公路與城市道路橋梁抗傾覆設(shè)計(jì)及運(yùn)營(yíng)管理策略探討

李貴勛 陳明

摘要：本文主要從多角度出發(fā)，分析了影響公路和城市道路橋梁抗傾覆穩(wěn)定的因素，結(jié)合了我國(guó)目前近些年發(fā)生的橋梁傾覆事故情況，對(duì)事故原因加以分析，在此基礎(chǔ)上從設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)管理角度探討橋梁抗傾覆相關(guān)措施。主要目的是為降低公路與城市道路橋梁抗傾覆風(fēng)險(xiǎn)，保證道路運(yùn)營(yíng)安全。

關(guān)鍵詞：道路橋梁;抗傾覆設(shè)計(jì);運(yùn)營(yíng)管理

引言

隨著社會(huì)不斷發(fā)展，各地車輛保有輛越來(lái)越高，為保障道路運(yùn)行順暢，全國(guó)公路及城市道路建設(shè)越來(lái)越快。在此背景下，道路運(yùn)營(yíng)安全也越來(lái)越重要。對(duì)于橋梁設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)管理要求也越來(lái)越高。近年來(lái)，城市高架橋和互通立交越來(lái)越多，橋梁側(cè)翻事故頻頻發(fā)生，對(duì)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全造成了巨大的損失。因此，全面考慮及加強(qiáng)完善橋梁的抗傾覆設(shè)計(jì)計(jì)算，可以提高橋梁運(yùn)營(yíng)的安全性和穩(wěn)定性。本文考慮多個(gè)影響因素，研究橋梁曲線半徑、支承類型、橫向支座間距對(duì)橋梁抗傾覆計(jì)算的影響，為公路和城市橋梁的建設(shè)提供參考，促進(jìn)橋梁的安全運(yùn)行和發(fā)展。

經(jīng)過(guò)分析比對(duì)，發(fā)生事故的橋梁都存在共同的基本特征：橋梁上部梁體結(jié)構(gòu)均為整體式連續(xù)箱梁，橋梁支座布置均采用相同或相近的布置情況，在橋臺(tái)或者交接墩處采用多支座布置，跨中橋墩采用單支座或支座間距較小的雙支座，橋梁整體抗傾覆穩(wěn)定性差，在某些極端情況下，如大件運(yùn)輸、重車行駛在橋梁一側(cè)時(shí)容易引起傾覆事故。

1橋梁抗傾覆性的設(shè)計(jì)方法

《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG3362-2018）4.1.8條對(duì)橋梁抗傾覆設(shè)計(jì)提出了明確的要求，對(duì)于持久狀況下的橋梁結(jié)構(gòu)，上部梁體結(jié)構(gòu)不應(yīng)發(fā)生結(jié)構(gòu)體系的改變，并要滿足不同荷載組合條件下的相關(guān)要求。

第一，橋梁結(jié)構(gòu)在作用基本組合條件下，處于單向受壓的支座要一直處在受壓的狀態(tài)下。

第二，橋梁結(jié)構(gòu)在作用標(biāo)準(zhǔn)組合條件下，整體式截面的簡(jiǎn)支梁和整體式截面的連續(xù)梁的實(shí)際作用效應(yīng)要滿足下列要求：

2橋梁結(jié)構(gòu)抗傾覆計(jì)算影響因素

2.1橋梁曲線半徑的影響

取跨徑組合為3×20m，橋面寬10m，梁高1.5m的現(xiàn)澆連續(xù)箱梁，曲線半徑分別取50m、100m、150m、200m進(jìn)行對(duì)比計(jì)算，箱梁橫向均采用雙支座，橫向支座間距3m。橋梁結(jié)構(gòu)抗傾覆有限元分析模型采用邁達(dá)斯Civil2020建立，并通過(guò)CivilDesigner2020對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表：

可見(jiàn)，橋梁曲線半徑越大，支座越不容易受拉脫空，抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)也越大，橋梁抗傾覆能力越好。當(dāng)橋梁平面線形受限時(shí)，支座在極限狀態(tài)下極易脫離正常受壓狀態(tài)而失效，必要時(shí)需考慮設(shè)置抗拉支座防止支座脫空失效橋梁傾覆。

