独柱墩连续箱梁桥抗倾覆改造方案设计

张 芹

(中交第一公路勘察设计研究院，陕西 西安 710000)



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独柱墩连续箱梁桥抗倾覆改造方案设计

张 芹

(中交第一公路勘察设计研究院，陕西 西安 710000)

以陕西省某高速公路独柱墩连续箱梁工程为例，对该桥梁的抗倾覆稳定性进行了验算分析，提出了横向增大原独柱墩截面的改造方案，指出加固后该桥梁满足抗倾覆要求，且过渡墩处内侧支座不出现脱空现象。

独柱墩桥梁，抗倾覆力矩，荷载，加固方案

0 引言

近年来，全国多地发生大桥上部结构倾覆导致桥梁垮塌的事故，哈尔滨三环路群力高架桥洪湖路上行匝道发生倾覆事故后，独柱墩桥梁的倾覆问题引起了社会和桥梁设计行业内的广泛关注。陕西省对同类桥梁进行了核查，并对存在安全隐患的桥梁进行了改造。

本文以陕西省某高速公路一独柱墩连续箱梁工程为例，分析独柱墩桥梁在超重偏载作用下发生横向失稳的力学机理，针对性的提出加固措施，并对加固后桥梁横向稳定性进行评价。

1 项目概况

该桥为现浇预应力钢筋混凝土连续箱梁，跨径组合为25 m+33 m+25 m，全联长83 m。桥梁平面位于右偏缓和曲线及直线上，中间墩为独柱单支撑，过渡墩为双支撑、支座间距2.5 m，桥面宽10 m。箱梁采用单箱单室截面，悬臂长1.75 m。该联平面图及

横断面如图1,图2所示。

由图1可知，该桥平面线形较为平直，相比曲线桥，直线桥或大半径缓和曲线桥更易倾覆[1]。

2 验算荷载选取

根据对以往桥梁事故的分析可知，桥梁倾覆时均存在严重超载现象，所以对桥梁进行抗倾覆验算及加固设计时不能采用常规荷载。

根据《关于桥梁上部结构抗倾覆验算汽车荷载的规定》(浙交路[2009]102号文)及实际交通调查的结果，采取以下四种工况对结构进行了抗倾覆验算：

工况一：公路—Ⅰ级车道荷载；工况二：1.3倍公路—Ⅰ级车道荷载；工况三：规范55 t车辆荷载密布；工况四：1.3倍规范55 t车辆荷载密布。原桥抗倾覆稳定性验算结果如表1所示。

表1 原验算报告中桥梁抗倾覆稳定性验算结果

通过以上计算结果看出，该匝道桥仅在工况一下满足桥梁抗倾覆要求，需对其采取必要的加固措施，以保证桥梁在运营中的安全。

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3 加固方案

该桥梁抗倾覆安全储备不足，为保证结构的安全使用，施工方便可行，采用横向增大原独柱墩截面的方案：在原桥墩墩柱横向两侧浇筑混凝土立柱，新浇筑混凝土立柱通过植筋与原桥墩墩柱及承台相连，将原桥独柱墩的单点支撑改为双点支撑。该匝道桥上跨三环，独柱墩侵占三环辅道的人行道，采用增大原桥墩截面的方案而非在原桥墩两侧设置独立的立柱可以尽可能的减少对人行道的占用和对驾驶员视野的影响。加固方案如图3所示。

桥梁独柱墩单点支撑改为双点支撑的加固方案优点分析：

1)降低全桥的扭矩设计值，使得上部结构本身受扭矩破坏的风险降低。

2)桥墩横桥向弯矩设计值降低，更有利于桥梁整体稳定。

3)联端双支座出现支座脱空的可能性降低。

4 加固效果

对独柱墩进行加固后，重新计算该桥的抗倾覆稳定系数，计算过程及计算结果如下所述。

4.1 确定倾覆轴线与加载位置

根据结构形式和支座布置，确定本桥处置后倾覆轴线，如图4所示，可知加固后桥梁抗倾覆轴线较原桥抗倾覆轴线外移。

车辆横向布置，按照外侧轮中心线距离护栏内侧50 cm布置，如图5所示。

通过图5可以看出，在抗倾覆轴线外侧横桥向布置一列车时

为抗倾覆稳定性验算最不利加载状态，应由此计算抗倾覆力矩和活载产生的倾覆力矩。

4.2 计算抗倾覆力矩

恒载作用下各支座反力采用midas有限元软件进行计算，计算模型如图6所示。

计算得到加固后Sbk=31 407.4。

4.3 计算活载产生的倾覆力矩

加固后，本桥抗倾覆稳定性验算结果如表2所示。

表2 朱宏路DD匝道第二联处置后抗倾覆验算结果

加固后，桥台及联端的支座反力如表3所示。

表3 加固后匝道桥台及过渡墩内侧支座最小支反力值

通过以上计算结果看出，加固后，该匝道桥在四种工况下，均满足桥梁抗倾覆要求，且过渡墩处内侧支座不出现脱空现象，加固措施有效可行。

5 结语

由文中改造前后该匝道桥抗倾覆性能的对比可知，将单点支撑变为双点支撑是解决独柱墩连续箱梁桥抗倾覆稳定性不足行之有效的方法，具体实施方案可根据原桥实际情况灵活设计，以经济可行为原则，不拘一格。

[1] 翁沙羚,辛红升,陈 敏.独柱墩连续箱梁桥横向失稳机理分析与探讨[J].公路交通科技，2012(6)：64-67.

[2] JTG D60—2004，公路桥涵设计通用规范[S].

[3] JTG D62—2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].

Antidumping transformation scheme design of single-column-pier continuous-box girder

Zhang Qin

(ChinaCommunication1stHighwaySurvey&DesignAcademy,Xi’an710000,China)

Taking the highway single-column-pier continuous-box girder engineering of Shannxi province as an example, the paper checks and analyzes the bridge antidumping stability, puts forward the transformation scheme of enlarging horizontal single-column-pier section, and finally points out that: the reinforced bridge meets antidumping demands, and the disengaging phenomenon will not occur in the internal bearing of the transition pier.

single-column-pier bridge, antidumping moment, load, reinforcement scheme

1009-6825(2017)07-0143-02

2016-12-24

张 芹(1985- )，女，工程师

U442.54

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