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倾斜桥墩的安全性评估 王建利（第一作者） （贵州桥梁设计院有限公司，贵州，贵阳 550001） 胡靖（第二作者） （贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵州，贵阳 550081） 摘 要：位于贵州省松桃至从江高速公路铜仁坝灌溪至玉屏大龙段的尖坡Ⅱ号大桥由于施工原因，导致左幅1#墩左侧立柱横向倾斜。本文建立有限元模型对其进行计算，同时与竖直桥墩计算结果对比，研究其倾斜度的影响；并分别建立全桥模型及单独墩柱模型，通过对比，提出一种桥墩有限元计算的简化方法。 关键词：桥墩；倾斜；安全性；简化计算方法 中图分类号： 文献标识码： 1基本概况 尖坡Ⅱ号大桥左幅为5×40米、右幅设6×40米预应力混凝土先简支后结构连续T型梁。由于施工原因，左幅1#桥墩左侧立柱自横系梁之上，向桥梁外侧发生横向倾斜，立柱顶最大倾斜6cm[1]。左幅1#墩左侧立柱23m，右侧立柱23.34m，横坡5%。其结构型式见下图： 本桥横向共5片T梁，桥面布置为0.5m（防撞护栏）+11.25m（三车道）+0.5m（防撞护栏）=12.25m。结构体系采用先简支后结构连续。T梁采用C50混凝土，桥墩采用C30混凝土。 2有限元模型 采用有限元程序Midas分别建立如下三个有限元模型： 模型A：左幅全桥模型，1#墩左立柱竖直； 模型B：左幅全桥模型，1#墩左立柱倾斜； 模型C：左幅1#墩模型，左立柱倾斜。 有限元模型A 有限元模型B 有限元模型C 全桥模型A、B上部结构为T梁，采用梁格法进行模拟，在1#墩位置，各片T梁均传力至盖梁上相应位置。 1#墩有限元模型采用梁单元分别模拟其盖梁、墩柱及系梁。左侧立柱在系梁以上部分逐渐线性像外侧偏移6cm。 假设1#墩承受的自重荷载范围为单跨即40m。通过计算，单跨T梁自重为6500KN，则各支座相应位置作用荷载为1300KN； (function() { var impMonitorUrls = []; var clickMonitorUrls = []; function visitUrl(url) { var img = new Image(); img.src = url; return img; } function visitAllUrls(urls) { for (var i = 0; i < urls.length; i++) { visitUrl(urls[i]); } } function addEventListener(node, event, func, useCapture) { node = node || document; useCapture = useCapture || false; if (node.addEventListener) { node.addEventListener(event, func, useCapture); } else { node.attachEvent('on' + event, func); } } function init() { var imgLink = document.getElementById('img_link'); if (imgLink) { addEventListener(imgLink, 'click', function() { visitAllUrls(clickMonitorUrls); }, false); } } function req_imp12() { visitUrl("https://eduad.baidu.com/impression/wenku_post_json?p=mGklrd_dxsY2mHj20PeOv3kLZB5PPAPSs9vhWgfqHdvCNU7eArk93PY1Fn2IlUntGFnRb4MJ6PmJRAihWpN9FdSIzaHXbTiXfqG4-SGjBXpcPtMBIKmgPTYg0e1Jdp6w8pWEvVnh1ZW6fSgqwyMu_MODNdGDc3Nz75CjogxoD94e93hRAZnOQUc4vpX4LXf7XIpmfi056ZeJmgRV-ABFCyeu9oc3wylToEoanWwbzOiGiLI8QS_mQLM5NTRUNafN-IP0AB5TH01a85Fa0cfDVUVUNvdL64xbKRmyGhimbJMxBFQLeUmUF6qZHnCi-3MBkR52EG7V0PTIXpJnE4de30q3PgPbx1KzLz11PKehNIVoeO40mfn7MdVm-R1n1h7wo2l3THUwrqvSaTVj28j84PKmbussWUSdM3UdBwwQgxSYur1eivoXglAo_LmWCJucFyKwCVTyzbEyyv_gmj67pqQqDVwzl6f7Pxtx2naBU5kARWwH3AM3lCnIi0jAEPoUxdlI3bcFEUdOz6bqQNE-Dbf8JjZlfJwcKBqui53f76eIEc-iqNdSZKerOFkTrtS0dcyYjG9Fkd37ATn4Zi3r_AqnkORmhOyT0NjWysCSnDomVtS_acOHSCPyaTLN3kXMser65p0ZUr6rivrM1E1ljr37LUVljovZoVQlS8dP-0B5z2EpKeR8sKf6LLxLPhip0iYao91tKtrgy6PjGsn3_6ZiX6OBp7OEQmZpNKkvFjc=&price=0"); visitAllUrls(impMonitorUrls); init(); } if (window.attachEvent) { window.attachEvent('onload', req_imp12); } else if (window.addEventListener) { window.addEventListener('load', req_imp12, false); } }) (); .product { position: relative; } .adv-logo { position: absolute; bottom: 1px; z-index: 100; } .ad-label { left: 1px; } .dsp-logo { right: 1px; } 每片T梁承受二期铺装为10.6KN/m，则各支座相应位置作用荷载为10.6×40=421KN； 两侧混凝土防撞护栏为9.1KN/m，由边梁承受，则边支座相应位置作用荷载为9.1×40=364KN； 汽车荷载传至相应支座位置处的荷载值需通过影响线进行荷载分布。由于墩柱受力主要表现为小偏心受压构件，因此可以按照立柱轴力影响线进行活载分布。1#墩左立柱轴力影响线如下图： 1#墩左侧立柱轴力影响线 因此，最不利活载分布为横向靠左布置3车道，纵向在第1、2跨内满布活载。按照《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）之规定，计算盖梁上靠左3个支座对应位置分别作用740KN的竖向荷载，以代表活载的最不利分布。 3桥墩倾斜安全性验算 采用有限元模型B，考虑温度荷载、恒荷载、汽车荷载及混凝土收缩、徐变等，对1#墩进行强度验算[2]，此处仅列出1#墩左立柱墩顶、中央高度、系梁位置及墩底4个位置的验算结果。验算结果如下表所示，由结果可知，1#墩左立柱最小强度系数为1.9>1，故墩柱强度满足规范要求。 表 1 墩柱强度验算 单元 验算类型 外荷载效应（KN) 强度（KN) 强度系数 验算 1479 最大轴力偏压验算 9959 35238 3.5 OK 1479 最小弯矩偏压验算 8516 36503 4.3 OK 1479 最大轴力轴压验算 9959 23999 2.4 OK 1479 最大弯矩偏压验算 8363 34450 4.1 OK 1485 最大轴力偏压验算 10570 35534 3.4 OK 单元 验算类型 外荷载效应（KN) 强度（KN) 强度系数 验算 1485 最大弯矩偏压验算 10347 35371 3.4 OK 1485 最大轴力轴压验算 10570 23999 2.3 OK 1485 最小弯矩偏压验算 7225 36358 5.0 OK 1490 最大轴力偏压验算 11109 35773 3.2 OK 1490 最大弯矩偏压验算 11071 35732 3.2 OK 1490 最大轴力轴压验算 11109 23999 2.2 OK 1490 最小弯矩偏压验算 7540 36629 4.9 OK 1503 最大轴力偏压验算 12738 36655 2.9 OK 1503 最大弯矩偏压验算 12598 36630 2.9 OK 1503 最大轴力轴压验算 12738 23999 1.9 OK 1503 最小弯矩偏压验算 9010 36074 4.0 OK 4桥墩倾斜对安全性影响 采用有限元模型A，考虑荷载同有限元模型B，对1#墩进行结构强度验算，其验算结果见下表。通过与表1中数据对比，墩柱顶部及系梁以下，桥墩倾斜与否对其受力影响较小，仅在立柱中央高度位置影响较大；桥墩倾斜导致立柱中央高度附近外荷载效应增大16%。 表 2 有限元模型A墩柱强度验算 单元 验算类型 外荷载效应（KN) 强度（KN) 强度系数 验算 1479 最大轴力偏压验算 9997 35978 3.6 OK 1479 最小弯矩偏压验算 8579 36098 4.2 OK 1479 最大轴力轴压验算 9997 23999 2.4 OK 1479 最大弯矩偏压验算 8364 35158 4.2 OK 1485 最大轴力偏压验算 10607 36047 3.4 OK 1485 最大弯矩偏压验算 8640 36505 4.2 OK 1485 最大轴力轴压验算 10607 23999 2.3 OK 1485 最小弯矩偏压验算 8953 35736 4.0 OK 1490 最大轴力偏压验算 11147 36102 3.2 OK 1490 最大弯矩偏压验算 11089 36059 3.3 OK 1490 最大轴力轴压验算 11147 23999 2.2 OK 1490 最小弯矩偏压验算 7576 36308 4.8 OK 1503 最大轴力偏压验算 12738 36636 2.9 OK 1503 最大弯矩偏压验算 12590 36610 2.9 OK 1503 最大轴力轴压验算 12738 23999 1.9 OK 1503 最小弯矩偏压验算 9009 36104 4.0 OK 5桥墩验算简化方法研究