2.2支承類型的影響

取跨徑組合為3×20m，橋面寬10m，梁高1.5m，平面曲線半徑為150m的現(xiàn)澆連續(xù)箱梁，邊墩設(shè)置雙支座，中墩考慮設(shè)置單支座、雙支座、單支座考慮偏心20cm，雙支座考慮偏心20cm四種情況進(jìn)行對(duì)比分析，橫向支座間距均為3m。采用MIDAS/Civil2020及CivilDesigner2020建立有限元分析模型進(jìn)行分析計(jì)算。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表：

可見(jiàn)，當(dāng)中墩只設(shè)置一個(gè)支座時(shí)，橋梁很容易發(fā)生傾覆。雖然可考慮設(shè)置支座偏心，在一定程度上可提高橋梁的抗傾覆能力，但在極限情況下，橋梁依舊會(huì)有很大的可能性發(fā)生傾覆事故。當(dāng)中墩設(shè)置雙支座時(shí)，橋梁的整體抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)顯著增大，雖然也有支座受拉的情況，但通過(guò)合理設(shè)置支座偏心可很好的規(guī)避這個(gè)問(wèn)題。因此，整體式曲線梁橋應(yīng)謹(jǐn)慎設(shè)置單支座支承或避免設(shè)置單支座支承。

2.3橫向支座間距的影響

取跨徑組合為3×20m，橋面寬10m，梁高1.5m，平面曲線半徑為150m的現(xiàn)澆連續(xù)箱梁，箱梁橫向均采用雙支座，支座間距分別取2.5m、3m、3.5m、4m進(jìn)行對(duì)比計(jì)算。采用MIDAS/Civil2020及CivilDesigner2020建立有限元分析模型進(jìn)行分析計(jì)算。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表：

可見(jiàn)，對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)支座的間距取值越大，處在同一個(gè)墩位處的兩個(gè)橋梁支座的反力值越接近，越不容易發(fā)生橋梁支座脫空失效的情況，抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)越大，橋梁越穩(wěn)定。在設(shè)計(jì)中應(yīng)按需求合理布置支座間距，綜合考慮多方面因素后盡可能加大橫向支座間距，保障橋梁運(yùn)營(yíng)安全。

3運(yùn)營(yíng)管理措施

在實(shí)際道路運(yùn)營(yíng)中，大件運(yùn)輸不規(guī)范、大貨車超限超載問(wèn)題也還存在。對(duì)于抗傾覆穩(wěn)定性差的橋梁，極限情況下傾覆風(fēng)險(xiǎn)也比較大。所以在道路運(yùn)營(yíng)管理工作中，可以對(duì)既有橋梁中高傾覆風(fēng)險(xiǎn)橋梁做出篩選，通過(guò)合理改造措施提高橋梁本身抗傾覆穩(wěn)定性。大件運(yùn)輸車輛通行前，做出合理可靠的通行性預(yù)驗(yàn)算，并制定大件運(yùn)輸專業(yè)護(hù)送方案。加強(qiáng)駕駛員的安全培訓(xùn)和通行橋梁風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)能力培訓(xùn)。運(yùn)營(yíng)管理單位加強(qiáng)對(duì)大車、重車、超限車的管理，杜絕違規(guī)超載超限現(xiàn)象發(fā)生。

4結(jié)語(yǔ)

城市化步伐不斷加快，城市公路、道路和橋梁的質(zhì)量越來(lái)越受到重視。根據(jù)高速公路、城市道路橋梁的抗傾覆研究，不斷提升道路橋梁的抗傾覆能力，文章對(duì)設(shè)計(jì)中支座布置進(jìn)行了不同工況的計(jì)算分析比較，以此來(lái)對(duì)設(shè)計(jì)工作提供依據(jù)。并提出道路運(yùn)營(yíng)管理方面的措施以此來(lái)降低橋梁抗傾覆的能力。

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