摘要
在现代桥梁建设中，独柱墩梁桥因其具有视觉通透、外形美观、节约占地、线型流畅等特性，被广泛运用于高速互通匝道桥梁和城市立交桥的建设项目中。近年来国内外因汽车超载偏载导致桥梁倾覆事故频发，对人民生命财产安全造成了较大损失。因此国内各地都开展了对现役独柱墩桥梁的全面排查与安全评估，本文基于Midas/Civil与Ansys有限元分析软件，结合实际的独柱墩桥梁检测项目，以陕西、福建等地的实际桥梁为工程背景，研究独柱墩曲线桥梁在汽车超载偏载作用下的抗倾覆稳定性能与加固设计方案，主要的工作内容及结论如下： （1）结合独柱墩曲线梁桥的弯扭耦合效应与非径向支承特性，总结主要的倾覆破坏模式及典型的倾覆过程；提出不同支承方式下独柱墩梁桥的三个倾覆受力阶段与五个临界倾覆状态，并指出相应的倾覆力学指标；分析国内外独柱墩梁桥的计算方法，研究重车荷载下梁桥的抗倾覆稳定系数，建议桥梁的抗倾覆稳定系数应不小于3。 （2）考虑圆板式支座与桥梁结构之间的相互作用，建立桥梁汽车荷载仿真有限元模型，模拟实际超载情况，分析不同汽车荷载等级下的临界倾覆状态与抗倾覆稳定性能，结果表明：桥梁的抗倾覆承载能力过小，与自身抗弯承载能力不匹配；规范计算方法在进行抗倾覆验算时不安全，对存在倾覆风险的桥梁无法准确判断。 （3）运用灰色关联分析和变量控制的方法研究支座间距、桥面宽度、曲率半径、抗扭跨径、支承布置方式、预偏心和墩柱个数等对独柱墩曲线梁桥抗倾覆稳定性能的影响。得到以下主要结论：对靠近桥台处的独柱墩直接加固可有效提高桥梁的抗倾覆性能。抗倾覆稳定性影响因素的关联度排序如下：桥墩支座间距gt;曲率半径gt;预偏心gt;联端支座间距gt;桥面宽度gt;抗扭跨径。 （4）根据倾覆力学指标和参数分析结果，提出一种高效方便的独柱墩梁桥加固设计决策树模型，并以沈海罗长高速匝道桥为工程依托，运用不同工况来模拟车辆超载情况，对该桥进行加固方案的设计与比选。研究结果表明：从抗倾覆稳定系数的角度分析，当桥梁支座间距不超过桥梁底宽的56.0%时，墩梁固结gt;双支承的加固方式gt;增设钢结构盖梁gt;拉大联端支座间距；当桥梁支座间距超过桥梁底宽的56.0%时，双支承的加固方式gt;墩梁固结gt;增设钢结构盖梁gt;拉大联端支座间距。
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