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原文传递独柱墩曲线桥抗倾覆稳定性研究

论文题名：	独柱墩曲线桥抗倾覆稳定性研究
关键词：	独柱墩曲线桥;抗倾覆稳定性;安全系数;离心力
摘要：	我国“十三五”规划提出要完善现代基础设施和高效的综合交通运输体系，国家高速公路网新建和改造高速公路通车里程计划约3万公里，打造城市群交通网1-2小时交通圈。由此可见，我国高速公路及城市基础交通建设将迎来又一个高峰期。在交通建设中，曲线桥由于其具有线型顺畅、占地面积小、实现交通转向导流、缓解交通堵塞等特殊功能被普遍应用于高速互通、匝道及城市立交、高架桥。但是，曲线桥由于其结构自身受力特性，长期处于弯-扭耦合作用，在汽车荷载作用下，情节严重时会造成曲线桥倾覆事故的发生。国内多起曲线桥倾覆事故充分说明了这一现象。因此，研究曲线桥抗倾覆稳定性具有非常重要的工程应用价值。　　本文以曲线梁桥为工程背景，对《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》“征求意见稿”中关于曲线桥抗倾覆稳定安全系数计算方法进行补充完善，并对其计算公式进行了改进，形成新的评价体系。利用新评价体系分别对不同曲率半径、支座间距及不同工况下结构抗倾覆稳定系数进行了计算，并与“征求意见稿”中抗倾覆稳定安全系数进行对比。同时对两种计算公式考虑曲线桥离心力情况下进行完善，分析超高引起的离心力对曲线桥抗倾覆稳定安全系数的影响，并与不考虑离心力时所得数据进行对比。　　通过分析研究，本文得出以下结论和建议：　　（1）对不同曲率半径下结构的抗倾覆稳定安全系数采用两种方法进行计算分析，结果表明：“征求意见稿”计算结果相比于本文评价体系计算方法得到的抗倾覆稳定系数偏大，即本文评价体系计算所得数据偏于安全。　　（2）对不同支座间距下结构的抗倾覆稳定安全系数采用两种方法进行计算分析，结果表明：无论采用哪种计算方法，相邻中墩支座连线为倾覆轴线时，计算结果均未有变化。但是，无论采用哪种计算方法，当联端支座间距逐渐减小时，经过对不同支座间距下的支座反力分析，结构联端支座反力内侧变小、外侧变大，会导致结构扭矩变大，严重时可导致倾覆侧翻。　　（3）分别采用两种计算方法，计算不同曲率半径下最不利车道不同荷载工况下结构抗倾覆稳定安全系数，结果表明：无论采取哪种计算方法，同类型曲线桥中，半径为200m左右的曲线桥抗倾覆性能较差；验证了超载车辆集中行驶且偏载时，曲线桥抗倾覆稳定性较差；对于任意曲率半径下的曲线桥，“征求意见稿”的计算值均大于本文评价体系计算值，表明本文评价体系计算方法所得安全系数偏于安全。　　（4）计算R=50m及R=100m曲线桥不同工况下考虑超高引起的离心力分量作用下结构抗倾覆稳定安全系数，并与不考虑离心力作用下的结构抗倾覆稳定安全系数进行对比。结果表明：无论是依据“征求意见稿”计算方法还是本文评价体系计算方法，是否考虑离心力对计算结构抗倾覆稳定安全系数影响不大。因而，计算R=50m及R=100m的曲线桥抗倾覆稳定安全系数时，可不考虑离心力对其影响。　　（5）对于采用本文计算方法所得抗倾覆稳定安全系数小于规范值2.5的曲线桥，在结构设计时可做如下改进以提高安全系数：设置一定的中墩偏心距或改变联端支座间距，能达到使结构倾覆侧自重减小及抗倾覆侧自重增加的效果，则结构抗倾覆稳定安全系数将得到相应增大。对于超载车辆，应加强运营管制、提高大货车司机超载行驶危险意识。对于抗倾覆能力差的桥梁应设置限载标志牌、并提醒司机避免多车辆同时偏载行驶等。
作者：	王林涛
专业：	力学
导师：	张宏
授予学位：	硕士
授予学位单位：	长安大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文