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公路独柱墩桥梁抗倾覆研究综述

交通运输工程学报 2022年第6期22卷 46-66页

作者：周勇军王业路赵煜薛宇欣韩智强长安大学公路学院陕西西安710064 长安大学旧桥检测与加固技术交通运输行业重点实验室陕西西安710064 太原科技大学车辆与交通工程学院山西太原030024

为了促进公路独柱墩桥梁的可持续发展,总结了国内外典型桥梁倾覆事故,并从桥梁倾覆破坏机理、倾覆稳定性影响因素和抗倾覆控制方法3个方面系统梳理了公路独柱墩桥梁在抗倾覆领域的研究现状,强调了超载对桥梁结构安全威胁的严重性、倾覆... 详细信息

为了促进公路独柱墩桥梁的可持续发展,总结了国内外典型桥梁倾覆事故,并从桥梁倾覆破坏机理、倾覆稳定性影响因素和抗倾覆控制方法3个方面系统梳理了公路独柱墩桥梁在抗倾覆领域的研究现状,强调了超载对桥梁结构安全威胁的严重性、倾覆问题复杂性及紧迫性。研究结果表明:桥梁倾覆事故多由超载车辆偏载行驶诱发,这些独柱墩桥梁存在“强弯弱倾”现象;汽车荷载对桥梁的弯矩、剪力和扭矩效应影响不同,亟须建立一套适用于桥梁抗倾覆分析的重型汽车荷载计算标准;不同桥梁发生倾覆破坏的模式及相应的荷载最不利状态各不相同,明确桥梁不同破坏模式下的倾覆轴力学模型对倾覆最不利状态演化至关重要,尚需在倾覆轴力学模型和倾覆最不利状态领域开展更为深入的研究工作;温度、预应力、收缩徐变和基础变位因素耦合作用下的桥梁倾覆机理仍不清晰;采用反力最不利状态描述桥梁的倾覆极限状态,割裂了倾覆效应与扭矩特性的力学联系;建议以可靠度理论为基础,结合倾覆破坏模式及合理倾覆轴力学模型来完善抗倾覆控制计算方法,进一步降低公路独柱墩桥梁安全运营风险;在保持一定抗倾覆安全冗余度和注重桥梁监控与维护的前提下,加强治超限载管理是防止该类事故发生的根本途径。

关键词：桥梁工程独柱墩倾覆研究综述倒塌机理倾覆轴计算方法

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箱形截面直线桥及曲线桥抗倾覆稳定性分析

桥梁建设 2014年第3期44卷 69-74页

作者：曹景刘志才冯希训天津市市政工程设计研究院天津300051

针对箱形截面梁桥的抗倾覆稳定性问题,为研究目前设计中常用的几种抗倾覆验算荷载及其合理性,基于力学原理,推导了直线桥及曲线桥的抗倾覆稳定系数计算公式,并提出了适用于设计的简化公式,将所推导的计算公式用于实桥设计中。结果表明:... 详细信息

针对箱形截面梁桥的抗倾覆稳定性问题,为研究目前设计中常用的几种抗倾覆验算荷载及其合理性,基于力学原理,推导了直线桥及曲线桥的抗倾覆稳定系数计算公式,并提出了适用于设计的简化公式,将所推导的计算公式用于实桥设计中。结果表明:公路-Ⅰ级荷载用于抗倾覆稳定性验算是偏小的,宜采用5m间距55t密排重车车队;加大连接墩的支点间距可提高直线桥的抗倾覆稳定性;随着弯曲半径的逐步减小,曲线桥抗倾覆稳定系数逐步提高,桥越弯越不容易整体倾覆;大半径曲线梁桥的抗倾覆能力最差,其次是直线桥,最后是小半径曲线梁桥。

关键词：直线桥曲线桥箱形梁抗倾覆验算荷载倾覆轴计算公式

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弯梁桥抗倾覆性能的有机玻璃模型试验与分析

弯梁桥抗倾覆性能的有机玻璃模型试验与分析

作者：熊文亮福州大学

学位级别：硕士

随着我国交通事业的不断发展以及城市化进程不断加快,越来越多为适应道路线形变化的弯梁桥被建造。近些年,全国多次出现了独柱墩弯梁桥的整体倾覆事故,造成了重大经济损失和极其恶劣的社会反响。本文以2015年发生倾覆事故的粤赣高速公... 详细信息

