《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG3362-2018解读1

2022年注册土木工程师（道路工程）《专业案例考试（下）》真题及答案解析案例分析题（每题的四个备选答案中只有一个符合题意）1．某拟建二级公路，设计速度60km/h，该沿溪线路段路基标准横断面组成中各项指标均采用《公路工程技术标准》中所规定的一般值，其中路拱坡度为2%，土路肩横坡度为4%，纵断面设计采用路中心线处的标高。

该河流的水位分析成果见下表，在不考虑设置超高情况下，计算该路段纵断面设计控制标高应是多少？（取小数点后三位）（）A．86.055mB．86.440mC．86.525mD．86.555m〖答案〗D〖解析〗根据《公路路线设计规范》（JTG D20—2017）第6.2.1条、第6.2.2条。

二级公路基本车道数为2，设计速度60km/h对应的车道宽度为3.5m。

根据第6.4.1条，二级公路，设计速度60km/h，右侧硬路肩为0.75m，土路肩为0.75m。

根据第8.1.2条表8.1.2，二级公路采用1/50设计洪水频率，路基边缘高程：84.82＋0.69＋0.43＋0.5＝86.44m。

设计控制标高：86.44＋0.75×0.04＋（3.5＋0.75）×0.02＝86.555m。

2．某高速公路设计速度120km/h，一般路段路拱坡度为1.5%，其标准横断面如下图所示，其中在某一平曲线路段，超高横坡度为3%，缓和曲线长度为130m，超高过渡采用绕中央分隔带边缘旋转方式，计算该路段的全缓和段超高渐变率应是多少？（渐变率分母取整数）（）[注：本题暂缺图] A．1/150B．1/193C．1/257D．1/286〖答案〗C〖解析〗根据《公路路线设计规范》（JTG D20—2017）条文说明第7.5.7条。

超高旋转轴至行车道外侧边缘的宽度：3＋2×3.75＋0.75＝11.25m。

超高渐变率：P＝Δi·B/L c＝（0.015＋0.03）×11.25/130＝1/257。

《2018新混规》工程应用案例详解北京迈达斯技术有限公司朱锋2018年11月沈阳35+55+35m预应力混凝土弯箱梁案例详解85+150+85m预应力连续刚构案例详解工程概况工程概况：本桥为35m+55m+35m变截面预应力混凝土连续梁桥。

主梁采用C50混凝土，单箱单室截面，桥宽10m，中跨跨中梁高2.0m，支点位置梁高3.2m，平面弯曲半径120m，采用公称直径为15.2mm张拉1860MPa钢绞线，纵向受力主筋为HRB400，设计荷载公路-I级。

标准断面示意图边跨端支点中跨等截面中支点断面钢束布置示意图左边跨一半中跨腹板束布置立面图左边跨一半中跨顶底板束布置立面图前处理建模要点与技巧1. 从CAD导入线型快速生成模型快速建模技巧：对于弯桥、梁格模型，可在CAD中绘制中心线，导入Civil实现快速建模。

思考与扩展2. 横隔梁位置截面建模要点端横梁模拟中横梁模拟说明：在端横梁和中横梁处，建议不要用实心截面进行模拟，用旁边的空心截面进行模拟，实心部分用等效荷载的方式代替；若用实心截面代替，则此处截面中性轴有较大的突变。

