连续曲线钢箱梁桥受力与维护措施研究
2019/05/07
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【摘要】：
近年来，曲线钢箱梁因其造型简洁流畅、自重轻、跨越能力强的优点，在城市立交桥、高架桥和高速公路匝道桥得到了广泛的应用，但在运营过程中，曲线钢箱梁桥存在若干值得注意的问题。一方面，在我国目前公路运营条件下，车辆超载运营现象严重，导致桥梁倾覆事故频发；同时曲线钢箱梁为薄壁闭口结构，由于荷载的增加，结构易发生侧向弯曲和扭转变形，桥梁的稳定问题应引起足够重视。另一方面，曲线钢箱桥梁在桥梁维护过程中，需对结构的强度和稳定问题进行研究，以保证安全运营和施工。
某高速公路某立交A匝道桥为三跨连续曲线钢箱梁,其跨径组合为30m+50m+30m，位于31~34号桥墩，桥宽12.0m,钢箱梁截面形式为单箱三室，桥跨位于A=106.006m左偏缓和曲线和R-150m圆曲线组成的平曲线上，缓和曲线部分桥面横坡为6%过渡到1.89%，圆曲线部分桥面横坡为6%过渡到1.89%，圆曲线部分桥面横坡为6%。
在结合墩墩顶箱梁内底部灌有铁砂混凝土压重，箱梁内部纵向间隔3m设置横隔板。本桥下部结构采用方柱式墩，墩高19~21m,盖梁上设双支座，支座间距为5.4m。
采用MidasCivil进行有限元模型计算，全桥主梁采用梁单元进行模拟，共计121个单元，146个节点。
弯箱梁位于小半径曲线上时，曲线梁弯曲耦合受力状态显著，梁体外侧超越，而内侧卸载，导致内外侧支点反力相差较大。在汽车偏载的情况下，内侧支点甚至会出现负反力，若未设置抗拨支座则会导致支座脱空。当内侧单向受压支座脱空时，梁体便有倾覆的可能。由于结构倾覆前无明显表征，一旦发生，危害极大。因此，对该桥进行了抗倾覆稳定性验算。抗倾覆验算分为支反力验算和抗倾覆系数验算，在下面分别进行计算分析。
钢箱梁桥为运营期间检修及维护，通常在梁体表面开设检修孔。为方便人员进出考虑，桥在桥墩附近箱梁底板处开设检修孔。桥为曲线连续钢箱梁桥，桥墩支点外钢箱梁底板承受负弯矩作用最大，钢板承受的压应力最大，易产生应力集中，甚至发生局部屈曲失稳，造成安全隐患。