方式下独柱墩箱梁桥的抗倾覆稳定性变化规律。结果表明,独柱墩箱梁桥抗倾覆稳定性系数随着支承间距的增大逐渐增大,在确保桥梁合理设计的前提下,适当增大支承间距有助于提升桥梁的抗倾覆性能;不同支承方式下独柱墩箱梁桥的抗倾覆稳定性依次为梁墩固结双支座间距2.35m(原结构)双支座间距1.5m单支座,选用中墩双支座支承方式不仅能提升独柱墩箱梁桥梁体抗倾覆性能,还能减小单个支座的轴向承载。     

某墩梁固结独柱墩曲线匝道桥倾覆安全性评估

目前对于墩梁固结独柱墩桥梁横向倾覆安全性评估的研究较少,验算加固等方面存在争议。以某建成年代较久远墩梁固结独柱墩曲线匝道桥为例,利用Midas有限元软件建立桥梁计算模型,考虑新旧公路桥梁规范,组合6种不同荷载工况进行抗倾覆验算。结果表明,匝道桥的两端内侧支座在不利工况作用下存在脱空风险;旧规范下匝道桥横向抗倾覆稳定系数不仅大于当时规定的安全限值1.3,也大于新规范规定的安全限值2.5;6种工况下固结墩柱均满足弯压承载力要求;汽车荷载效应分项系数取3.452 6时,匝道桥的3^#墩先达到抗弯承载力限值,桥梁整体将失稳发生倾覆;内侧支座、墩顶最大位移均未超过位移容许值;现有抗倾覆系数计算公式仍有改进空间,建议对于墩梁固结桥梁,抗倾覆系数可在某些条件下非优先考虑;最后综合工程实际、经济性和合理性,提出增设一种高强度抗拉拔装置的加固方案,支座不再出现脱空,横向倾覆安全性得到提高。研究成果可为后续规范改进、墩梁固结独柱墩桥梁倾覆安全性验算加固提供参考借鉴。     

基于实用算法的独柱墩曲线箱梁桥抗倾覆影响因素分析

采用抗倾覆稳定性的实用计算方法分析曲率半径、中墩偏心距、支座间距(桥台处两支座的中心间距)对独柱墩曲线箱梁桥抗倾覆性能的影响。结果表明,随着曲率半径的增大,独柱墩曲线箱梁桥的稳定效应先减弱后增强,倾覆效应先增强后减弱,抗倾覆稳定系数先减小后增大;随中墩偏心距的增大,独柱墩曲线箱梁桥的稳定效应增强,倾覆效应减弱,抗倾覆稳定系数增大;曲率小于某限定值时,随着支座间距的增大,独柱墩曲线箱梁桥的稳定效应增强,倾覆效应减弱,抗倾覆稳定系数增大,增大支座间距能显著改善独柱墩曲线箱梁桥的抗倾覆性能。     

增设钢牛腿在连续独柱墩桥梁抗倾覆加固设计中的应用

基于独柱墩桥梁的独特优点,在高速公路及市政工程设计建设过程中应用较为广泛,但频发的独柱墩桥梁倾覆事故,亦引发社会各界的广泛关注。以广东某3×20m连续独柱墩匝道桥抗倾覆加固设计为例,通过稳定性验算分析,提出了桥墩增设钢牛腿、改单支座支撑为三支座支撑的加固设计方案。加固效果验算分析表明,三点支撑可有效提高独柱墩桥梁的抗倾覆稳定性。     

城市公路桥梁抗倾覆验算与加固改造的设计方案研究

以成都某公路独柱墩桥梁为背景,通过对实际桥梁发生倾覆时受力特点进行分析,使用通用的桥梁结构计算空间有限元MIDAS/Civil分析软件进行该桥的计算、建模、分析,计算模型为梁格法模型,制定出适用于独柱墩桥梁倾覆稳定性的验算方法,在独柱墩曲线梁桥原有独柱墩上,进行钢结构支撑的添加,在支撑上部,加设2个支座,也就是在1号桥墩和2号桥墩两侧各进行一个支座的加设,在进行该独柱墩曲线梁桥加固后,脱空问题并没有表现在公路I级验算的支座当中,-272.0 kN~272.0 kN的支座3反力增加到420.0 kN。当汽车超载达到3车道公路I级荷载工况组合时,全部支座均未出现脱空现象。给已有独柱墩桥梁的改造和加固以及新建独柱墩桥梁的设计提供参考。     