规范原文规范条文说明3. 定义材料与截面4. 定义收缩徐变注意：☐收缩徐变定义选择最新的18混凝土规范，不要输错混凝土的强度数值；☐对于掺加粉煤灰的混凝土的徐变系数，程序根据规范要求自动修正；5. 边界模拟要点注意要点：◆对于弯桥的节点支撑模拟，需要修改节点局部坐标，输出反力时候可以按节点坐标系方向输出；◆弹性连接是单元坐标系，Dx一般是竖向，不要定义成Dz方向；◆节点弹性支承是整体坐标系，满堂支架定义是Dz(-)，需要特别注意；◆刚度数值的定义？工况定义要点：◆普通梁桥荷载工况主要考虑：结构自重、二期铺装、护栏荷载、横梁自重、预应力、移动荷载、支座沉降、整体升降温，梯度升降温等荷载工况；◆混凝土容重为25KN/m3，一般预应力钢筋混凝土或者普通钢筋混凝土需要将其改成26KN/m3，可以在自重工况考虑-1.04的系数，或者在材料定义中手动修改；◆在定义整体升降温和梁截面温度时，为了防止出现一些误解，建议初始温度选择0℃；◆注意荷载工况类型，为了方便后面设计验算，对于施工过程中激活的，建议定义成施工阶段荷载类型；注意要点：◆定义钢束特征值时，特别注意导管直径定义，有很多工程师，把导管直径定义错误，比如9cm，经常定义成0.9m，导致计算中出现奇异，容易产生误导，检查边界条件，而不会注意到钢束特征值的问题；◆定义钢束坐标时候，灵活的用Excel，定义好坐标后直接导入，更加方便，或者用mct命令流；注意要点：◆新《通用规范》车道-I级的集中荷载Pk值，当小于5m 时，由原规范180KN提高至270KN；◆新《通用规范》的多车道折减系数，单车道由原规范的1.0提升至1.2；◆需要注意是，车道荷载计算时候当考虑剪力效应时候，集中荷载Pk值需要乘以放大系数1.2；思考题某高速公路一10m 长简支箱梁桥，按新《通规》布置单车道移动荷载，请问不考虑冲击系数，在单车道移动荷载作用下，结构端部最大反力是多少？R=1.2(51.2P )1.2(10.55+1.2280)=466.2KNk k q ⨯⨯⨯⨯⨯⨯+=2017年一级注册结构工程师真题—下午卷第35题8. 移动荷载工况定义通过基频，计算冲击系数8. 移动荷载工况定义-冲击系数注意要点：◼一般的梁桥，第一阶振型往往是竖向，这时直接取竖向的一阶频率计算移动荷载冲击系数即可；但当定义支座横向刚度时候，第一阶振型可能为水平向，此时若取此频率值计算冲击系数就不合适了，因此为了避免求出水平向的振型，可将自重只转化为Z向质量；◼对于是否将“二期铺装”转换为质量加载在结构上，对于公路桥梁，按《公路桥梁设计规范答疑汇编》（中交公路规划设计院）P60的解释，不建议将二期铺装转换为质量加载结构上，质量较小，冲击系数较大，考虑偏安全设计；9. 支座沉降工况定义支座沉降有矢量性，数值为负值思考：对于4*30m，支点梁高5m，跨中1.6m，变截面现浇箱梁，会有什么问题？分析与结合规范验算要点1. 结构分析与规范验算流程⚫模型及结果导入⚫项目设计⚫结果查看⚫参数调整⚫数据更新⚫结果输出OKNG2. 荷载组合定义《公路桥涵设计通用规范JTG D60-2015》4.1.5规定3. 设计参数定义指定环境类别、设计安全等级等各项参数：考虑规范4.5.2耐久性要求支持按规范5.2.9，人为控制弯起钢筋对有效高度计算的影响按规范7.2.3调整施工阶段混凝土强度增加4.1.8抗倾覆验算4. 结构验算抗弯承载能力包络图正截面拉应力包络图主拉应力包络图主压应力包络图5. 调束小技巧调束基本流程：◼首先查看抗弯承载能力，尤其C截面，如果抗力不足，加大预应力的束数；抗剪主要通过箍筋与截面来控制；◼重点查看正截面的应力，如果A位置顶缘拉应力超标，可以考虑钢束位置上移，或者增加顶层腹板束数；如果是A位置的底缘拉应力超标，主要是腹板张拉力过大，可以减小束数或者钢束位置下移；◼再看主拉应力验算，有时B点位置的主拉应力超标，主要是B点剪应力过大造成，可以把腹板束变化段拉的平缓一些；主拉应力过大，关键是需要把剪应力减小下来；◼对于钢束的永久应力过大，主要可以通过降低钢束的张拉控制应力进行调整，可以考虑0.72fpk；◼对于连续梁配束，优先考虑腹板束布置，顶板与底板束作为配合；6. 箱梁应力验算指标空间网格模型：建立空间网格模型，顶底板按照横向0.5m间距划分网格，考虑预应力束定义，故腹板竖向不做划分，同时腹板与顶底板用刚臂相接，全桥定义自重，二期恒载，混凝土收缩徐变，温度梯度，移动荷载，支座沉降等数据，模型共计1838个节点，3394个单元。

