廉江市第一建筑工程有限公司 广东省湛江市廉江市 524400
摘要：针对近年来发生的多起独柱墩桥梁倾覆事件和各地普遍存在的支座脱空等问题，结合工程实例开展了独柱墩桥受力探讨。对其进行了独柱墩桥梁承载能力、结构整体稳定性验算和支座脱空验算。可为其他类似工程提供参考。
关键词：独柱墩桥梁；结构整体稳定性；支座脱空
按照粤交明电[2015]23号精神，加强公路桥梁安全性设计和验算，严格限制圆形断面独柱墩单支撑设计方案，根据连英工程管理部便函[2015]40号文件要求，我院对本项目承担的A3设计标段范围内的独柱墩桥梁进行了排查，仅有两处主线桥梁因地形地物受限存在固结圆形独柱墩设计，分别为K167+205.5（ZK106+218）大桥第三联右幅8号、左幅9号墩，并对其进行了独柱墩桥梁承载能力和抗倾覆验算。
验算情况如下：
一、工程概况
拟建K167+205.5大桥为跨越国道及丘陵间凹地而设。
国道现状宽23m，本项目拟对交叉处前后150m进行改造，改造后道路等级为双向四车道一级公路，全宽24.5m，其中中央分隔带宽3m，左侧路缘带宽2×0.5m，行车道宽4×3.75m，硬路肩宽2×2.0m，土路肩宽2×0.75m。大桥拟在大桥中央分隔带设墩，按远期双向六车道净空设计（公路远期规划）。
二、桥梁布置
大桥位于直线段上，与国道线交角约30度，纵坡3.6％，桥面双向横坡2%，桥梁布置受路线交叉角度及预留桥下6车道通行净空所限，设计采用在被交路中央设置独柱桥墩、两孔桥梁上跨的方式跨越大桥。
桥梁采用上下行整体式断面，左幅桥梁起点桩号为K167+026.7，终点桩号为K167+409.3，桥梁全长为382.6m，桥跨径组成为7×25+(22+40+40+25)+3×25m；右幅桥梁起点桩号为K167+026.7，终点桩号为K167+384.3，桥梁全长为357.6m，桥跨径组成为6×25+(25+40+40+22)+3×25m。桥面净宽2×11.5m，桥梁全宽25.5m，正交布置。
大桥利用22+2*40+25m（25+2*40+22m）上跨国道，上部结构均采用现浇预应力混凝土连续箱梁，下部结构采用柱式桥墩，其中两孔40m桥跨之间设置独柱墩，位于大桥中央分割带，设置两根桩基础，桥墩直径2m，墩帽2m高范围内渐变直径3m，并与上部箱梁固接连接；其余均采用双柱墩，柱顶设支座，单排桩基础。
独柱墩设置详见下表。
表1 独柱墩设置一览表
桥梁布置平立面及支撑间距详见下图（单幅桥）。
桥梁横断面图
桥梁平面布置图（左幅）
三、独柱墩桥梁验算
3.1参考规范及标准
（1）《公路工程技术标准》JTG B01-2014；
（2）《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2004；
（3）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004；
（4）《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2007；
（5）《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011。
3.2主要材料及参数
混凝土、钢绞线和钢筋等材料的弹性模量、设计抗压（拉）强度等基本参数均按规范取值。
（1）混凝土
主梁混凝土等级：C50
弹性模量：34500MPa
沥青混凝土容重：24kN/ m3
钢筋混凝土容重：26kN /m3
（2）预应力钢绞线
直径：15.24mm
公称面积：140mm2
弹性模量：195000MPa
标准强度：1860MPa
热膨胀系数：0.000012
松弛率：≤2.5%
管道摩阻系数u：0.17
管道偏差系数k：0.0015
一端锚具变形及钢束回缩6mm
（3） 普通钢筋
采用HPB300和HRB400两种。
3.4荷载取值与荷载组合
（1）一期恒载
混凝土容重取26kN/ m3，按实际断面计取重量，包括主梁、端横梁、中横梁等重量。
（2）二期恒载
包括护栏、桥面铺装等，沥青混凝土容重取24kN/ m3，水泥混凝土容重取26kN/ m3。
（3）活载
汽车活载采用公路－Ⅰ级。
（4）温度力
体系温差按照整体升温20℃、降温25℃计算；
温度梯度值按《公路桥涵设计通用规范》采用。
（5）风荷载
取设计基本风速V10=27.2m/s，基本风压W0=450Pa
（6）基础不均匀沉降
固结墩按沉降10mm考虑，其余桥墩均按沉降5mm考虑。
（7）收缩徐变
按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》计算。
（8）荷载组合
按《公路桥涵设计通用规范》要求进行组合。
3.4计算方法及模型
结构验算按梁格理论进行，根据桥梁的实际施工过程和施工方案划分施工阶段；荷载组合均按照规范要求执行。
将箱梁截面沿横桥向划分为15条纵梁，纵梁之间通过横梁相连，离散后的结构模型共计1231个节点，2210个单元。
图1 结构离散图
图2 模型渲染图
3.5计算结果
本报告验算的主要内容为：
（A）独柱墩的极限状态承载能力验算；
（B）结构整体稳定性验算；
（C）对活载最不利布置情况下支座是否脱空进行验算。
3.5.1 独柱墩极限状态承载能力验算
（1）极限状态下独柱墩的面内和面外的抗弯承载能力计算结果如下，从图中可以看出，独柱墩面内外均满足抗弯承载能力要求。
（2）极限状态下独柱墩的面内和面外的抗压承载能力计算结果如下，从图中可以看出，独柱墩面内外均满足抗压承载能力要求。
3.5.2 结构整体稳定性验算
结构的第一阶失稳模态如下图，为桥墩的纵桥向失稳，该模态下的稳定系数K=16.1。
图3 结构第一阶失稳模态
3.5.3 支座脱空验算
在最不利活载布置情况下，各支点的反力如下，从表中看可见各支座均未脱空。
3.6结论
① 独柱墩的极限状态承载能力满足规范要求。
② 结构第一阶失稳模态为纵向反对称失稳，稳定系数为16.1。
③ 在最不利活载布置情况下各支座均未脱空。
参考文献
[1]孙立刚.连续箱梁抗倾覆稳定性分析[J].北方交通，2013(5).
[2]王希超.4-20m独柱墩连续梁桥倾覆设计浅析[J].北方交通，2013(2).
[3]独柱墩梁桥抗倾覆承载力计算方法[J].彭卫兵,徐文涛,陈光军,陆飞勇.中国公路学报. 2015(03).
论文作者:陈德杰
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/4/30
标签：桥梁论文; 支座论文; 桥涵论文; 混凝土论文; 公路论文; 结构论文; 大桥论文; 《基层建设》2019年第5期论文;