随着我国交通事业的不断发展以及城市化进程不断加快,越来越多为适应道路线形变化的弯梁桥被建造。近些年,全国多次出现了独柱墩弯梁桥的整体倾覆事故,造成了重大经济损失和极其恶劣的社会反响。本文以2015年发生倾覆事故的粤赣高速公路匝道桥为基准桥,采用正交试验方法设计了模型试验的缩尺有机玻璃模型,结合ANSYS数值模拟分析了弯梁桥的抗倾覆性能。本文主要研究内容和成果如下:（1）通过3座有机玻璃模型的正交试验,得到了弯梁桥竖向位移、应变、支反力随着车辆荷载逐级增加直至发生倾覆时的变化规律。弯梁桥发生倾覆时,各测点应变都远远小于极限应变,即弯梁桥倾覆状态可近似看作是上部结构的刚体转动。（2）通过建立的试验样本有限元模型,对比分析数值分析与试验结果,探讨弯梁桥实体模型数值模拟方式合理性,为有限元软件中模拟的准确性提供参考。（3）基于试验结果与有限元计算结果,通过极差与方差分析,发现弯梁桥倾覆的主要影响因素中:中墩预偏心对弯梁抗倾覆性能影响最显著,其次是车辆间距,再次是梁端支座间距,最后是曲率半径。（4）基于试验结果和有限元分析结果的进一步研究,推定了弯梁桥的倾覆轴形式,即为通过外侧支座的圆弧,并基于该倾覆轴线的形式,推导了有效的抗倾覆稳定系数公式。为了便于应用,本文进一步给出了简化的抗倾覆稳定系数计算公式,并确定了临界的稳定系数。（5）基于以上研究,探讨了上部结构质量偏心方法与调整中墩支座预偏心和联端支座间距方式对弯梁桥抗倾覆稳定性的影响,研究结果表明:增加内侧腹板厚度、采用非对称栏杆布置及设置中墩预偏心都能明显提高弯梁桥的抗倾覆稳定系数,增加端支座间距具有一定的效果,但不如前面三种方式明显。

关键词：有机玻璃模型试验数值模拟倾覆轴抗倾覆稳定系数抗倾覆措施

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现役独柱墩桥梁横向抗倾覆性能分析

现役独柱墩桥梁横向抗倾覆性能分析

作者：朱汉兵长安大学

学位级别：硕士

随着城市车流量的日益增加,在超载大货车偏载行驶的情况下,全国已经发生多起独柱墩桥梁整体坍塌事故。本文以实际工程为背景,借助有限元软件Midas建立不同桥梁跨径、桥梁跨数、桥梁曲率半径、中墩支座偏心值来分析独柱墩桥梁最不利倾覆... 详细信息

随着城市车流量的日益增加,在超载大货车偏载行驶的情况下,全国已经发生多起独柱墩桥梁整体坍塌事故。本文以实际工程为背景,借助有限元软件Midas建立不同桥梁跨径、桥梁跨数、桥梁曲率半径、中墩支座偏心值来分析独柱墩桥梁最不利倾覆轴线的选取,并得出上述影响因素对独柱墩横向稳定系数的影响规律,同时又对独柱墩纵向单车过桥最大荷载进行了探讨。本文的研究成果对提高已建独柱墩桥梁的使用寿命与安全系数,对桥梁结构安全运营具有重要的理论价值和现实意义。本文主要内容如下:（1）对不同桥型进行理论与模型论证得出:直线桥梁联端外侧支座连线即为桥梁上部结构倾覆轴线;曲线桥梁联端外侧支座连线以外不存在其它中墩支座时,则桥梁两联端外侧支座连线即为唯一的倾覆轴线;曲线桥梁联端外侧支座连线以外存在中墩支座时,则跨中相邻两支座连线为最不利倾覆轴线;（2）通过有限元模型建立不同桥梁跨径、桥梁曲率半径、中墩支座偏心值进行抗倾覆稳定性分析,得出在相同条件下,曲线桥梁随着曲率半径的增大,抗倾覆稳定系数先减小后增大;稳定系数随着跨径的增大而增大;适当增加中墩支座偏心可以增强独柱墩桥梁横向稳定性;（3）借助工程实例进行纵向单车过桥最大荷载分析,为现役独柱墩桥梁运营阶段提供相关借鉴;（4）以略阳互通式立交匝道2号桥为工程背景进行了横向抗倾覆稳定性能与纵向单车过桥最大荷载分析,提出纵向单车限载相关建议。