2021年注册土木工程师（道路工程）《专业案例考试（上）》真题及详解案例分析题（每题的四个备选答案中只有一个符合题意）1．某新建二级公路，设计速度60km/h。

其中在某越岭段采用了连续上坡的方案，经论证拟设置爬坡车道，该路段纵坡坡度依次为5%、1%，爬坡车道分流渐变段起点桩号为K3＋000，短链K3＋100＝K3＋110，爬坡段长度为800m，其后附加长度段，该爬坡车道汇流渐变段终点的最小桩号应为多少？（）A．K3＋940B．K4＋180C．K4＋190D．K4＋200答案：D解析：根据《公路路线设计规范》（JTG D20—2017）第8.4.5条、条文说明第8.4.3条。

爬坡车道由分流渐变段、爬坡段、附加长度和汇流渐变段组成。

查表8.4.5-1，附加段纵坡为上坡1%，陡坡路段后延伸的附加长度为250m。

查表8.4.5-2，二级公路，分流渐变段长度为50m，汇流渐变段长度为90m。

考虑短链，爬坡车道汇流渐变段终点最小桩号：K3＋000＋50＋800＋250＋90＋10＝K4＋200。

题1解图典型爬坡车道2．某高速公路采用设计速度100km/h，双向四车道标准，路基宽度26.0m，标准横断面和护栏位置如下图。

在平曲线路段，中央分隔带曲线外侧相邻车道的最小横净距计算公式为28.651cossm RR⎡⎤⎛⎫=- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦，式中，m为满足视距要求的最小横净距（m）；R为中央分隔带曲线外侧相邻车道中心线的平面圆曲线半径（m）；s为小客车停车视距（m）。

在路基中心线平面圆曲线半径的下列各选项中，满足停车视距要求的最小半径是哪一选项？（）题2图A．980mB ．1000mC ．1120mD ．1250m 答案：C解析：根据《公路路线设计规范》（JTG D20—2017）第7.9.1条。

查表7.9.1，当设计速度为100km/h 时，停车视距s ＝160m 。

实际横净距：3.75/2＋0.75＋0.25＝2.875m 。

中华人民共和国交通运输部办公厅于2018年7月16发布关于新版《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》的通告。

通告指出，新规范《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG 3362-2018）自2018年11月1日起施行。

本次修订的主要内容包括：调整了混凝土桥涵用钢筋等级；增加了桥梁结构设计的基本要求；强化了混凝土桥涵的耐久性设计要求；补充了混凝土箱梁桥抗倾覆验算要求、针对复杂桥梁的使用精细化分析方法、体外预应力桥梁设计方法、混凝土桥梁应力扰动区设计方法；调整了圆形截面受压构件的正截面承载力计算方法；增加了不同边界条件下确定受压构件计算长度系数的计算公式；调整了钢筋混凝土及B类预应力混凝土结构裂缝宽度计算方法；补充调整了构造设计要求。

本文将按照章节安排——具体细节的层次顺序，依次报告新旧规范的差异。

1 章节安排从目录来看，新旧规范章节安排变化不大。

变化主要有3处：（1）第4章由“桥梁计算的一般规定”更名为“结构设计基本规定”，把“一般规定”单独写在4.1节，又增加了新的一节“耐久性设计要求”；（2）第8章“构件计算的规定”新增“后张预应力混凝土锚固区”“支座处横隔梁”两节内容，原来的“橡胶支座”一节更名为“支座”，“桩基承台”一节的位置提前；（3）附录：04版规范中共7个附录，新版18规范中共9个附录，相比之下，删除1个、修改2个，新增3个。

