橋梁抗傾覆計(jì)算分析及對(duì)策措施

鄧雪峰 吳臻旺 張?jiān)?/p>

摘要：通過(guò)對(duì)近年來(lái)全國(guó)發(fā)生的幾起橋梁側(cè)翻事故進(jìn)行案例分析，結(jié)合本地一些重要點(diǎn)位橋梁的抗傾覆計(jì)算分析結(jié)果，分析原因，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，提出防治對(duì)策措施。為既有橋梁的加固整治和新建橋梁的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：城市橋梁； 抗傾覆； 計(jì)算分析； 對(duì)策措施

中圖分類號(hào)：U447文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0引言

近年來(lái)，全國(guó)陸續(xù)發(fā)生幾起橋梁側(cè)翻事故，造成重大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，社會(huì)影響大，群眾關(guān)注度高。本文旨在通過(guò)對(duì)鄂州大廣高速事故、江蘇無(wú)錫312國(guó)道高架橋坍塌、浙江蕭山高架引橋垮塌事故、廣東粵贛高速大橋傾覆事故、哈爾濱陽(yáng)明灘大橋傾覆事故、“11·26”南京高架橋垮塌事故、內(nèi)蒙古包頭高架橋坍塌事故等進(jìn)行分析，并結(jié)合成都市區(qū)內(nèi)環(huán)路某跨線橋進(jìn)行分析計(jì)算，分析橋梁發(fā)生傾覆事故的主要原因，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。提出設(shè)計(jì)預(yù)防、加寬橋墩、加寬蓋梁、增加連接件等防治對(duì)策措施。為既有橋梁的加固整治和新建橋梁的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供借鑒和參考。最后從橋梁傾覆事故和計(jì)算分析得出在設(shè)計(jì)階段、使用階段、維護(hù)保養(yǎng)、管理層面等方面的重要啟示和思考。

1典型案例分析

通過(guò)對(duì)鄂州大廣高速事故、江蘇無(wú)錫312國(guó)道高架橋坍塌、浙江蕭山高架引橋垮塌事故、廣東粵贛高速大橋傾覆事故、哈爾濱陽(yáng)明灘大橋傾覆事故、“11·26”南京高架橋垮塌事故、內(nèi)蒙古包頭高架橋坍塌事故等進(jìn)行綜合對(duì)比分析（表1）。

通過(guò)對(duì)七座橋梁垮塌事故的初步分析研判，可以得出車輛超載偏載、獨(dú)柱墩單支座、梁體自重較輕等是造成橋梁傾覆垮塌的主要因素。

2橋梁抗傾覆計(jì)算分析

2.1抗傾覆驗(yàn)算方法

根據(jù)JTG 3362-2018《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》第4.1.8條的條文說(shuō)明，發(fā)生傾覆事故的橋梁基本特征為：上部結(jié)構(gòu)采用整體式箱梁，結(jié)構(gòu)體系為連續(xù)梁，上部結(jié)構(gòu)由單向受壓支座支撐；橋臺(tái)或過(guò)渡墩采用雙支座或三支座，跨中橋墩全部或部分采用單支座。在對(duì)各座橋的各聯(lián)進(jìn)行抗傾覆風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)景判定后，選取最具代表性的聯(lián)跨進(jìn)行驗(yàn)算（圖1）。

根據(jù)JTG 3362-2018《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》第4.1.8條［1］，持久狀況下，梁橋不應(yīng)發(fā)生結(jié)構(gòu)體系的改變，并同時(shí)應(yīng)滿足下列規(guī)定。

在作用基本組合下，單向受壓支座始終保持受壓狀態(tài)。

按作用標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行組合時(shí)，整體式截面簡(jiǎn)支梁和連續(xù)梁的作用效應(yīng)應(yīng)符合式（1）的要求。

Sbk.i/Ssk，i≥2.5（1）

具體計(jì)算過(guò)程參照新橋規(guī)第4.1.8條的條文說(shuō)明進(jìn)行。

2.2某跨線橋抗傾覆驗(yàn)算

2.2.1橋梁總體情況

該跨線橋全長(zhǎng)661.02 m，其中橋跨長(zhǎng)度為453.8 m。上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為混凝土連續(xù)彎箱梁橋，分A、B、C、D共4聯(lián)（表2）。

