哈尔滨跨桥原因
dangqiang
dangqiang Lv.2
2012年10月04日 20:10:03
来自于桥梁工程
只看楼主

   本帖主要内容:用两种方法对哈尔滨匝道桥横向整体抗倾复安全系数进行了粗略计算。计算结果表明:在汽车车道荷载标准值为1640kN的作用下,其安全系数rf甚至小于1.。看出导致箱梁倾翻的要害因素之一是箱梁端部两个支座的间距太小,抗倾复力矩不够造成。(经反复看图片,梁端支座是两个,支座间距和箱梁高度差不多,而箱梁高度大致为两米,故取支座间距为2.5米)   应当说明:大事故往往是由小错误造成。现在调查组不提设计问题,设计单位也不肯公布设计计算书。要用485吨超载掩盖一切。这不能令人心服。为了吸取经验教训,广大局外人,只能根据媒体公布的图片和零碎资料思考问题。现根据经验,设想一些数字,自己算算看。算后结果供大家交流,可能有益处。

   本帖主要内容:用两种方法对哈尔滨匝道桥横向整体抗倾复安全系数进行了粗略计算。计算结果表明:在汽车车道荷载标准值为1640kN的作用下,其安全系数rf甚至小于1.。看出导致箱梁倾翻的要害因素之一是箱梁端部两个支座的间距太小,抗倾复力矩不够造成。(经反复看图片,梁端支座是两个,支座间距和箱梁高度差不多,而箱梁高度大致为两米,故取支座间距为2.5米)
   应当说明:大事故往往是由小错误造成。现在调查组不提设计问题,设计单位也不肯公布设计计算书。要用485吨超载掩盖一切。这不能令人心服。为了吸取经验教训,广大局外人,只能根据媒体公布的图片和零碎资料思考问题。现根据经验,设想一些数字,自己算算看。算后结果供大家交流,可能有益处。
现在先用语言将问题展开,然后用两种计算式进一步说明。
匝道桥是三跨连续梁(以下暂取名为轻型箱梁,)。总长为122米,三个分跨长分别取38、46、38米。桥面宽取9米,这样,大致有0.78倍的桥梁自重和载重是落在箱梁中部的两个单支座上。因单支座在箱梁横向中点,不能提供横向抗倾复力矩。横向抗倾复力矩只能由箱梁端部的两个支座承担。横向抗倾复力矩等于支座反力(大致为桥梁自重和载重的0.22倍)乘以支座间距。因本设计两个支座的间距为2.5米,太小,由此推算,横向抗倾复力矩也太小。因此造成箱梁倾复!