具体如下：删除：混凝土强度等级与原《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ 023-85）的混凝土标号及两者各项设计指标的关系。

修改：沿周边均匀配筋的圆形截面钢筋混凝土偏心受压构件正截面抗压承载力计算、混凝土收缩应变和徐变系数计算及钢筋松弛损失中间值与终极值的比值。

新增：桥梁结构的实用精细化分析模型、拉压杆模型分析方法、受压构件计算长度的简化计算公式2 具体细节（1）新规范中简化了第一章总则；（2）新规范中提高了公路桥涵受力构件的最低混凝土强度等级：钢筋混凝土构件不低于C25；当采用强度标准值400MPa及以上钢筋时，不低于C30；（3）新规范中淘汰了一些强度等级较低的材料：C15、C20等级混凝土，235MPa级光圆钢筋、335MPa级螺纹钢筋；（4）强化了混凝土桥涵的耐久性设计要求：04版规范中，耐久性设计只在总则1.0.7中提及，给出了混凝土耐久性的基本要求，在18规范中对混凝土的耐久性设计要求进行了提高，包括环境等级划分、混凝土强度等级最低要求以及相应的耐久性技术措施；（5）调整了圆形截面受压构件的正截面承载力计算方法：04版规范中，沿周边均匀配置纵向钢筋的圆形截面钢筋混凝土偏心受压构件正截面抗压承载力需按5.3.9的公式计算，存在多个未知数，需要查表后才能确定承载力；在18规范中，计算公式仅有一个未知数α，更加便于迭代计算；（6）增加了混凝土箱梁桥抗倾覆验算要求以及构造要求：在04版规范中并没有提到混凝土箱梁桥抗倾覆验算要求以及构造要求，而在新版18规范中，分别在4.1.8条和9.6.9条新增了抗倾覆的验算要求以及构造要求。

科学技术创新2020.35后张预应力构件的锚固区设计浅析贾凡鑫（辽宁省交通规划设计院有限责任公司，辽宁沈阳110166）1概述后张预应力混凝土的锚固区受到预应力锚固集中力的作用，存在局部承压和应力扩散两类问题，这一区域的应力状态复杂，是混凝土桥梁中的最为典型应力扰动区（Disturbance ，D区）之一。

2基本概念《公预规》和《AASHTO 》两套规范，均将后张预应力混凝土锚固区划分为：局部区（local zone ）和总体区（general zone ）两个区域，并要求设计者根据其各自的受力特点分别进行计算和设计。

图1总体区和局部区的划分2.1锚下局部区锚下混凝土受到较大的局部压应力，实际设计中通常采用配置间接钢筋（锚下钢筋网）的方式，使锚下核心区混凝土因处于三向受压状态而提高受压强度，从而提高局部区域混凝土受压承载能力，以满足局部受压的要求。

2.2锚下总体区该区域，预应力扩散引起拉应力，包括劈裂力、剥裂力和边缘拉应力，如图所示。

图2锚固总体区的受拉效应3锚下总体区3.1劈裂力后张预应力混凝土梁端部锚固区的总体区内，锚固力从锚垫板向全截面扩散的过程中，会产生横向拉应力，即劈裂力。

图3锚固总体区劈裂力产生原理应用力流线数学模型，并引入适当假定，就可以得到锚下劈裂力的数学近似表达式。

《公预规》中给出放入单个锚头作用下的劈裂力计算公式为：其中：劈裂力合力作用点至锚面水平距离为：对于多锚头情况，《公预规》分别按照“密集锚头”和“非密集锚头”两种不同情形，给出了不同的计算原则和方法。

