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。     

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.     

独柱混凝土曲线连续梁桥抗倾覆稳定性研究

为了对既有公路混凝土曲线连续梁桥的横向稳定安全性进行评估,以中间墩采用独柱单支座支承的曲线连续梁桥为对象,基于安全系数法,定义抵抗倾覆的稳定力矩与产生倾覆作用的力矩的比值为抗倾覆稳定系数,计算曲线连续梁桥在自重和汽车荷载作用下的抗倾覆稳定系数并进行分析。结果表明:中间墩采用独柱支座支撑的曲线连续梁桥的抗倾覆稳定系数值与曲线半径不是单调递增或单调递减的关系,存在最不利曲线半径;在最不利曲线半径附近范围内,中间墩采用独柱单支座支撑桥梁的抗倾覆安全富余度很小甚至不足;直线桥的抗倾覆稳定性远高于曲线梁桥,曲线梁桥的抗倾覆稳定性与中间墩支撑形式有关。中间墩单支座外偏布置或改为双支座可提高曲线梁桥的抗倾覆稳定性。     

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。     

既有桥梁承载力评估的全过程动态可靠度法

提出既有桥梁可靠度鉴定的一种新方法一全过程动态可靠度法,该方法综合考虑了抗力、荷载以及目标可靠指标等因素的时变性。基于全过程动态可靠度法,对马迹塘公路桥进行承载能力评估,预测该桥的剩余寿命。     

基于点云模型的桥梁构件形态变化趋势识别与分析

为准确识别桥梁运营期间关键构件的几何形态及其变化趋势,提出一种基于点云模型的构件形态识别方法。该方法利用激光扫描与点云模型拼接技术,建立运营期间桥梁结构的精细化三维数字模型,通过对构件的时空变化趋势进行跟踪,进行桥梁结构力学现状的判断及发展趋势的预测。以7座独柱墩桥梁的倾覆评估为例,采用三维激光扫描得到的点云模型,识别各桥支座转角、主梁相对支座侧移及整体结构行为变化,并通过2年跟踪得到主梁侧向倾覆的趋势。识别结果与常规检测数据及外部荷载特征一致。该方法可实现桥梁构件几何形态的远距离识别和整体结构行为变化的快速跟踪,为桥梁的安全预警提供合理依据。     

大跨度连续梁桥悬臂施工整体抗倾覆稳定安全系数评估

为了评估连续梁桥在悬臂施工期间的安全性,提出了一种基于可靠度反分析理论的大跨度连续梁桥悬臂施工整体抗倾覆稳定安全系数计算方法。该方法可在给定目标可靠度指标和计入结构参数随机性的前提下,采用可靠度反分析理论,求解连续梁桥悬臂施工整体抗倾覆稳定安全系数。运用该方法计算了一座大跨度连续梁桥的抗倾覆稳定安全系数,并分析了参数敏感性,同时探讨了安全系数取值的合理性。计算结果表明：参数的随机性对连续梁桥悬臂施工阶段整体抗倾覆稳定安全系数影响较大,忽略参数随机性影响会导致过高估计整体抗倾覆稳定安全系数;应根据目标性能需求选择合理的安全系数;在悬臂施工中需要特别关注临时固结设施的合理性,避免挂篮和浇筑节段同时掉落,以保证结构在施工期间的抗倾覆稳定安全;随机变量分布类型对安全系数分析结果有较大影响,在实际施工过程中,可对实际变量参数进行抽样统计,确定合理的随机变量分布类型,以此计算得到的抗倾覆稳定安全系数更加符合实际工程需求;安全系数初始值的选取对该计算方法结果的准确性没有影响,只对结果的收敛速度有一定影响;推荐的可靠度反分析方法对基于目标可靠度指标确定抗倾覆稳定安全系数具有较好的适用性。     

