现浇连续箱梁独柱墩桥梁抗倾覆验算计算书

**省国省干线独柱墩桥梁横向抗倾覆稳定性计算书

******桥

横向抗倾覆稳定性计算书

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2020年5月

******桥横向抗倾覆稳定性计算书

1桥梁概况

******桥是上跨主线的一座分离式交叉桥。上部采用2-30m箱型连续梁，下部采用独柱式桥墩、柱式桥台。本桥位于直线上。设计荷载：汽车-超20级，挂车-120，桥面净宽2×净10.75m，单幅桥面组成为0.5m护栏+10.75m净宽+0.75m护栏=12m，另半幅与此幅一样。

上部构造为现浇单箱双室钢筋混凝土连续梁，梁高1.5m，上顶宽12m，下底宽8m。桥台采用双支座，间距7m，桥墩采用单支座，位于梁体中央。

现场桥梁照片

现场桥梁照片

现场桥梁照片

桥型布置图（cm）

桥台断面（cm）

桥墩断面（cm）

梁体横断面（cm）

支座位置（cm）

单幅桥梁支座布置示意图（m）●有效支座O失效支座

2采用的规范及计算依据

（1）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG 3362-2018）；

（2）《公路工程技术标准》（JTG B01-2014）；

（3）《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015）；

3 横向抗倾覆计算原则

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），桥梁横向倾覆失稳过程如下图所示。这类破坏属于承载能力极限状态范畴。

桥梁横向倾覆失稳过程

上图表明桥梁横向倾覆过程存在2个明确特征状态：在特征状态1，箱梁的单向受压支座开始脱离受压；在特征状态2，箱梁的抗扭支承全部失效。采用这两个特征状态作为抗倾覆验算工况。持久状况下，梁桥不应发生结构体系改变，并应同时满足下列规定：

（1）在作用基本组合下，单向受压支座始终保持受压状态；

（2）在作用标准值组合下，整体式截面连续梁的作用效应符合下式要求：

,,bk i qf sk i S k S ∑≥∑ （1）

,bk i Gki i S R l =∑∑ （2）

,sk i Qki i

S R l =∑∑ （3） 式中：qf k ：横向抗倾覆稳定性系数，取qf k =2.5；

,bk i S ∑：使上部结构稳定的效应设计值；

,sk i

S ∑：使上部结构失稳的效应设计值； i l ：第i 个桥墩处失效支座与有效支座的支座中心间距；

Gki R ：在永久作用下，第i 个桥墩处失效支座的支反力，按全部支座有效的支承体系计算确定；

Qki R ：在可变作用下，第i 个桥墩处失效支座的支反力，按全部支座有效的支承体系计算。

特征状态2时的有效支座示意图

4 桥梁横向抗倾覆验算

4.1 有限元模型

采用空间有限元软件桥梁博士 4.1，建立有限元桥梁空间模型，永久作用主要包括自重、二期恒载，可变作用主要是汽车荷载（考虑冲击和离心力），忽略普通（预应力）钢筋对结构刚度的影响，支座采用弹性支承模拟。

有限元模型

有效支座失效支座

桥面净宽为10.75m ，布置车道时发现，在距外护栏0.5m 时布设第一辆车，之后按下图在横断面上布设第二辆车，可达到最大的偏载效果，此时车辆中心距离梁中心分别为4.1m 和1m ，按照现行《公路工程技术标准》（JTG B01-2014）公路Ⅰ级车道荷载进行加载。

车辆布设示意图

4.2 荷载组合

按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG 3362-2018），特征状态1验算时，荷载组合为：1.0×永久作用下支反力+1.4×失效支座对应最不利汽车荷载的标准值效应（偏载）。特征状态2验算时，Gki R 、Qki R 按标准值组合取值，汽车荷载效应按各失效支座对应的最不利布置形式取值。

4.3 验算结果

0左、1中、2左为有效支座，0右、2右为失效支座，倾覆轴线为有效支座的连线。 永久作用下产生的效应是使上部结构稳定的效应，可变荷载作用下产生的效应为使上部结构失稳的效应，依据式（1）～（3）分别提取永久及可变荷载作用下的支座反力及支座中心矩，可以得到抗倾覆力矩和倾覆力矩，进而求得整体箱梁桥的抗倾覆稳定性系数，计算结果详见下表（支座竖向力以向下为正，向上为负）。

5结论

通过抗倾覆性能验算，主要得到以下结论：

1、依据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG 3362-2018）关于抗倾覆性能的计算要求，在规范要求的荷载和荷载组合下，并且 1.0×永久作用标准值效应+1.4×失效支座对应最不利汽车荷载的标准值效应（失稳效应对应并发支反力）的值全部为正数，满足要求。

2、抗倾覆稳定性系数大于2.5，满足规范要求。