钢箱梁桥抗倾覆稳定性分析

时间：2022-09-05 02:40:18

钢箱梁桥抗倾覆稳定性分析

摘要：本文以某立交项目钢箱梁桥作为研究分析的对象，对钢箱梁桥的稳定进行了简单分析，讨论与抗倾覆稳定性有关的因素。

关键词：钢箱梁；抗倾覆；稳定

中图分类号：C35文献标识码： A

0引言

钢箱梁桥具有抗扭刚度大、自重轻、施工工期短等的优点，在城市高架和立交工程中得到了广泛的应用，尤其是在跨线等特殊场合下的应用非常方便,减小了桥梁下部结构与桥下建筑物或相交道路之间的冲突。

随着交通流量的日益增大，重型和超载车增多，超速行驶时有发生。在此情况下造成梁移、扭转、支座脱空和受力不均匀等安全隐患，最严重的情况下可能发生桥梁倾覆等安全事故。

为提高桥梁尤其是钢箱梁桥的抗倾覆稳定性，在设计中首先应重视箱梁支座布置，其次应加强箱梁抗倾覆稳定计算，以免出现结构运营过程中的安全事故。

1工程概况

该立交共有七联钢箱梁桥，本文以C匝道第二联（C2）钢箱梁桥为工程实例，该联跨越主线高架桥。C2联上部结构采用单箱单室钢箱梁，桥跨布置为35+38.5+30m，梁高1.8m，桥宽8.0m，位于半径233.5m的圆曲线和缓和曲线上。

该桥目前正在施工。

1.1 技术标准

（1）荷载等级：城市-A级；

（2）设计行车速度：40km/h

（3）环境类别：I类

（4）桥梁设计基准期：100年

（5）设计安全等级：一级

2桥梁结构方案设计

本联钢箱梁支座布置方式经过比选优化最终确定为连接墩G03、G06的支座间距按3.5m设计，中间墩G04、G05也按双支座设计，支座间距为3.5m。

2.1 方案的优化过程

本联所处桥址处由于受到地面交通和建筑物的影响，中间墩只能采用单柱墩，故此方案最初设计是以考虑中墩单支座设计的。方案优化的过程如下：

（1）连接墩G03、G06的支座间距按2.5m设计，中间墩G04、G05按单支座设计。

（2）连接墩G03、G06的支座间距按3.5m设计，中间墩G04、G05按单支座设计。

（3）在（2）的基础上考虑中间墩向外侧偏心30cm。

（4）连接墩G03、G06的支座间距按3.5m设计，中间墩G04、G05按双支座设计，支座间距为3.5m，支座皆无偏心设置。

（5）在4）的基础上考虑在端横梁节段及其附近节段进行配重压载。

2.2 计算分析模型

计算分析模型采用Midas/Civil 2011建立连续钢箱梁的有限元模型，如下图所示，结构离散为43个单元，52个节点。

连续钢箱梁桥荷载取值情况为：

1）自重，程序自动计算，模型中未包含的横隔板等构件以恒载形式加载；

2）二期恒载，包含防撞护栏和桥面铺装，以恒载形式加载；

3）汽车荷载，按城市-A级考虑，两车道，利用Midas的车道偏载功能考虑偏载情况，取最不利布置工况；

4）温度荷载，考虑整体升降温和梯度温度，参照规范取值；

5）支座沉降，连接墩沉降按0.5cm考虑，中间墩沉降按1cm考虑，取最不利沉降工况。

2.3 计算结果分析

为避免上部钢箱梁的横向倾覆，设计中采用保证每一个支座都不出现拉力，即不脱空的方式，并保留30t左右的安全储备来进行控制。

用Midas进行建模计算后，对支反力的结果进行比较分析可知产生支座负反力的原因是活载偏载造成的，且对于弯桥一般出现负反力的位置在连接墩处内侧支座。

按照2.1(1)方案进行建模计算分析后得到的支座反力见下表：