《公预规》中劈裂力的计算公式与《AASHTO 》的对应公式相差不大，但是《公预规》的计算公式进一步考虑了锚点偏心距γ的影响。

3.2剥裂力端锚固区内，由锚固力引起的局部压陷和周边变形协调，产生表面剥裂应力，其应力峰值可能高达0.5倍该锚固力引起的全截面平均压应力，但由表及里迅速衰减。

图4锚固区附近的变形和表面剥裂力摘要:本文通过对比我国交通运输部《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG3362-2018）（下文简称《公预规》）和美国公路运输协会《AASHTO LRFD BRIDGE DESIGN SECIFICATION 》（下文简称《AASHTO 》）两套规范，总结了后张预应力混凝土锚固总体区的基本应力状态，比较了两套规范所给出的相关设计原则和细节。

2019年注册土木工程师（道路工程）《专业知识考试（下）》真题及详解一、单项选择题（共50题，选答40题，每题1分。

每题的备选项中只有一个最符合题意）。

1．高速公路和一级公路设计交通量预测年限为（）。

A．15年B．20年C．25年D．30年答案：B解析：根据《公路工程技术标准》（JTGB 01—2014）第3.3.1条规定，新建和改扩建公路项目的设计交通量预测应符合下列规定：①高速公路和一级公路的设计交通量预测年限为20年；二、三级公路设计交通量预测年限为15年；四级公路可根据实际情况确定。

②设计交通量预测年限的起算年为该项目可行性研究报告中的计划通车年。

2．在公路工程设计时，应进行交通安全评价的是（）。

A．乡村公路B．三级公路C．四级公路D．二级及二级以上的干线公路答案：D解析：根据《公路工程技术标准》（JTGB 01—2014）第1.0.10条规定，二级及二级以上的干线公路应在设计时进行交通安全评价，其他公路在有条件时也可进行交通安全评价。

3．无中间带公路超高过渡有多种方式，下列方式中不常用的是（）。

A．绕内侧车道边缘旋转B．绕外侧车道边缘旋转C．绕路中线旋转D．绕内侧边沟边缘旋转答案：D解析：根据《公路路线设计规范》（JTG D20—2017）第7.5.5条第1款规定，对于无中间带的公路，当超高横坡度等于路拱坡度时，将外侧车道绕路中线旋转，直至超高横坡度；当超高横坡大于路拱坡度时，应采用绕内侧车道边缘旋转、绕路中线旋转或绕外侧车道边缘旋转的方式。

4．一般情况下，公路隧道长度大于100m时，洞内路段的纵坡应大于0.3%，小于（）。

A．3.0%B．3.5%C．3.8%D．4.0%答案：A解析：根据《公路工程技术标准》（JTGB 01—2014）第8.0.4条，隧道及其洞口两端路线的平、纵、横技术指标应符合下列规定：①隧道路段平、纵线形应均衡、协调。

水下隧道平面线形宜采用直线，当设为曲线时宜采用不设超高的平曲线。

新规范下弯桥抗倾覆计算方法摘要：本文根据最新《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG 3362-2018）（以下简称“新公桥规”）中增加的整体式断面桥梁抗倾覆验算相关内容，结合工程实例，给出了利用有限元计算软件进行桥梁抗倾覆验算简明实用的计算方法，使桥梁设计人员对新公桥规下桥梁抗倾覆计算方法有更清晰的设计思路。

关键词：桥梁；新规范；曲线桥梁；抗倾覆计算；有限元软件1工程实例计算本文以462省道恩施市赵家湾至红土段改扩建工程中的干沟中桥进行计算分析，该桥跨径为3x16m，位于圆曲线上，曲线半径30m，桥梁全宽11.5m，上部采用单箱双室室直腹板截面钢筋混凝土连续箱梁，梁高1.40m ，梁顶宽11.5m，梁底宽7.5m。

本桥为典型的小半径曲线箱梁桥梁，需进行抗倾覆验算。

根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 JTG3362-2018 4.1.8条规定持久状况下，梁桥不应发生结构体系改变，并应同时满足下列规定：1 在作用基本组合下，单向受压支座始终保持受压状态。

