大型立交独柱墩匝道的抗倾覆验算及其技术建议

摘要：采用多种荷载对独柱墩桥梁进行验算，从而分析独柱墩桥梁的内力分布及其抗倾覆能力，为此类桥梁的设计提供依据。

关键词：荷载；独柱墩；内力分布；支座反力；抗倾覆

中图分类号：U412.35+2.12文献标识码： A 文章编号：

一、前言

近期哈尔滨阳明滩大桥垮塌事件，再次将独柱墩桥梁的抗倾覆问题推到风口浪尖，本文通过对独柱墩桥梁的计算，分析独柱墩桥梁在承受偏载时的内力，及抗倾覆能力，从而为此类桥梁的设计和维护提供计算依据。

1.1 主要材料及技术指标

选取浙江省xx立交的xx匝道作为分析对象

1、主要材料

箱梁：C50混凝土，自重按ρ＝26.00kN／m3计算。

支座：1#和5#墩采用承载能力为1500KN的盆式支座，2#、4#墩采用承载能力为7000KN的盆式支座，3#墩为墩梁固结。

桥面铺装：15cm桥面铺装。

2、验算汽车荷载：

工况1：《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）公路—Ⅰ级荷载。

工况2：1.3倍公路—Ⅰ级车道荷载

其定义如下：计算在《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）相关条文规定基础上，均布荷载标准值qk乘以1.3的系数，集中荷载标准值Pk乘以1.3的系数进行计算，按实际的车道数进行加载。汽车荷载横桥向布置及车道荷载规定如图所示。

图6.2.1 车道荷载偏载作用示意图

图6.2.2 规范公路—Ⅰ级车道荷载图示

工况3：集装箱车队自定义车辆荷载

其定义如下：按1.2倍的规范55t车辆荷载进行加载计算，车队纵向的前后轮轮距为10m（如示意图），按实际的车道数进行加载。

图6.2.3 自定义重车车队示意图

3、基础变位：不均匀沉降L/3000cm，按最不利情况组合。

4、系统温度：整体升温20度；整体降温25度。

温度梯度：按公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）取用，竖向日照正温差为：T1=14度，T2=5.5度；竖向日照负温差为：T1=-7度，T2=-2.75度。

5、二期恒载

防撞墙14kN/m，铺装28.2kN/m。

6、未考虑桥面铺装参与受力。

7、荷载组合：本次验算使用阶段的荷载组合的各作用效应为：

恒载、汽车荷载、支座变位、混凝土收缩徐变、整体升降温、温度梯度。

二、模型的分析

图1 模型三维示意图

2.1成桥计算示意图

图2 成桥15000天时纵向弯矩图（KN.m）

图3成桥15000天时扭矩图（KN.m）

图4 成桥15000天挠度图（mm）

2.2 成桥阶段支座反力汇总表

2.3 结果分析

2.3.1 上部结构结果分析

根据验算，在验算荷载下，正常使用阶段状态下按照最不利工况加载，在正常使用状态下没有支座负反力情况，即支座脱空现象。

工况1支座反力表（KN）

2.3.2 下部结构结果分析

根据验算，3#墩在正常使用阶段状态下，偏心受压构件正截面抗压承载力验算控制截面各项指标均达到规范要求。

3#墩正常使用状态抗压承载力验算表

2.3.3 支座结果分析

根据验算，支座承载不足，原设计支座承载力分别为1500KN和7000KN，从下表数值看，支座承载力不满足规范要求。

工况3 支座反力表（KN）

三、结论

根据验算，在验算荷载下，正常使用阶段状态下按照最不利工况加载，在正常使用状态下没有支座负反力情况，即支座脱空现象。

综合承载力和正常使用状态验算结果，基于稳妥起见，建议对桥梁进行支座脱空处理，以保证桥梁的正常营运及结构安全。

支座脱空处理建议：

1、建议提高支座等级。

现状支座型号偏小，支座承载力不能满足使用要求，且支座的纵横向变形不能满足使用的要求，长时间使用对梁体会有损伤。

2、支座脱空处理方法：

建议适当加大独柱墩支座间距。

A、搭设施工支架，进行支座上垫层浇筑，支座上垫层螺栓孔需放样到位；

B、在墩顶设置千斤顶，准备好临时钢垫块；

C、调整原支座间距。

参考文献：

[1]中华人民共和国交通部标准.公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004），2004

[2]中华人民共和国交通部标准.公路钢筋混凝土及预应力混凝桥涵设计规范（JTG D62-2004）

[3]林同炎•预应力混凝土结构设计，中国铁道出版社，1983

[4]叶见曙•结构设计原理，人民交通出版社，2005

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。