现浇箱梁桥抗倾覆稳定性参数敏感性分析

2022-09-27吴代生

北方交通 2022年9期

吴代生

(山东省公路设计咨询有限公司济南市 250102)

0 引言

倾覆桥梁多为匝道桥，除过渡墩采用双支座或多支座外，中间墩部分或者全部采用单支座[1]，加上车辆超载的影响，易造成桥梁倾覆。

国内外对桥梁抗倾覆影响因素的研究较多，根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362—2018)可知，倾覆桥梁的破坏过程会经历两种特征状态，特征状态1为单向受压支座脱空；特征状态2为整联箱梁抗扭支撑失效，发生箱梁翻转等破坏。应根据条文4.1.8规定的两种工况进行抗倾覆分析计算[1]：

(1)在作用基本组合下，单向受压支座始终保持受压状态。即

RGki+1.4RQki>0

其中：RGki为永久作用标准值组合；RQki为失效支座对应最不利汽车荷载的标准值效应。

(2)按作用标准值进行组合时，整体式截面简支梁和连续梁的作用效应应符合下式要求：

式中：kqf为横桥向抗倾覆稳定性系数，取值2.5；∑Sbk,i为使上部结构稳定的效应设计值；∑Ssk,i为使上部结构失稳的效应设计值。

∑Sbk,i=∑RGkili

∑Ssk,i=∑RQkili

式中：li为第i个桥墩处失效支座与有效支座的支座中心间距。

通过工程实例，利用桥梁博士V4.4.0建立桥梁上部现浇预应力混凝土箱梁模型，通过修改支座布置形式、支座横向间距和超载量，分析各参数对桥梁抗倾覆的影响，为类似现浇箱梁桥的抗倾覆验算提供参考。

1 工程实例

1.1 工程概况

京沪高速公路工程莱芜东枢纽A匝道第一联上部结构采用4×25m现浇预应力混凝土连续箱梁；该桥平面位于R=140m的右偏圆曲线上，纵断面位于R=2000m的竖曲线上。桥梁全宽12m，两侧设置SS级混凝土防撞护栏，横向布置3车道，支座横向间距6.8m；下部结构采用双柱式桥墩，布置双支座，支座布置形式见图1[2]。

图1 支座布置图

1.2 建立桥梁博士模型

采用桥梁博士V4.4.0建立有限元模型，现浇箱梁按A类预应力混凝土构件设计，全桥共计122个节点，121个单元，成桥阶段模型见图2。

图2 成桥阶段桥梁模型

1.3 参数的选择

荷载类型选择公路-I级，横向布置为(-5，5，3)，在运营阶段进行抗倾覆验算，最不利失稳效应算法采用最不利合计，抗倾覆定义如表1。

表1 抗倾覆定义表

1.4 计算结果

1.4.1支座脱空验算

支座脱空验算见表2。

表2 支座脱空验算

1.4.2结构抗倾覆验算

2 支座布置对现浇箱梁抗倾覆稳定性的影响

2.1 2#墩支座为固定单支座

2.1.1支座布置

2#墩支座仅采用固定单支座，其他桥墩支座布置形式仍同图1。

表3 结构抗倾覆验算

2.稳定效应采用桥梁博士V4.4.0中2018规范08a恒载标准值组合，失稳效应采用桥梁博士V4.4.0中2018规范08b活载标准值组合。

2.1.2结构抗倾覆验算

结构抗倾覆验算见表4。

表4 结构抗倾覆验算

2.2 中间墩支座为单支座

2.2.1支座布置

1#桥墩和3#桥墩采用单向活动的单支座，2#桥墩采用固定单支座，0#桥台和4#桥墩支座形式同图1。

色度作为柠檬果醋的外在因素，很大一部分影响着柠檬果醋的售卖。对表3进行数据处理，计算得出ΔE21=2.01，ΔE32=0.22。可知酿造2个月的柠檬果醋较1个月的柠檬果醋的色差严重，而酿造3个月的样品较2个月的样品的色差可忽略不计。由此可推断出酿造时间超过3个月后，柠檬果醋的色度将不再有大幅度改变。可得柠檬果醋的L值随发酵时间的增加有递增趋势且趋于平稳，即亮度值不断增加，产品更加鲜艳。

2.2.2结构抗倾覆验算

结构抗倾覆验算见表5。

表5 结构抗倾覆验算

2.3 比较分析

图3 抗倾覆系数与支座布置类型关系图注：图中横坐标1代表所有支座均采用双排支座，2代表仅2#墩采用单支座，3代表中间墩均采用单支座。

由图3可知：当仅2#墩支座采用单支座时，抗倾覆系数陡降，右倾系数下降83%，左倾系数下降79.2%；当中间支座均改为单支座后，与仅2#墩支座改为单支座相比，抗倾覆系数下降稍有减缓，右倾系数下降81.3%，左倾系数下降77.9%。由此可知，双支座的数量对桥梁抗倾覆影响巨大，但中间墩均采用单支座时在公路-I级荷载作用下抗倾覆稳定性系数均满足规范要求。