独柱墩连续箱梁抗倾覆安全性计算与分析

对于独柱墩连续梁桥通常以抗倾覆稳定系数作为评价桥梁抗倾覆能力的指标。抗倾覆稳定系数有两种不同的定义,不同的定义计算得到的稳定系数亦不相同。通过抗倾覆稳定系数两种不同的定义,分别得出独柱墩连续箱梁的极限倾覆活载,为同类型桥梁结构抗倾覆安全性评估提供借鉴。     

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。     

城市高架桥抗倾覆精细化分析

以某城市高架桥为依托,分别采用单梁法、平面梁格法、折面梁格法建立有限元模型进行抗倾覆分析,对比3种方法的计算精度并给出使用建议。通过研究桥梁曲线半径大小、车辆超载程度,以及支座设置对抗倾覆性能的影响,得出桥梁抗倾覆敏感性参数及相应结论;拟合出车辆超载与抗倾覆性能的通用计算公式,提高了抗倾覆验算效率。     

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。     

箱形截面直线桥及曲线桥抗倾覆稳定性分析

针对箱形截面梁桥的抗倾覆稳定性问题,为研究目前设计中常用的几种抗倾覆验算荷载及其合理性,基于力学原理,推导了直线桥及曲线桥的抗倾覆稳定系数计算公式,并提出了适用于设计的简化公式,将所推导的计算公式用于实桥设计中。结果表明:公路-Ⅰ级荷载用于抗倾覆稳定性验算是偏小的,宜采用5m间距55t密排重车车队;加大连接墩的支点间距可提高直线桥的抗倾覆稳定性;随着弯曲半径的逐步减小,曲线桥抗倾覆稳定系数逐步提高,桥越弯越不容易整体倾覆;大半径曲线梁桥的抗倾覆能力最差,其次是直线桥,最后是小半径曲线梁桥。     

基于梁格理论的连续钢箱梁桥抗倾覆性能研究

为研究连续钢箱梁桥的倾覆问题,本文采用梁格理论对该类桥梁进行仿真分析研究。基于梁格理论给出直线钢箱梁桥和曲线钢箱梁桥的仿真模型;调研现有规范和倾覆案例,归纳桥梁抗倾覆稳定性的评价流程;分别针对汽车超载和偏载两类情况下的6种荷载组合,对比研究直线和曲线钢箱梁桥的抗倾覆性能,并根据实际需求提出钢箱梁桥抗倾覆加固的措施。     

基于可靠度反演理论的大悬臂钢桁梁横移施工抗倾覆稳定设计

为了评估大悬臂钢桁梁在横移施工中的安全性,提出一种基于可靠度反演理论的大悬臂钢桁梁抗倾覆稳定安全系数评估方法,该方法在给定目标可靠指标和考虑结构参数随机性的前提下,采用可靠度反演理论,求解大悬臂钢桁梁在横移施工中的抗倾覆稳定安全系数。最后,采用该方法对潍莱高铁82 m大悬臂钢桁梁的抗倾覆稳定问题进行研究,并对参数的敏感性进行分析。计算结果表明：在大悬臂钢桁梁横移施工中,忽略参数不确定性的影响会导致过高地估计结构的抗倾覆稳定安全系数;抗倾覆稳定安全系数对横移配重质量和配重距离两个参数最为敏感,随着这两个参数变异性的增大,大悬臂钢桁梁抗倾覆稳定安全系数迅速减小。     

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。     

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。     

重车偏载作用下连续钢箱梁桥抗倾覆稳定性能分析

为分析连续钢箱梁桥在重车偏载作用下的抗倾覆稳定性能,本文以某互通立交项目为研究背景,运用有限元计算方法,根据连续钢箱梁桥的倾覆破坏机理及准则,在综合分析依托工程主梁的抗倾覆力矩以及桥墩墩柱承载能力的前提下,对连续钢箱梁桥的抗倾覆稳定性能进行了研究,并提出了抗倾覆措施。     

双排桩支护结构的抗倾覆稳定性计算方法研究

《建筑基坑支护技术规程》中计算双排桩支护结构抗倾覆稳定性安全系数时,假定基坑内侧土体反力为被动土压力,而桩体实际位移接近于绕前排桩的底部转动。经分析规范中对双排桩支护结构抗倾覆稳定性安全系数的计算假定与实际不符的情况,采用m法对基坑内侧土压力分布和抗倾覆安全系数的计算方法进行了改进,并采用Plaxis有限元分析软件进行了验证。通过一系列参数分析,比较了修正公式与规程公式的区别,建议采用修正公式计算的一级、二级、三级基坑的抗倾覆稳定性安全系数可分别取1.1、1.05、1.0。     