大跨径简支钢箱梁弯桥抗倾覆性能研究

以一座60 m简支钢箱梁弯桥为例,介绍了钢箱弯梁的设计要点,探讨其倾覆破坏机理,并通过建立有限元模型验算了桥梁抗倾覆性能,分析超载、重车偏心荷载作用、支座间距、压重与否对桥梁抗倾覆性能的影响。研究结果表明,汽车在弯桥偏外侧行驶时增加桥梁倾覆危险的可能;偏心行驶重车距路缘距离和支座间距变小,最小支座反力下降十分明显;支座附近的压重能有效地提高抗倾覆安全性能。     

偏载作用下箱梁桥抗倾覆稳定问题的探讨

近年发生数起箱梁桥在重载车偏载作用下倾覆倒塌的事故,引起了人们广泛的关注。通过对比国内外桥梁设计规范,并对某桥案例进行了分析,提出箱梁桥抗倾覆稳定设计的建议和值得研究的问题:偏载作用下的多跨连续梁桥将产生梁体扭转变形,在确定抗倾覆稳定系数时,将弹性体问题采用刚体的计算方法是不正确的;桥梁设计中应综合考虑桥梁竖向强度的可靠指标,确定合理的横向整体倾覆稳定系数,避免横向整体倾覆失稳先于竖向强度破坏;桥梁橡胶支座的橡胶为超弹性体材料,应对箱梁桥倾覆过程中支座的受力性能和支座与箱梁间的相互作用进行深入研究。     

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。     

独柱墩梁桥横向稳定计算理论与验证

针对独柱墩梁桥横向稳定存在的隐患问题,通过对多座独柱墩梁桥倒塌现场残骸的调查研究提出了倾覆过程中的5种可能破坏模式。基于典型破坏模式,提出以所有抗扭支座失效(脱空)作为判断倾覆的准则。采用有限度的抗扭支座模拟支座尺寸对抗倾覆的有利影响,将独柱墩梁桥倾覆过程等效为箱梁变形体转动及刚体转动的叠加,并考虑箱梁大转动导致桥墩反力重分布对于桥梁抗倾覆的影响。在不考虑、考虑支座尺寸(即支座点支撑或面支撑)2种模式下,通过能量法和变分原理建立空间力系平衡来判断箱梁是否倾覆;最后以上虞春晖桥、哈尔滨三环路鸿福路段上行匝道桥、粤赣高速匝道桥和津晋高速匝道桥为例,对提出理论进行了验证,并进一步进行了影响因素分析。研究结果表明:相比于规范计算方法将倾覆简单地看作刚体的转动,由于综合考虑了变形体转动、刚体转动及箱梁大转动对桥梁倾覆的影响,提出的计算方法所得4座桥的临界倾覆荷载与实测倾覆荷载接近,可偏安全的计算梁桥的抗倾覆承载力。     

考虑目标可靠指标时变的既有桥梁动态可靠度评估

目标可靠指标是结构可靠性鉴定的基本依据，目前，既有桥梁可靠度评定都没有考虑目标可靠指标的时变性，可能会导致评估结论出现偏差。对考虑目标可靠指标时变的既有桥梁动态可靠度评估方法进行探讨。基于该方法，对马迹塘公路桥进行承载能力可靠度评估，并预测该桥的剩余寿命。     

曲线桥抗倾覆稳定性设计方法研究

由于目前曲线桥抗倾覆稳定性设计尚未有统一标准,禁止支座脱空和抗倾覆稳定系数大于2.5均可以用作曲线桥梁的抗倾覆稳定性满足要求的判别标准,在此基础上本文引入了新的稳定性系数等效计算公式并与前两种设计方法进行对比。基于某公路钢-混组合曲线梁桥建立空间有限元模型,通过对设计荷载和实际车队荷载进行最不利布置,计算其抗倾覆稳定性系数并进行对比。研究结果表明:设计荷载和实际车队荷载作用下此桥均满足抗倾覆的要求,但是后者作用下的稳定系数较小;以禁止支座脱空系数大于1来进行抗倾覆稳定设计更安全;引入的抗倾覆稳定系数等效计算方法更为简便、实用。     

