桥梁结构抗倾覆计算分析与防控措施

殷 涛， 丁 楠， 张 龙

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司;公路交通节能环保技术交通运输行业研发中心,安徽 合肥 230088)

0 引 言

2007年以来,我国发生了多起桥梁倒塌倾覆事故,桥梁的稳定性和安全性越来越受到重视。通过对倾覆形式和原因的分析,倒塌原因主要有三种[1]:

(1) 下部结构破坏,上部结构保持完好。在极端事件下(例如地震、车辆撞击等),下部结构破坏,上部结构支承失效,引起倒塌。

(2) 上部结构强度破坏。荷载作用下,上部结构因强度不足发生破坏,造成倒塌。

(3) 下部结构完好,上部结构倾覆破坏。

其中,由于车辆超重和桥梁支座设置不合理导致上部结构倾覆破坏,没有明显征兆,猝然发生极其危险,需要严格控制。

1 桥梁抗倾覆计算方法

倾覆现象可以描述为,桥梁上部结构在超重车辆偏载作用下产生的失稳倾覆力矩超过结构恒载的稳定力矩,支座反力重新分布,部分支座脱离正常的受压状态,支承体系不再提供有效约束,上部结构绕倾覆轴线发生旋转,最终形成结构扭转大变形,横向失稳垮塌,支承约束体系破坏的现象。

桥梁的倾覆过程中先后有两个特征状态[2]，如图1所示:

图1 典型破坏过程

(1) 某一单向受压支座开始脱空。

(2)箱梁的抗扭倾覆的支承体系全部失效。

在倾覆的第二特征状态中,结构变形不再符合小位移的假定,存在几何非线性影响。

对于墩梁固结的箱梁,在移动偏载的作用下,主梁处于弯剪扭的复杂状态,墩梁固结处桥墩处于偏压状态,其破坏极限是由箱梁和固结处桥墩的承载能力和受压稳定性共同控制。……