关键词：独柱墩倾覆轴单车限载抗倾覆稳定性

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支座布置形式对曲线梁桥抗倾覆能力的影响

中外公路 2015年第5期35卷 197-200页

作者：王文龙吴海军董壮壮重庆交通大学土木建筑学院重庆市400074 重庆水利水电职业学院

目前,在箱梁抗倾覆研究中,主要以选定倾覆轴来计算抗倾覆系数,从而验算梁桥横向稳定性。该文分析比较了各国规范关于桥梁抗倾覆设计的有关规定,对于工程中常见的曲线箱梁不同支座布置形式进行分析,并选取4跨等跨布置的曲线梁桥,对其不... 详细信息

目前,在箱梁抗倾覆研究中,主要以选定倾覆轴来计算抗倾覆系数,从而验算梁桥横向稳定性。该文分析比较了各国规范关于桥梁抗倾覆设计的有关规定,对于工程中常见的曲线箱梁不同支座布置形式进行分析,并选取4跨等跨布置的曲线梁桥,对其不同荷载工况下产生的支座反力进行研究,得出不同支座布置情况下其抗倾覆能力的大小。

关键词：曲线梁桥支座布置形式抗倾覆倾覆轴支反力

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浅析独柱曲线梁桥稳定性及抗倾覆对策

城市道桥与防洪 2021年第8期 152-155,M0015页

作者：王紫玉北京市市政工程设计研究总院有限公司北京市100082

伴随独柱曲线梁桥的广泛应用,其自身病害也多向发展。目前,桥梁稳定问题已经引起了社会和越来越多结构设计者的重视。通过对独柱曲线梁桥的受力特点和病害形态进行剖析,并结合具体算例进行计算分析,总结出影响独柱曲线梁桥稳定的各种因... 详细信息

伴随独柱曲线梁桥的广泛应用,其自身病害也多向发展。目前,桥梁稳定问题已经引起了社会和越来越多结构设计者的重视。通过对独柱曲线梁桥的受力特点和病害形态进行剖析,并结合具体算例进行计算分析,总结出影响独柱曲线梁桥稳定的各种因素,并提出相应的解决对策,打造出合理的支承体系,从而为今后此类桥梁的设计提供一些参考和借鉴。

关键词：独柱曲梁稳定性分析倾覆轴模型比对

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独柱墩连续弯梁桥抗倾覆稳定性分析

工程建设 2020年第3期52卷 28-32页

作者：虢玉标南吉锋唐焱陈艳良中国市政工程中南设计研究总院有限公司湖北武汉430010 中冶长天国际工程有限责任公司市政建筑工程公司湖南长沙410205

以某互通式立交匝道独柱墩连续弯梁桥为背景,分别采用新规范(《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》)中提出的方法及基于刚体平衡的倾覆轴算法进行抗倾覆稳定性分析,进而建立多个有限元模型,探究平曲线半径、支座横向间距和边... 详细信息

以某互通式立交匝道独柱墩连续弯梁桥为背景,分别采用新规范(《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》)中提出的方法及基于刚体平衡的倾覆轴算法进行抗倾覆稳定性分析,进而建立多个有限元模型,探究平曲线半径、支座横向间距和边中跨比等因素对该类桥型抗倾覆稳定性的影响规律。结果表明:采用新规范算法更为安全;增大平曲线半径、增大边支座横向间距和提高边中跨比均能提高独柱墩曲线梁桥的抗倾覆性能。

关键词：独柱墩曲线梁桥抗倾覆稳定系数倾覆轴曲线半径支座横向间距边中跨比

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城市独柱墩曲线梁桥抗倾覆稳定性分析

城市独柱墩曲线梁桥抗倾覆稳定性分析

作者：董学智广东工业大学

学位级别：硕士

随着我国经济的快速发展,城市的交通系统面临着巨大的压力。受城市空间以及道路周围地形、地貌等因素的影响,城市立交桥和高架桥成为了缓解繁忙交通路段拥堵现状的一种有效措施。城市桥梁建设中,独柱墩连续梁桥结构形式轻巧,桥下通透性... 详细信息

