車輛荷載作用下彎梁橋側翻效應分析（交通）

           王天雄¹  雷  晴¹  咼于平¹  譚  斌¹  高  輝²  劉  杰²

  （1．中國一冶集團有限公司  武漢430080；  2．武漢理工大學交通學院武漢430063）

摘要以武漢長豐大道高架橋為研究對象，建立有限元模型，分別按照規范和極端情況的布載

方式對車輛荷載作用下彎梁橋的安全性進行數值分析。計算表明，按照規范布載方式，該橋沒有橫向滑移及支座脫空的危險，但在極端情況下，城-A級標準載重汽車在大約超載到95 t時，45號墩內側支座會出現支座脫空的現象，嚴重情況有可能導致橫向側翻的嚴重事故。

關鍵詞  彎梁橋  車輛作用  側翻效應  有限元分析

    隨著社會經濟的快速發展，彎梁橋普遍地應用于高速公路、高速鐵路、城市快速路，以及其他各等級的橋梁工程。由于自身的力學特性，彎梁橋的受力比直橋復雜，這類橋梁在施工過程中和投入運營后，出現了主梁側翻、橫向滑移、扭轉翹曲、內側支座脫空，外側支座超壓、箱梁混凝土開裂破壞、伸縮縫破壞等工程事故和病害。筆者以武漢長豐大道聯彎梁橋為例，對其在正常與極端車輛荷載作用下的側翻效應進行分析。

1  工程背景

    長豐大道工程中的L14聯為變梁高的預應力混凝土連續箱梁，孔跨布置為38 m+70 m+38

m．橋寬26 m，位于R-600 m的圓曲線上，橋面橫坡為1. 5%，箱梁頂底面平行同坡，箱梁縱坡為3.8%。箱梁高采用2～4 m，高跨比為1／35～1／17.5，采用單箱3室斜腹板截面。箱梁頂寬26m，底寬15. 62～17 m，箱梁翼緣板挑臂長4m。箱梁在中、邊支點處均設置橫梁，橫梁處橫橋向支座中心距為6m。箱梁采用縱、橫雙向預應力體系，縱向預應力束由腹板束、頂板束及底板束組成。其中腹板束采用1915.2高強度鋼絞線，頂、底板束采用1215.2，915.2高強度鋼絞線，橫向預應力采用315.2，群錨體系。該橋從小里程到大里程方向的支座編號依次是45，46，47，48號。

2計算模型

    箱梁混凝土型號為C50，彈性模量E=34.5G Pa，泊松比為0.2。用Autocad建立實體模

型。再導人到有限元軟件ANSYS中，選擇不同網格尺寸，分別計算模型在5 000 k N集中荷載作用下的跨中撓度，最終確定以0.25 m為最大邊長來劃分單元。由于網格劃分后節點數目繁多，找尋車道附近節點困難，為此，考慮在建立幾何模型時適當對模型進行人為處理，通過實體切割法使實體幾何模型在車道線處生成棱線，網格剖分后車道線上的節點會自然出現，三維有限元模型見圖1。

3規范工況下車輛荷載作用分析

3.1橫向側翻最不利加載位置計算

    車輛荷載采用《公路橋涵設計通用規范》(JTG D60-2004)。車道荷載模式見圖2。

    規范規定：公路I級車道荷載的均布荷載標準值為；集中荷載荷載標準值按以下規定選?。簶蛄河嬎憧鐝叫∮诨虻扔?/font>5m時，P _k =180 k N;橋梁計算跨徑等于或大于50 m時，P _k =360 k N；橋梁計算跨徑在5～50 m之間時，P _k采用直線內插求得。計算剪力效應時，P _k應乘以1.2的系數。且多車道時應考慮橫向折減系數，見表1。