独柱墩连续曲线箱梁桥抗倾覆性能评估与加固

为了提升独柱墩连续曲线箱梁桥的抗倾覆能力,确保重载车辆作用下桥梁结构安全,根据现行桥梁设计规范和行业管理部门的技术要求,分析重载车辆下独柱墩连续曲线箱梁桥倾覆破坏的机理,归纳该类桥梁抗倾覆性能评估的内容、要点和加固方法。结合工程实例中桥梁的空间布置和结构受力特点,提出为独柱墩增设盖梁和支承或将独柱墩改为多柱墩的加固方案,并采用梁单元建立了加固前后独柱墩连续曲线箱梁桥抗倾覆评估模型,对各加固方案下桥梁的抗倾覆性能进行了对比分析。结果表明：将独柱墩改为多柱墩的加固方案,能够更有效地提升桥梁的抗倾覆稳定性,加固后桥梁两侧偏载下的抗倾覆稳定系数为加固前的1.73与1.48倍。     

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。     

独柱墩箱梁桥抗倾覆验算及加固设计研究

近些年,我国桥梁上部结构倾覆事故多发,给人民生命和财产安全造成了较大损失。其中,独柱墩桥梁为易出现倾覆事故的典型结构之一。结合《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG 3362—2018）及《公路危旧桥梁排查和改造技术要求》（交办公路函〔2021〕321号）对桥梁抗倾覆评估验算提出的新要求,对某高速公路独柱墩现浇箱梁桥的抗倾覆能力进行验算评估,同时按照现行车辆荷载标准对桥梁加固前、后墩顶、墩底、墩身控制截面的承载能力极限状态进行验算。根据验算结果和桥梁结构特点,采用桥墩新增钢盖梁和横向增加支座、桥台处梁端新增抗拔销的加固方式,从而提高桥梁抗倾覆能力。目前桥梁加固施工已完成,运营状况良好。     

基于分布式应力监测的桥梁支座转角和位移状态多级评估

支座病害已成为影响桥梁安全的主要因素之一,但常用的支座监/检测手段智能化、自动化程度低,时效性差。为实时掌握桥梁支座服役状态,提出了基于分布式应力监测的桥梁支座转角、位移状态多级评估方法。首先,介绍了适用于所提方法的智能盆式橡胶支座结构及应力测点布置;其次,提出了综合考虑橡胶板两主轴方向各测点应力变化特点的测点标准化应力比指标,并基于此设定了服役期支座转角、位移状态多级评估判据,然后以位于广东西南沿海的山竹沟垌中桥实际工程为例,确定了可用的智能盆式支座型号,建立了支座精细化有限元模型;最后,通过数值仿真分析对所提方法进行说明,明确了用于服役期支座转角、位移状态多级评估的各阈值取值。     

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。     

公路独柱窄幅桥梁倾覆稳定性能

基于公路、铁路相关规范关于桥梁抗倾覆性能条文的不同规定,采用剪力-柔性梁格分析方法,对一座多跨独柱曲线预应力混凝土桥梁进行横向整体抗倾覆稳定性分析。采用桥梁结构专用分析程序,针对两种典型支座布置下的算例桥梁进行计算简化并建立空间网格分析模型。认为,针对公路独柱曲线窄幅桥梁,采用公、铁2种计算方法的结果基本接近。建议采用公路桥梁计算表达式进行结构设计,以增大其安全储备;采用铁路桥梁计算表达式对其进行结构验算,可有效简化验算工作,并能真实反映结构的横向整体抗倾覆性能。     

独柱墩连续弯桥抗倾覆性能研究

近年来,因车辆超载和偏载导致独柱墩连续弯桥垮塌事故频发,针对该类问题,对既有独柱墩桥进行安全评估与加固成为研究热点.以某城市立交匝道桥为例,采用Midas Civil有限元软件,对独柱墩连续弯桥抗倾覆稳定性进行验算分析,并结合桥梁结构特点,提出桥梁抗倾覆能力加固措施,以提高独柱墩弯桥的抗倾覆稳定性能,确保桥梁运营安全.