随着我国经济的快速发展,城市的交通系统面临着巨大的压力。受城市空间以及道路周围地形、地貌等因素的影响,城市立交桥和高架桥成为了缓解繁忙交通路段拥堵现状的一种有效措施。城市桥梁建设中,独柱墩连续梁桥结构形式轻巧,桥下通透性良好,视野开阔,同时易适应地形,能使整体结构与周围环境达到协调一致,因而被广泛应用于城市重要交通枢纽立交桥梁的匝道部分。相较于直线桥梁,曲线梁桥的受力更为复杂,“弯扭”耦合的作用导致此类结构桥梁发生了多起梁体倾覆事故,给人民的生命财产带来了巨大损失,给社会造成了负面影响。现行公路桥涵相关规范未对桥梁上部结构的抗倾覆稳定性计算做具体指导,广大设计者多是参考直线梁桥的经验进行曲线梁桥的设计,存在安全隐患。鉴于此,对曲线梁桥的受力特点,尤其是独柱墩曲线梁桥抗倾覆稳定性的研究具有重要的理论意义、工程应用价值和巨大的社会经济效益。本文针对城市独柱墩曲线梁桥的受力特点,结合实际工程,借助Midas Civil有限元分析,对影响独柱墩曲线梁桥上部结构抗倾覆稳定性的因素做具体探讨分析,主要内容如下：(1)分析总结曲线梁桥的受力特点,概述曲线梁桥的计算理论以及有限元分析方法,阐述曲线梁桥稳定性问题的研究意义及研究现状。(2)借鉴相关规范,介绍曲线梁桥的抗倾覆稳定性系数及计算方法,借助Midas Civil有限元分析软件,结合实际工程对曲线梁桥的横向稳定性进行具体分析,探讨翘曲与倾覆两种横向稳定性问题。(3)结合工程实际,探讨了独柱墩连续箱梁桥倾覆轴线的确定方法,并与相关规范征求意见稿提出的指导方法作对比分析。(4)探讨了独柱墩曲线连续梁桥抗倾覆稳定系的影响因素,借助Midas Civil有限元分析软件,结合实际工程项目,主要针对曲率半径、桥宽、跨径联长、支座布置、预偏心和汽车荷载进行分析研究,探讨其对抗倾覆稳定性的影响。

关键词：城市立交桥独柱墩曲线梁桥倾覆轴抗倾覆稳定性

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混凝土箱梁桥抗倾覆性能与增强措施研究

混凝土箱梁桥抗倾覆性能与增强措施研究

作者：王文龙重庆交通大学

学位级别：硕士

随着我国交通的不断发展,截止到2014年底,我国已建75.71万座桥梁,达到世界领先水平。桥梁不仅使得道路跨越江河湖海成为现实,而且为城市道路的互通立交带来了便利,对道路通畅起着至关重要的作用。在我国所建设的桥梁中,箱型梁桥是应用... 详细信息

随着我国交通的不断发展,截止到2014年底,我国已建75.71万座桥梁,达到世界领先水平。桥梁不仅使得道路跨越江河湖海成为现实,而且为城市道路的互通立交带来了便利,对道路通畅起着至关重要的作用。在我国所建设的桥梁中,箱型梁桥是应用非常广泛的桥型,其主要特点是抗扭刚度大,而且外形美观,线条流畅,视觉效果好,非常适用于位于小半径曲线上的城市高架桥或互通匝道桥。然而,近年来桥梁事故多发,多起箱梁桥横向倾覆事故引起社会较大反响,越来越多的工程师与学者开始分析事故发生的原因,希望能够最大限度地防止事故的再次发生。本文介绍了箱梁桥的发展及近年来梁桥抗倾覆的研究现状,分析了国内外规范的相关规定,并借助工程实例对桥梁在各种情况下抗倾覆性能的变化规律及影响因素进行了分析。主要研究工作如下:①对国内外规范(国内公路、市政规范、美国AASHTO规范以及英国BS 5400规范等)中关于抗倾覆验算的相关规定进行了分析,讨论了国内外规范对梁桥抗倾覆规定的发展历程,计算比较了各规范中相关验算荷载的水平,探讨了基于相关规范设计荷载的抗倾覆计算安全性差异。②分析了相关弯梁桥的受力特点,指出了影响桥梁抗倾覆能力的主要参数,包括桥梁的曲率半径、桥梁跨数、支座布置形式等;讨论了抗倾覆验算时倾覆轴的选取原则;参考规范中抗倾覆验算公式,解析出桥梁各参数变化下的抗倾覆系数相关关系,并借助MATLAB编程,研究了桥梁各参数改变对桥梁抗倾覆能力的影响规律,并进行了实桥算例的验证分析。③借助于Midas/Civil有限元分析软件,建立基于工程实例的不同参数值下的梁格法模型,分析了曲率半径、桥梁跨数等参数值改变时桥梁抗倾覆能力的变化过程,对桥梁抗倾覆设计及在役桥梁抗倾覆加固提供了参考和借鉴。④基于本文的理论研究与实例分析结果,总结了提高新建桥梁抗倾覆性的设计理念、设计措施及施工注意事项,分析归纳了在役桥梁抗倾覆加固的技术原理及适用性,并进行了实例分析。

关键词：梁桥横向稳定倾覆轴抗倾覆系数加固