重力式挡土墙稳定性与地基承载力研究

为研究重力式挡土墙抗倾覆稳定性与地基承载力,通过研究公路、铁路及建筑行业规范相关计算公式,各规范抗倾覆稳定性与地基承载力计算是相互独立的,同时抗倾覆验算均对墙趾取距计算而忽略了地基反力对倾覆的不利作用,不满足力矩平衡方程。通过将地基承载力与抗倾覆计算相结合,从力矩平衡的基本原理出发判断出规范公式有误,并得出正确的抗倾覆计算方法和公式。利用算例比较规范公式计算安全系数显著偏大,对工程设计和应用不利。建议采用力学基本原理或文中提出的方法和公式计算重力式挡土墙抗倾覆稳定性。     

八一大桥独柱墩抗倾覆加固方案分析

本文以南昌市八一大桥独柱墩抗倾覆加固工程为背景，结合现行规范中的抗倾覆要求，针对现状八一大桥南北立交独柱墩桥梁提出可行的抗倾覆加固设计方案，并对加固方案进行综合比选，考虑多种因素后选取了增设桩基、外包墩柱以及加盖梁的方案。同时本文对曲线桥C线桥第三段进行抗倾覆验算，考虑多种因素并根据计算选取了合适的加固墩位置，最终计算结果表明桥梁抗倾覆加固后满足要求，本文关于加固方案的比选以及桥梁加固墩位置的思考，可为相关桥梁抗倾覆加固设计方案提供参考。     

三跨独柱连续钢混叠合梁桥抗倾覆稳定性分析

以某三跨独柱墩连续钢混叠合梁桥为例,采用空间有限元模型模拟结构受力特点,按照相关规程规定,对原桥进行设计极限荷载作用下的抗倾覆稳定分析。进而对实际可能出现的不同车辆荷载及布置形式进行分析,研究其对相关抗倾覆稳定参数的影响,进一步确定可能发生倾覆的极端荷载布置形式。最后,按照设计车辆荷载进行现场加载试验,进一步验证该桥梁的抗倾覆性能。结合计算与试验的结果,探讨相关规程对该类桥梁抗倾覆规定的合理性,提出现阶段避免此类型桥梁发生倾覆事故的建议。     

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。     

桥型布置对独柱墩曲线梁桥抗倾覆性能的影响

以三跨连续独柱墩曲线梁桥作为基本结构,针对不同桥型布置形式建立有限元模型,利用非线性分析与接触理论考察倾覆过程中结构位移、转角及支座反力的时程变化规律。进而计算抗倾覆稳定安全系数,分析不同桥型布置下的独柱墩梁桥抗倾覆能力及倾覆力学特征,改变桥型布置以对独柱墩倾覆力学行为进行参数分析,并将规范法计算结果与有限元法计算结果进行对比。数值仿真表明:随偏载不断增大,边墩内侧支座反力首先减小直至脱空;反力重新分配后,边墩外侧支座反力增速减缓,中墩单支座反力持续增大,最终达到极限状态。通过参数分析可进一步看出:不同桥型布置形式对这一倾覆过程影响明显,边中跨比越小的独柱墩梁桥,其抗倾覆安全性能越低;如果同时曲线半径较大,则采用规范方法验算时会大大高估其抗倾覆能力,从而降低结构设计的安全性。     

独柱曲线梁桥的抗倾覆设计与研究

城市立交的飞速发展,使独柱曲线梁桥形式得到广泛应用。由于设计的不足和车辆的超载问题,近年来桥梁倾覆事件频有发生。从事故原因入手,针对我国近年来发生的桥梁倾覆事故及病害,总结其规律和特点后,得出两种类型的破坏形式和导致倾覆破坏的关键因素,并指出抗倾覆设计思路的两个步骤。针对活载影响下的抗倾覆设计提出抗倾覆安全系数的定义,通过对北京市现有独柱支承梁桥影响参数的统计,建立典型模型进行计算分析,得出不同临界状态下安全系数的取值。而针对内外力组合影响下的抗倾覆设计则是采用工程实例分析的方法进行阐述,经空间有限元计算分析、试验验证计算结论等一系列做法,为独柱曲线梁桥设计提供了重要案例参考。     

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。     

基于可靠度分析的箱梁桥抗倾覆监测与评估

近年来,箱梁桥倾覆事故频发,引起研究者的广泛关注。研究从桥梁监测的角度出发,分析了基于抗倾覆稳定系数的交通荷载监测技术路线和基于支座转角控制的结构响应监测技术路线,并据此来判断识别桥梁倾覆风险的可能性。针对后者,给出了一种简单可行的结构支座位移监测方案,在此基础上,提出了一种由支座转角控制的桥梁抗倾覆可靠度评估方法,并进一步考虑了橡胶材料老化对支座转动性能的影响,建立了支座容许转角的时变效应数学模型,使其具备进行在线监测环境下的时变可靠度评估能力。最后,将上述方法应用于上海市同济路EN匝道桥进行抗倾覆分析,说明了该方法的可行性和有效性。     

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。