高速公路连续箱梁桥独柱墩横向抗倾覆计算及安全性评估

连续梁桥由于结构刚度大、桥面变形小、动力性能好、变形曲线平顺、有利于高速行车等优点,是中小型桥梁的主要结构形式之一,得到了广泛的应用和发展。但是由于超载、偏载以及支座布置不合理等原因,近年来我国连续梁桥出现了多例整体失稳的事故,且事故大多出现在独柱墩连续梁桥上。针对最近发生的独柱墩桥梁倾覆事件,采用有限元程序Midas Civil对拟建的武深高速公路项目中连续箱梁桥独柱墩抗倾覆系数及独柱墩处箱梁支座转角进行验算,并与规范及《广东省高速公路独柱墩连续箱梁桥横向抗倾覆安全性评估验算指导意见》中要求的指标进行对比,对连续箱梁桥独柱墩横向抗倾覆安全性进行合理评估。     

强倾弱弯梁桥设计准则研究

多起梁桥倾覆事故显示，主梁发生横向倾覆而未发生强度破坏，说明独柱墩梁桥的抗倾覆承载力和抗弯承载力不匹配。为避免超载作用下梁桥发生非延性的倾覆破坏，提出了强倾弱弯设计准则，并推导了强倾弱弯的计算公式。以跨径分布、箱梁线重度和支座分布等为参数，给出了三跨连续梁超载系数的快速计算公式。进一步以江苏无锡312高架桥、哈尔滨三环路鸿福路段高架桥和湖州104高架桥为例，进行强倾弱弯设计准则分析和初步验证。结果表明：①车道荷载横向偏载、纵向满布是连续梁桥抗倾覆最不利的活载布置方案；②传统独柱墩梁桥难以满足强倾弱弯设计准则，无法保证强度破坏发生在倾覆破坏之前；③忽略支座尺寸、大转动效应以及桥梁实际抗弯承载力与设计抗弯承载力的差异，抗倾覆稳定系数应大于2.88才能实现强倾弱弯，而不是2018版《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中规定的2.5。     

上海地区独柱墩连续箱梁横向稳定性计算分析

以上海某高速立交匝道4联独柱墩连续箱梁桥为研究对象,分别根据2017年《上海地区梁桥横向稳定验算指南》和2018年《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》的相关规定,利用Midas Civil对其进行数值模拟,分析其横向抗倾覆稳定性,比较两种方法的异同,研究独柱墩连续箱梁横向抗倾覆稳定性能与曲率半径的关系,对独柱墩连续箱梁桥横向抗倾覆的计算方法进行探讨,旨在为上海地区同类桥梁的抗倾覆验算提供一定的参考。     

某独柱墩曲线梁桥安全性评估与加固设计

近年来因车辆超载导致独柱墩曲线梁桥垮塌事故频发,对既有独柱墩曲线梁桥进行安全评估与加固成为研究热点。该文以某高速公路独柱墩曲线梁桥为例,首先应用Midas/Civil建立有限元模型,采用支座反力法、稳定系数法计算获得的抗倾覆稳定系数分别为2.0、1.76,均不满足规范(大于2.5)要求;接着分析了支座预偏心对曲线梁桥抗倾覆稳定性的影响。结果表明:该桥最佳预偏心值为11cm,设置支座预偏心能一定程度提高桥梁抗倾覆稳定性;最后提出一种独柱墩增设钢结构盖梁及支座加固设计方案,其抗倾覆稳定系数为3.5,加固后支座不会出现脱空现象,钢结构盖梁和增设钢结构盖梁后桥墩偏心受压承载力验算结果均符合现行规范要求,研究成果可供类似独柱墩曲线梁桥加固设计参考借鉴。     

独柱墩梁桥倾覆临界状态分析及规范法的适用性

为了对独柱墩梁桥的倾覆机理与安全性评价进行研究,以哈尔滨阳明滩大桥已发生倾覆事故的独柱墩梁桥为例,进行精细化三维有限元建模,将支座视为橡胶单元,并记入几何、材料双重非线性,在多种基准验算荷载作用下进行结构极限破坏状态的全过程分析;同时提出4个依次发生的临界倾覆状态,连续描述整个倾覆过程中不同阶段的受力临界行为,利用抗倾覆安全系数的概念针对不同临界状态定量确定独柱墩梁桥的抗倾覆性能,并结合实际倾覆事故进行合理性验证。将规范法、仿真分析的结果与实际情况进行了对比,研究结果表明：基于理想支承刚体转动的规范方法会明显高估其抗倾覆性能,运营阶段不仅应避免支座脱空现象,还应进一步控制上部结构梁体扭转角不超限;建议采用弹性体空间计算模型,计算支座恒载反力与活载最大竖向负反力的比值,作为针对第1临界倾覆状态（支座脱空）的抗倾覆安全系数;当55 t车辆或公路-I级作为验算荷载时,该系数应分别大于1.3或2.0,并计入橡胶支座与主梁底面之间的相互作用。     

