公路与城市道路桥梁抗倾覆设计及施工

公路与城市道路桥梁抗倾覆设计及施工

沙朋

身份证号：610602198607130051

摘要：首先总结了公路与城市道路桥梁的受力特点及倾覆影响因素，随后分析了公路与城市道路单点支撑改多点支撑、上部结构压重、联端处上下部结构间设置拉杆、设置抗拉支座等方案在公路与城市道路桥梁加固中的应用，最后依托某公路与城市道路桥梁倾覆案例，用有限元软件Midas/civil建立了三维实体计算模型，明确了公路与城市道路桥梁的倾覆过程及加固效果，供同类工程参考。

关键词：公路与城市；道路桥梁；抗倾覆设计；施工

引言

公路与城市道路桥梁因结构轻巧、桥下通透等优势，在高速公路匝道桥及城市桥梁中较多采用，此类桥梁上部大多为普通钢筋混凝土或预应力混凝土连续箱梁。但随着公路与城市道路桥型的广泛应用，梁体滑移、侧翻、整体倾覆、支座脱空等问题较频繁出现，已经严重危及桥梁结构的安全稳定运行。公路与城市道路桥梁在墩顶空间限制下，一般采用单支点支撑形式，即便是采用双支座，支座间距也较小，这种设计不利于汽车偏载、超载作用下桥梁结构的横向抗倾覆稳定。鉴于此，本文基于现行规范中所规定的公路与城市道路桥梁横向倾覆稳定验算方法，对公路与城市道路桥梁抗倾覆验算及抗倾覆设计展开深入分析，以期为此类桥梁结构倾覆稳定提供参考。

1公路与城市道路桥梁受力特点及倾覆影响因素

1.1公路与城市道路桥梁受力特点

根据平面线形的不同，公路与城市道路桥梁包括直线型和曲线型，两种类型的公路与城市道路桥梁受力差别很大。直线型公路与城市道路桥梁在自重、汽车荷载等对称荷载的作用下，一般不会出现扭转。然而，对于曲线型公路与城市道路桥梁，由于主梁的受力的复杂性和复杂性，在对称荷载和非对称荷载作用下更容易发生扭转现象。荷载作用下主梁会产生弯矩，由于存在曲率半径，桥梁内外侧的竖向变形不一致，引起主梁扭转变形和挠曲变形，两种变形会相互耦合且相互影响。公路与城市道路桥梁跨径越大，曲率半径越小，主梁的弯-扭耦合作用越明显。公路与城市道路曲线型桥梁的主梁重心线和形心线不重合，扭矩会影响主梁的应力分布，使得主梁内外侧支座反力差值较大。随着道路交通量逐渐增大，超载汽车也越来越多，超载汽车会导致主梁产生更大的扭转变形，使支座受力偏差过大，出现一侧支座受压、一侧支座受拉现象，甚至造成支座脱空。桥墩属于受压构件，在对称荷载作用下，一般是处于轴心受压状态。而对于曲线型公路与城市道路桥梁，即使在对称荷载作用下，墩仍处于偏心受压，此时墩的长细比是影响其稳定性的关键。公路与城市道路越高，尺寸越细，越容易产生偏心受压破坏。

1.2公路与城市道路桥梁倾覆影响因素

桥台处偏桥梁曲线外侧的支座和跨中桥墩上支座中心的连线定义为抗倾覆线，作用在抗倾覆线外侧的荷载为倾覆荷载，作用在抗倾覆线内侧的荷载为抗倾覆荷载。公路与城市道路桥梁倾覆破坏的根本原因就是偏载过大导致主梁转动，从而产生主梁倾覆、桥墩侧倾或偏压破坏、盖梁的破坏和支座滑出等倾覆破坏形式。桥梁弯曲的程度（用圆心角表示）是影响公路与城市道路梁桥倾覆的核心因素。公路与城市道路桥梁的圆心角是指桥梁跨度与曲率半径的比值。在公路与城市道路桥梁跨度相同的条件下，曲率半径越小，圆心角越大，桥梁弯曲程度越大，受力越不利，倾覆的可能性越大。

2公路与城市道路桥梁抗倾覆设计

该公路与城市道路桥梁主梁高1.5m，上部为预应力混凝土箱梁结构，下部为独柱基础。顶底板设计宽度分别为14.2m和6.5m，采用公路-Ⅰ级荷载。结合现行规范及类似工程加固实践，提出以下设计思路。公路与城市道路桥梁支承方式包括单支座、双支座、墩梁固结等，不同支承方式下各支座反力变动趋势不尽相同。根据对变化趋势的分析可知，不同支承方式下支座反力变化趋势明显，且基本满足桥梁抗倾覆设计及规范要求；在两侧支墩支承方式及约束条件相同的情况下，中墩支承反力具有基本一致的变动趋势，原结构（即单支座）倾覆力矩较大，稳定力矩和抗倾覆稳定系数最小，表明原结构存在失稳倾覆的可能。而采用双支座及梁墩固结支承方式后，倾覆力矩减少，而稳定力矩与抗倾覆稳定系数值均增大。各种支承方式下抗倾覆稳定系数取值并不相等，取值最大的是梁墩固结形式，最小的是单支座形式。主要原因在于，梁墩固结形式使桥梁连接稳定性明显提升，结构受力性能也明显改善，抗倾覆性能增强。

结语

综上所述，本文应用有限元分析方法对高速公路公路与城市道路匝道桥上部结构展开横向抗倾覆稳定验算，并有针对性地提出了支座抗倾覆加固方法。对于设计阶段并未考虑抗倾覆稳定的公路与城市道路桥梁而言，必须按照现行规范和工程实际展开结构抗倾覆验算，以保证桥梁结构安全稳定运行；公路与城市道路桥梁稳定性分析不能只停留在桥梁上部结构，而应将上部主梁、支座及下部墩柱视为承受行车荷载、温度荷载等的整体，在分析过程中尽可能构建整体模型。总之，为保证公路与城市道路桥梁结构的稳定运行，必须在关注其抗弯、抗剪承载力和横向稳定性验算的基础上，充分考虑其空间受力性能和抗倾覆能力。

参考文献

[1] 袁敏.公路与城市道路桥梁抗倾覆评估及加固设计探讨[J].交通世界 ，2022（10）：123-124.