文 / 玉環(huán)市公路與運輸管理中心 徐巍

引言

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，全國基礎性建設也得到了不斷的完善，但隨著重型車輛的大量出現(xiàn)及交通量的迅猛增長，對公路橋梁的影響越來越嚴峻。預應力混凝土連續(xù)箱梁在我國城市互通立交匝道上被廣泛應用。

近年來，頻繁出現(xiàn)獨柱墩橋梁的橫向失穩(wěn)傾覆事故，造成多起人員傷亡，對經(jīng)濟造成較大損失。而另一種情況是，由于嚴重超載作用及超載車輛靠一邊行駛，橋梁受偏心荷載作用，導致主梁側(cè)翻至橋底，而側(cè)翻時結(jié)構(gòu)整體性基本完好。事實上，這是一個關于預應力混凝土連續(xù)箱梁應用的課題。

目前，國內(nèi)外已有大量學者對預應力混凝土連續(xù)箱梁的抗傾覆影響因素和破壞機理進行了深入研究。陳彥江等以小半徑曲線梁橋為工程依托，對不同橋梁參數(shù)對抗傾覆能力的影響進行對比分析。

曹景等分別以直線橋和曲線梁橋為工程依托，推導得出兩種橋梁的抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)的計算公式。熊文等以實際工程破壞實例為工程依托，對獨柱墩橋梁的傾覆機理進行深入研究，并對其安全性進行了評價。但是，目前對預應力混凝土梁橋在多種因素影響下的橋梁抗傾覆驗算研究較少。

因此，本文以某三跨預應力混凝土梁橋為工程依托，采用進行有限元分析，以支座沉降、橫向偏位、豎向溫度梯度及二維溫度梯度為變量，對橋梁抗傾覆驗算的影響進行深入研究。

工程簡介

某立交橋上部結(jié)構(gòu)采用跨徑組成為25+30+25m的預應力混凝土連續(xù)箱梁，0、3號臺采用樁柱式橋臺，1、2號墩均采用樁柱式橋墩，其中1、2號墩均為獨柱墩。設計荷載為公路-II級。橋梁正面照如圖1所示。

采用Midas/civil對該三跨連續(xù)箱梁進行有限元建模，主粱采用梁單元進行模擬，不考慮箱梁橫坡，支座與主粱間采用剛性連接，邊界條件同實際支座滑動方向。有限元模型如圖2所示。

基礎變位的影響

豎向沉降

以支座沉降為變量，僅考慮支座沉降對獨柱墩抗傾覆驗算下的狀態(tài)1和狀態(tài)2的影響。本例以各個支座下沉10mm為參數(shù)，對該3跨連續(xù)梁進行獨柱墩驗算，同時對未考慮基礎變位和溫度梯度影響下進行獨柱墩驗算。

橫向偏心

以橫向偏心為變量，僅考慮橫向偏心對獨柱墩抗傾覆驗算下的狀態(tài)1和狀態(tài)2的影響。本例以中間墩柱墩橫向偏心50cm為參數(shù)，對該類橋梁進行獨柱墩驗算。未考慮基礎變位和溫度梯度影響下、僅考慮豎向沉降影響及僅考慮橫向偏心影響下的驗算結(jié)果見表1。

由表1可得，僅在支座沉降影響下進行抗傾覆驗算時，狀態(tài)1橋臺支座反力影響較大，但狀態(tài)2抗傾覆系數(shù)基本不變。因此，支座沉降對狀態(tài)2抗傾覆系數(shù)影響較小。僅在橫向偏心影響下進行抗傾覆驗算時，狀態(tài)1和狀態(tài)2基本不變。因此，橫向偏位對該類橋梁抗傾覆影響較小。

溫度梯度的影響

豎向溫度梯度

以豎向溫度梯度為變量，僅考慮豎向溫度梯度對獨柱墩抗傾覆驗算下的狀態(tài)1和狀態(tài)2的影響。本例以主梁考慮豎向溫度梯度為參數(shù)，對該類橋梁進行獨柱墩驗算。

二維溫度梯度的影響

以二維溫度梯度為變量，僅考慮二維溫度梯度對獨柱墩抗傾覆驗算下的狀態(tài)1和狀態(tài)2的影響。本例以主梁考慮二維溫度梯度為參數(shù)，對該類橋梁進行獨柱墩驗算。僅考慮豎向溫度梯度與僅考慮二維溫度梯度影響下的驗算結(jié)果見表2。

由表1和2可得，僅在豎向溫度梯度影響下進行抗傾覆驗算時，狀態(tài)1支座反力和狀態(tài)2均發(fā)生了變化。因此，豎向溫度梯度對該類橋梁抗傾覆影響較大。僅在二維溫度梯度影響下進行抗傾覆驗算時，狀態(tài)1和狀態(tài)2均發(fā)生較大變化。因此，二維溫度梯度對該類橋梁抗傾覆影響較大。

結(jié)論

本文以某三跨預應力混凝土連續(xù)箱梁為工程依托，對該類橋梁在支座沉降、橫向偏心、豎向梯度溫度及二維溫度梯度影響下的抗傾覆驗算進行深入研究。得出以下結(jié)論：

（1）僅考慮支座沉降的影響，對抗傾覆驗算時狀態(tài)1支座反力的影響較大，對狀態(tài)2抗傾覆系數(shù)影響較小；僅考慮橫向偏心的影響，抗傾覆驗算時的狀態(tài)1支座反力及狀態(tài)2抗傾覆系數(shù)基本不變，影響較小。

（2）僅考慮豎向溫度梯度的影響，對抗傾覆驗算時的狀態(tài)1支座反力和狀態(tài)2抗傾覆系數(shù)的影響較大；僅考慮二維溫度梯度的影響，抗傾覆驗算時的狀態(tài)1支座反力和狀態(tài)2抗傾覆系數(shù)均發(fā)生了較大變化，影響較大。