包孔波 郑大伟

摘 要：通过分析比较不同支承形式的连续箱梁的抗倾覆稳定系数，研究更加合理的支承方式，以供桥梁设计参考。

关键词：支承；连续箱梁；抗倾覆稳定

在桥梁设计时，钢筋混凝土和预应力连续箱梁是常用的上部结构，特点是抗扭强度大，适应性强，在城市高架桥、互通立交桥中广泛应用。当前国内的桥梁设计人员在设计工作中对上部箱梁的抗弯、抗剪、抗裂性能等结构强度比较注重，在满足规范的前提下会考虑一定的富余度，但对箱梁的的横向稳定性缺乏必要的重视。

随着国内经济的高速发展，交通量不断增大，超载现象也不断出现。近几年，超重车辆的偏载导致国内发生了多起箱梁横向倾覆倒塌事故，因此箱梁的抗倾覆的计算及研究已成为桥梁设计中不可忽视的问题。

1 问题的提出

通过近几年发生箱梁横向倾覆事故分析，发生倾覆的桥梁有以独柱墩桥梁居多，所以如何通过合理布置支承形式来保证箱梁横向的稳定性，降低箱梁在偏载作用下发生倾覆的几率，成为桥梁设计人员必须重视的问题。

在现行《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）和《公路钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）中，均未对箱梁的抗倾覆性做出明确规定。在桥梁设计过程中，设计人员主要核算支座反力，检验支座是否出现了负反力即支座是否脱空，但是简单的把支座脱空作为评价桥梁横向稳定性的唯一指标是不合理的。

目前，《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（2012年，征求意见稿）中增加了桥梁抗倾覆性的规定，该规定不仅考虑了支座脱空问题，还对抗倾覆稳定系数给出了具体计算方法及要求。具体条文如下。

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： γqt-抗倾覆稳定系数；Ssk-使上部结构倾覆的汽车荷载（含冲击作用）标准值效应；Sbk-使上部结构稳定的作用效应标准值组合

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。

本文通过具体工程案例，计算不同支承情况下支座反力及抗倾覆系数，通过分析计算结果，对桥梁设计中合理选择支承提供参考。

2 模型分析

2.1 模型概况

以某高架出入口匝道桥中的一联为例进行分析，桥梁跨径3-30m，上部采用等高度预应力砼连续箱梁，单箱单室斜腹板断面。上部箱梁梁高1.6m，顶板宽8.5m，底板宽3.9m，两侧悬臂长2.0m，桥梁位于R=300m的圆曲线上，桥梁设计荷载公路—Ⅰ级。

边墩支承形式均采用双支座，间距2.4m，中墩支座按照以下四种形式组合布置：

支承布置类型Ⅰ：均采用单支座，支座设偏心距0.15m。支承布置类型Ⅱ：一个中墩采用墩梁固结，另一个中墩采用单支座，两墩均设偏心距0.15m。支承布置类型Ⅲ：一个中墩采用墩梁固结，设偏心0.15m，另一个中墩采用双支座，支座间距2.4m。支承布置类型Ⅳ：中墩均采用双支座，支座间距2.4m。

2.2 模型计算参数及程序

2.2.1 设计荷载：汽车荷载等级采用公路—Ⅰ级，计入车道横向折减、冲击力、离心力等影响，计算时也考虑温度力、收缩、徐变、预应力、支座不均匀沉降等因素。

2.2.2 荷载组合：荷载按照作用标准值组合，汽车荷载考虑冲击系数，对于弯桥，在汽车荷载加载时，考虑外侧加载与内侧加载，取最不利位置加载计算结果。

2.2.3 计算程序：上部结构整体计算采用MIDAS 2012进行计算，采用空间梁计算模型，横梁按照刚臂进行模拟。

2.3 模型计算结果

通过 midas civil建立计算模型，分别计算四种类型支承情况下的支座反力，按照规范给出的计算方法确定抗倾覆轴线，然后求出抗倾覆系数。

通过计算，各类型支承条件下支座反力及抗倾覆系数结果如表2所示：

2.4 模型结果分析

通过计算显示，所有的支承类型情况下，边墩均未出现负反力即不会出现支座脱空现象，类型Ⅰ的最小支反力最小，安全富余度也最小，支承类型Ⅲ、Ⅳ的最小支反力最大，安全富余度最高。通过计算结果比较抗倾覆系数γqt，类型Ⅲ>类型Ⅳ>类型Ⅱ>类型Ⅰ，选择支承类型Ⅲ、支承类型Ⅳ的安全富余度比较高。

3 结束语

连续箱梁的横向稳定性与众多因素相关，除了与桥梁的荷载大小、主梁线性、桥跨布置、箱梁及桥墩的刚度与强度等诸多因素有关外，桥梁的支承布置形式是影响连续箱梁横向稳定性的关键环节，本文通过对不同支承类型的连续箱梁稳定性分析与探讨，形成以下结论，希望同行探讨。

3.1 通过以上分析比较各种不同支承类型下的支反力及抗倾覆系数，可以看出独柱墩支承的抗倾覆能力较弱，在桥梁设计时应尽量避免。

3.2 由于独柱墩可以改善桥下视野，节省造价，在城市立交的匝道桥中广泛使用，若在条件受限的情况下只能使用独柱墩时，在独柱墩较高的情况下，可以采用墩梁固结的构造，充分利用桥墩的柔性来适应上部结构的变形要求。

3.3 本文仅对曲线桥进行了计算，而直线桥的横向稳定性比曲线桥更差，故对于直线桥设计时应重视横向稳定性的计算与分析，确保桥梁安全。

参考文献

[1]范立础.桥梁工程[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2]孙广华.曲线梁桥计算[M].北京：人民交通出版社，1997.

[3]公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].

作者简介：包孔波（1980，10-），男，江苏苏州，工程师，学历：本科，研究方向：公路桥梁。