用计算式进一步说明(本计算有许多数字是来自34#楼网友XIAO YING的帖子,致以谢意)。
横向抗倾复安全系数分别按两个方法计算。
㈠按横向抗倾复力矩与横向倾复力矩之比为安全系数:如下式:
rf=(R×s)÷((1+μ)×(Q×e)) 式中:
R=箱梁端部两个支座反力;计算后为1127kN。
((R=122×9×9×0.114=1127kN, 式中 122米是箱梁总长度,一个9米是桥面宽,另一个9kN是每平方米桥体自重。(0.114为纵向支座反力分布系数,按下式算出,0.114=0.371÷(2×0.371+2×1.253)=0.114)
s=支座反力至倾复轴线的距离,取外支座为倾复轴线,s(梁端两支座间距)按s=2.5米。
Q=汽车车道荷载标准值 取Q=1640kN;
e=最不利车道荷载中心至倾复轴线的距离。e=(3÷2)+(3-2.5)÷2=1.75
这样, 安全系数计算式的分子值是:R×s=1127×2.5=2818 kN.m
安全系数计算式的分母值是 (1+μ)×Q×e)=1.18×1640×1.75=3387kN.m
(式中 1.18是汽车荷载冲击系数)
这样,横向抗倾复安全系数rf=2818÷3387=0.83<(1.5~2.5)
   ㈡ 按梁端内支座出现拉力(脱空)与压力之比为横向抗倾复安全系数计算。
R=R1+R2+R3;
R1=桥梁自重的端部支座反力;R1=122×9×9×0.114=1127kN
R2=汽车车道均布荷载的端部支座反力=122×10.5×1.18×0.114.
=172kN
R3=汽车车道集中荷载的端部支座反力=360×(-0.1019)×1.18=
-43kN,
R=1127+172-43=1256kN,
最不利汽车车道中心至桥梁形心的距离sd=4.5-1.5=3
汽车车道荷载对箱梁形心产生的力偶矩: MQ=1640×1.18×3=5806kN.m.
由此引起的箱梁内支座上升力 F=5806÷2.5=-2322kN.,
净上升力qw=-2322+1256=-1066kN,
内侧支座上,压力与拉力之比为1256÷2232=0.56,
也就是说 安全系数是0.56!
由计算看出:梁端两个支座的间距数字对计算结果非常重要,间距越小,抗倾复力矩越小,倾复力距也越大,越不安全。如本计算将支座间距放大为3米,安全系数增大为1.16.(仍小于1.5~2.5),如放大到4米,安全系数为2.3,就符合1.5~2.5的要求了。看到大多数箱梁端部支座有两个以上,其中有两个支座是放在箱梁底部的左、右两侧。这样,能作到横向抗倾复安全无虑。
是这样吗?一愚之见,笑迎理评。
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zsf830613
2012年10月06日 09:48:21
2楼
楼主说的很有道理,我看了下“桥头堡”网站里面的一些意见,几乎满篇都说是独柱墩惹得祸,实在不敢苟同,我想法同楼主基本一致:
1、弯桥比直桥抗倾覆能力大的多,所以现在出事的大部分是直桥,有人说小半径匝道最容易侧翻,谬矣!
2、是否侧翻跟梁端支座间距有很大关系,跟中间是否独柱关系不大,新版本的砼规范里面有明确的计算抗倾覆计算公式,对于直桥中间独柱双柱抗倾覆能力没有区别。
3、新版规范要求抗倾覆系数不小于2.5,比1.5提高了很多,但我不知道这个2.5怎么来的,为啥不定成1.8、2.8或其他呢,个人认为,侧翻跟梁体发生破坏性的裂缝一个道理,都是不可恢复的破坏状态吗,应该用结构所能承受极限荷载来验算,所以不能用规范里的设计荷载来验算,那个荷载离破坏荷载还远着呢,不在一个层次。
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ly20108
2012年10月07日 12:18:23
3楼
我也不认同超载的问题。
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taow222222
2012年10月08日 10:30:24
4楼
桥梁体系在横向是对称的,其倾覆荷载和抗倾覆荷载在仅存在自重的情况下是相等的(犹如一个天平)。 主要是对于独柱,车辆荷载引起倾覆荷载太大,支座拉力承受不了。LZ对于抗倾覆荷载的理解 我不敢苟同。
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laotumu
2012年10月08日 17:07:47
5楼
楼主dangqiang在帖子里,对箱梁横向整体稳定性计算提出了两个方法。第一个方法是用箱梁的抗倾复力矩和箱梁的倾复力矩之比为安全系数。箱梁的抗倾复力矩是用下式算出:箱梁端部的支座反力数值×支座所处位置和箱梁倾复轴线的垂直距离。箱梁中部的两个单支座不能提供抗倾复力矩。支座反力数值,在第一个方法里,是用桥梁恒重算出;也没有支座拉力的提法。第一个方法是楼主推荐的方法。
第二个方法,由于利用了力偶矩概念,有支座拉力的提法。供参考。不必多说了。
可能说的不对头,请楼上愿谅。
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marsword
2012年10月08日 19:52:22
6楼
楼主分析得蛮有道理的,这确实是个很重要的因素。
当然独柱也是个因素,一整联全靠边墩的支座来抗失稳确实难为它了,而且一般边墩用的是四氟板支座。
这联下面有地面辅道,为控制梁高采用了钢混叠合梁,自重较低,这都是不利因素。
但其实这种设计方案也是比较常规的。
官方说的超重也是个比较重要的因素。
大家作为业内人士,对官方的理由确实是值得再深层次思考和怀疑的。
定量的东西,楼主已经分析了。我们设计确实要再仔细慎重,避免悲剧再次发生。
我只是说说定性方面的。
虽然可以根据规范计算抗倾系数,虽然设计可以考虑一些汽车超载的因素,但具体考虑多少呢?考虑汽车超载2倍?5倍?10倍?这是不是没完没了没底了。。。
我倒是从另外一个角度来看,是运营部门的管理混乱造成的,主因还是超载。
超载就一直屡禁不止吗?超载是个社会问题,涉及的面太广了。
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皓海雄兵
2012年10月11日 08:56:11
7楼
感谢楼主的分析,不过小弟好久没有接触力学了,记忆模糊,只能大概理解意思
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laotumu
2012年10月11日 10:51:22
8楼
楼主知道了。
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ck625564
2012年10月12日 16:05:28
9楼
值得一看,上学那会完全没有学好,现在看看,还是有些茫然,继续努力中!
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