浅析桥梁倾覆力矩的影响因素

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翻新时间：2023-06-16

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浅析桥梁倾覆力矩的影响因素

【摘要】本文根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2012征求意见稿）中对于采用整体式断面的中小跨径桥梁抗倾覆验算方法对倾覆力矩和稳定效应的构成做出分析，对于支座间距和恒载对抗倾覆性能的影响因素做出分析并获得结论

【关键词】抗倾覆稳定系数；支座间距；抗倾覆验算；恒载

随着近年来国内对桥梁抗倾覆验算的研究逐步深入，原有（JTG D62-2012征求意见稿）抗倾覆验算方法在使用中的合理性也应逐步深入推敲，桥宽与支座间距比如何影响桥梁的抗倾覆性能，恒载是否恒为稳定效应，本文通过分析以上两个因素在桥梁抗倾覆验算中的直接影响获得对抗倾覆稳定验算理论的进一步认识。

1、现有抗倾覆稳定性验算方法

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（征求意见稿）4.1.10条规定：

采用整体式断面的中小跨径梁桥应进行上部结构抗倾覆验算。上部结构的抗倾覆稳定系数应满足下式要求：

式中 ―抗倾覆稳定系数；

―使上部结构倾覆的汽车荷载（含冲击作用）标准值效应；

―使上部结构稳定的作用效应标准组合。

在作用标准值组合（汽车荷载考虑冲击作用）下，单向受压支座不应处于脱空状态。

对于正交桥梁、斜交角30度以内的斜交桥梁，倾覆轴线为位于箱梁桥中心线同侧的桥台支座连线，箱梁桥的抗倾覆稳定系数为：

式中 ―成桥状态时各个支座的支反力；

―各个支座到倾覆轴线的垂直距离；

―桥梁结构冲击系数；

―车道荷载中均布荷载；

―车道荷载中集中荷载；

―倾覆轴线与横向加载车道围成的面积；

―横向加载车道到倾覆轴线垂直距离的最大值。

2、恒载与支座对抗倾覆性能的影响因素

现以3×25m直线连续箱梁桥按讨论稿4.1.10条的抗倾覆安全系数计算方法进行验算，假设箱梁为匀质材料并且简化箱梁截面为矩形以便于分析计算，其横断面如图1所示。

=8.7>2.5，满足抗倾覆要求。

①局部恒载的倾覆效应

Kqf==2.97>2.5

对比前后两种算法可知，前者算法放大抗倾覆系数，算法不安全，恒载的倾覆效应应予以考虑。

②支座间距引起力臂的变化

当其它同等条件不变时，假设支座

一、二与箱梁中心线间距同时减小Δx，即支座间距为4-2Δx，则汽车荷载产生的倾覆力矩Ssk由原来的Qe增加为Q（e+Δx），恒载产生的倾覆力矩由增加为），而抵抗倾覆力矩Sbk则由原来减少为，由此可见，其它同等条件不变，当支座间距减小时直接引起倾覆和抵抗倾覆的力臂变化，使倾覆力矩Ssk增大，同时Sbk减小，造成Kqf减小，桥梁的抗倾覆能力降低。

3、结论

①抗倾覆轴线的位置使局部恒载作为倾覆效应不能忽略，建议新《桥规》出台对该因素予以考虑

②支座间距直接影响到倾覆和稳定效应力矩的力臂大小，该因素与箱梁悬臂长度或箱底宽度决定力臂大小属于同类影响因素

③已有研究表明桥宽与支座间距比大于2.5的独柱墩尤其是直线桥梁抗倾覆稳定性能较差，对现有桥梁抗倾覆性能验算时应特别注意

④大量研究说明支座脱空作为桥梁横向稳定的判别条件存在片面，除超重偏载产生过大的倾覆力矩外，多数倾覆事故中墩柱受到水平推力而发生压弯破坏是独柱墩桥梁在超重偏载作用下发生垮塌的另一直接原因。

4、结束语

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（征求意见稿）4.1.10条规定的抗倾覆验算方法作为征求意见稿现阶段存在问题在所难免，相信国内各地的使用中对于抗倾覆验算均会有各种更深入的认识，本文主旨在于提出个人的一点浅见，文中的理论尚需进一步验证，同时期待新的验算方法及早出台，以确保合理、科学的抗倾覆验算方法。