A、B、D聯(lián)跨度均為5×21.8 m，C聯(lián)跨度較大，為（21.8+26.77+26.03+31+21.8） m，因此，選取具有代表性的C聯(lián)箱梁進(jìn)行抗傾覆驗(yàn)算?；炷料淞翰捎弥备拱鍐蜗鋯问医孛?，頂板寬10.0 m，底板寬7 m，兩側(cè)各外挑1.5 m，兩邊跨箱梁中心高度為1.2 m，中間三跨箱梁中心高度為1.3 m。

2.2.2計(jì)算荷載

恒載

一期恒載：結(jié)構(gòu)自重。

二期恒載：防撞欄桿：?jiǎn)蝹?cè)10.23 kN/m；橋面鋪裝：7 cmC40混凝土+防水層+5 cm瀝青混凝土鋪裝。

活載

按照現(xiàn)行城-A級(jí)進(jìn)行計(jì)算。軟件自動(dòng)考慮活載的不利布置。

2.2.3計(jì)算模型

利用Midas軟件建立空間三維桿系模型（圖2）。

2.2.4支座反力

計(jì)算得到結(jié)構(gòu)在恒載支反力和活載作用下最小支反力如圖3、圖4所示。

2.2.5抗傾覆驗(yàn)算

將1-1、6-1作為失效支座，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

將1-2、6-2作為失效支座，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。

C聯(lián)橋梁在基本組合下，1-1、1-2、6-1、6-2出現(xiàn)負(fù)反力，單向受壓支座出現(xiàn)脫空；按作用標(biāo)準(zhǔn)值組合時(shí)抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)為1.12，小于2.5。

綜上，該聯(lián)橋梁抗傾覆穩(wěn)定性不滿足新橋規(guī)要求。建議盡快采取相應(yīng)的處理措施。

3橋梁抗傾覆防治對(duì)策措施［2-4］

3.1設(shè)計(jì)預(yù)防

（1）橋墩設(shè)置多支座，盡量避免設(shè)置單支座橋墩。

（2）偏心荷載較大時(shí)宜設(shè)置門架橋墩，門架橋墩可為主梁提供較大的扭矩以防止傾覆。

（3）鋼箱梁端部壓重，當(dāng)支座反力較小時(shí)可灌注混凝土以避免傾覆。

3.2加寬橋墩

（1）既有橋梁橋墩外包加寬，原墩外表面鑿毛，種植鋼筋后包裹混凝土加寬。

（2）既有橋梁橋墩兩側(cè)增加立柱，新增立柱采用鋼結(jié)構(gòu)并與原橋墩連接為一體。

（3）新增立柱采用鋼結(jié)構(gòu)并與原橋墩連接為一體，與原墩等厚兩側(cè)增加澆筑混凝土。

3.3加寬蓋梁

橋墩增加鋼抱箍蓋梁，蓋梁采用鋼構(gòu)件與橋墩連接采用抱箍。

3.4增加連接件

（1）增加蓋梁同時(shí)增設(shè)連接件，增加蓋梁以拉大支座間距同時(shí)增加連接構(gòu)件。

（2）增加錨固鋼板增設(shè)連接件，在梁體和橋墩上分布增加錨固鋼板作為連接件的基礎(chǔ)。

4結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)橋梁側(cè)翻事故進(jìn)行案例分析、梳理、總結(jié)；部分橋梁抗傾覆計(jì)算復(fù)核，得出在設(shè)計(jì)階段、使用階段、維護(hù)保養(yǎng)、管理層面等方面的重要啟示和思考。

（1）設(shè)計(jì)階段，盡量避免使用獨(dú)柱單支座橋梁結(jié)構(gòu)，不可避免時(shí)，偏載影響應(yīng)考慮充分。

（2）使用階段，超重車輛過(guò)匝道盡量走橋面中央，遇到多輛重車靠橋梁?jiǎn)蝹?cè)排行時(shí)，應(yīng)盡量避免同步過(guò)橋。

（3）維護(hù)保養(yǎng)，匝道橋面單側(cè)打圍施工時(shí)，避免兩輛及以上車輛同時(shí)通過(guò)打圍區(qū)域。

（4）管理層面，加快全面復(fù)查獨(dú)柱單支座橋梁結(jié)構(gòu)，根據(jù)驗(yàn)算結(jié)果從速處理。

參考文獻(xiàn)

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［4］趙牧舟，潘盛山，王吉翀.大跨徑小半徑連續(xù)彎梁橋抗震性能研究［J］.北方交通，2017（5）：1-4.

［作者簡(jiǎn)介］鄧雪峰（1981—），男，碩士，正高級(jí)工程師，從事橋梁隧道及交通規(guī)劃設(shè)計(jì)質(zhì)理管理。