独柱墩连续梁桥的稳定影响因素分析

以诸永高速金华台州段工程为例,采用MIDAS有限元分析程序,构建了23座独柱墩连续箱梁桥的仿真模型,系统分析和总结了影响弯梁桥稳定性的主要影响因素,如曲率半径、桥梁长度、联端支座间距、独柱墩支座预设偏心等。结果表明：桥梁曲率半径对支座负反力影响很大,当曲率半径小于200 m,桥梁长度大于100 m时较易发生支座脱空现象;增大联端支座间距,合理设置支座偏心距,可减小支座出现脱空的可能性,提高桥梁的抗倾覆能力。     

独柱墩钢-混组合梁桥抗倾覆性能研究

为研究独柱墩钢-混组合梁桥抗倾覆性能的影响因素,以某两跨连续匝道桥为例,分析结构在不同曲率半径、支座间距、支座偏心距及车速下的抗倾覆稳定性。结果表明,桥梁抗倾覆稳定性系数随曲率半径的增大呈现先减小后增大的趋势,小半径桥梁稳定性最强,直线桥次之,大半径桥梁稳定性最差;增大支座间距及合理设置支座偏心距,可有效提高桥梁的抗倾覆能力;车速越大,桥梁稳定性越差。结合分析成果提出了改善桥梁抗倾覆稳定性的可行性措施。     

基于新规范的独柱墩曲线梁桥抗倾覆稳定性分析

利用新规范的简化算法计算了大半径或直线独柱墩梁桥的横向抗倾覆稳定性,与精细化有限元计算的结果对比表明,新规范具有较好的适用性,不会高估大半径曲线梁桥的抗倾覆能力。以上海市某高速立交6联独柱墩连续箱梁匝道为例,计算了基础变位、温度梯度对于独柱墩抗倾覆稳定性的影响,同时分析了在役独柱墩曲线梁桥的特点,提出在进行抗倾覆性能验算时,应结合现场桥梁的状态和几何现状对模型进行修改。对上海地区该类桥梁的抗倾覆验算有一定的借鉴意义。     

超载作用下独柱墩桥梁抗倾覆稳定性分析与加固研究

在重型车辆通过独柱墩桥梁时,易引起箱梁上构横向倾覆。针对广东某高速公路1年内超载车辆分析,确定该段内桥梁汽车荷载效应,划分切合实际的荷载组合,分析验算超载下独柱墩桥梁整体横向抗倾覆性能,并根据验算结果及实际情况,研究独柱墩连续箱梁桥增设支撑体系、设置抗拔销的可行性与合理性,对该类桥的抗倾覆设计提出加固方案。     

某高速公路独柱墩连续箱梁桥抗倾覆稳定分析与加固设计

在汽车超载或偏载作用下,独柱墩连续箱梁桥可能存在横向倾覆失稳的隐患,如何保证已建独柱墩梁桥抗倾覆稳定能力,需要进行抗倾覆稳定分析与加固设计。分析独柱墩梁桥横向倾覆的过程,总结失稳机理;针对现行规范中抗倾覆理论的不足,按照4种验算依据,对位于某高速公路的2座独柱墩四跨连续箱梁桥进行抗倾覆稳定分析,并提出抗倾覆加固设计。加固验算和抗倾覆加固工程工后检测结论表明,采用的验算依据和提出的加固设计方案是有效可行的。     

基于正交试验法的曲线连续梁桥抗倾覆稳定性研究

为研究曲线连续梁桥中的不同参数对桥梁倾覆稳定性的影响,以高速公路上某匝道桥为工程背景,开展基于正交试验法的参数分析。建立匝道桥的有限元计算模型,并结合正交试验的方法,分析曲线半径、支座间距及桥梁纵坡对曲线梁桥抗倾覆能力的影响。结果表明,支座间距对桥梁倾覆影响最大,曲线半径次之,而桥梁纵坡对其的影响较小。