2 按作用标准值进行组合时（按本规范第7.1.1条取用），整体式截面简支梁和连续梁的作用效应应符合下式要求：式中：kqf ——横向抗倾覆稳定性系数，取kqf =2.5；——使上部结构稳定的效应设计值；——使上部结构失稳的效应设计值。

本次按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 JTG3362-2018条文说明4.1.8条提供的验算方法进行桥梁抗倾覆验算。

倾覆过程存在2个明确特征状态：在特征状态1，箱梁的单向受压支座开始脱离受压；在特征状态2，箱梁的抗扭支承全部失效。

参考国内外相关规范，采用这两个特征状态作为抗倾覆验算工况。

1 针对特征状态1，作用基本组合下，箱梁桥的单向受压支座处于受压状态。

2 箱梁桥同一桥墩的一对双支座构成一个抗扭支承，起到对扭矩和扭转变形的双重约束；当双支座中一个支座竖向力变为零、失效后，另一个有效支座仅起到对扭矩的约束，失去对扭转变形的约束；当箱梁的抗扭支承全部失效时，箱梁处于受力平衡或扭转变形失效的极限状态，即达到特征状态2。

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG 3362-2018解读 详解：箱梁桥抗倾覆设计方法提纲一、规范条文二、适用对象三、验算方法四、防治措施五、应用示例4.1.8条规定了箱梁桥的抗倾覆验算要求9.6.9条规定了箱梁桥的抗倾覆构造要求避免采用连续的独柱单支座式结构适用对象验算方法防治措施 哪些桥梁会发生横向倾覆？ 为什么横向倾覆？如何避免横向倾覆？汇报提纲一、规范条文二、适用对象三、验算方法四、防治措施五、应用示例ＸＸ桥✓时间　ＸＸ年ＸＸ月✓上部结构简支钢箱梁✓下部结构小间距双支座+花瓶墩✓结构破坏情况三辆单车重约100t重车偏载通行，主梁绕中心轴一侧支座倾覆，钢主梁、混凝土桥墩无结构性破坏ＸＸ桥✓时间 ＸＸ年ＸＸ月✓上部结构钢筋混凝土结构连续梁桥，（17.5+22+22+17.5）m+30m✓下部结构单支座+独柱墩✓结构破坏情况三辆单车重约140t重车偏载通行，整体倒塌，倒塌后的桥梁结构整体性基本完好ＸＸ桥✓时间　ＸＸ年ＸＸ月✓上部结构简支钢箱梁✓下部结构小间距双支座✓结构破坏情况受拉支座锚栓未灌浆，梁体与桥墩间无锚固连接；浇筑护栏产生了偏心荷载，使得钢箱梁侧翻坠落ＸＸ桥✓时间　ＸＸ年ＸＸ月✓上部结构6×20m钢筋混凝土结构连续梁桥✓下部结构单支座+独柱墩✓结构破坏情况三辆单车重约120t的重车偏载通行，梁体发生扭转倾斜并向右侧滑移，结构整体性保持基本完好ＸＸ桥✓时间　ＸＸ年ＸＸ月✓上部结构钢-混凝土组合结构连续梁桥，跨径布置为36+50+36m✓下部结构单支座+独柱墩✓结构破坏情况四辆单车重约120t重车偏载通行，主梁翻落至底面，结构整体性基本完好，盖梁局部破损独柱墩箱梁桥广泛应用于公路互通、城市道路立交枢纽✓结构形式箱梁+单支座的独柱式桥墩✓适用条件占地条件受限的立交匝道桥✓优点线条流畅、视觉通透、外形美观、节约占地✓桥面宽度B基本在8～11m✓跨数n约98%的箱梁桥跨数在5跨以内✓边中跨比η约97%的箱梁桥边中跨比η≥0.6✓联长L约97%的箱梁桥联长在200m内✓平曲线半径R约90%的箱梁桥平曲线半径R ≥ 90m ✓墩梁连接形式墩梁固结和支座连接两类双支座的独柱墩单支座的独柱墩边跨跨中受弯破坏中跨跨中受弯破坏中墩附近受弯破坏墩顶附近偏压破坏墩底附近偏压破坏典型支座布置支座支承的箱梁桥✓上部结构采用整体箱梁或板梁、下部结构全部或部分采用单支座的梁桥第4.1.8条第2款整体式截面简支梁和连续梁的作用效应应满足抗倾覆要求参照《工程结构可靠性设计统一标准》，结构或其部分作为刚体失去静力平衡提纲一、规范条文二、适用对象三、验算方法四、防治措施五、应用示例三、验算方法1 研究现状 采用有限元模型，分析倾覆过程和机理——同济大学石雪飞教授分析模型倾覆过程破坏类型•箱梁沿转动轴翻转•支反力重分配，盖梁•水平力显著增大，桥三、验算方法三、验算方法1 研究现状采用有限元模型，分析倾覆过程和机理——浙工大彭卫兵教授破坏类型•箱梁沿转动轴翻转•箱梁转角过大，使支座挤出•箱梁转角过大，使箱梁滑移•桥墩偏心受压破坏车-主梁-支座-桥墩间采用受压-剪切接触的三维数值模型在倾覆过程中，桥梁支座的受力状态不断变化：正常受压-局部脱空-失效三、验算方法N 1’N 1”N 2N iN n ”P kq k采用有限元模型，分析倾覆过程和机理——北京市政•在偏心荷载作用下，随着主梁扭转效应的增加，边支座出现脱空，主梁支承体系发生变化；•随着荷载的进一步增加，中墩支座破坏导致结构转化为机构，无法再次达到平衡状态中墩铰接曲线型独柱支承式梁桥中墩铰接直线型独柱支承式梁桥破坏类型倾覆过程•边墩支座脱空和中墩支座转角达到0.03rad，作为中墩铰接独柱支承梁式桥的倾覆临界状态对倾覆过程形成了统一认识，但倾覆临界状态不一致•在偏心荷载作用下，单向受压支座依次脱离受压状态，箱梁的支承体系不再提供有效约束，箱梁扭转变形趋于发散，箱梁横向失稳垮塌，支座、下部结构连带损坏破坏类型倾覆过程•墩支座转角达到0.03rad •箱梁转角过大，使支座挤出•箱梁转角过大，使箱梁滑移•支反力重分配，桥墩偏心受压破坏•支反力重分配，盖梁受剪破坏•水平力显著增大，桥墩受剪破坏•箱梁沿转动轴翻转国内规范公路桥涵地基与基础设计规范JTG D63铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范TB10002.3地方省市北京－独柱支承桥梁结构内力及稳定性分析分析了天津B桥和广东河源F桥的倾覆过程•实体模型：主梁、支座和墩台采用solid45•边界条件：梁与支座连接、支座与墩台连接均采用targe170/conta173接触单元•作用：结构自重、混凝土收缩徐变、预应力和重车按照实际情况施加分析了天津B桥和广东河源F桥的倾覆过程天津B桥广东河源F桥倾覆过程与特征状态箱梁变形发散正常状态某一单向受压支座脱空单向支座依次持续脱空整联箱梁抗扭支承失效特征状态1特征状态2•墩支座转角达到0.03rad •箱梁转角过大，使支座挤出•箱梁转角过大，使箱梁滑移•支反力重分配，桥墩偏心受压破坏•支反力重分配，盖梁受剪破坏•水平力显著增大，桥墩受剪破坏•箱梁沿转动轴翻转特征状态1特征状态2•与日美桥规、北京天津浙江等地方标准的规定一致•与现阶段相关研究提出的倾覆临界状态，更为明确、统一，且偏于安全0.5d e-0.5d总体原则倾覆破坏本质•在偏心荷载作用下，单向受压支座依次脱离受压状态，箱梁支承体系不再提供有效约束，箱梁扭转变形趋于发散，箱梁横向失稳垮塌，支座、下部结构连带损坏验算项目安全系数天津市市政公路箱梁匝道桥设计暂行规定 1.3浙江关于进一步提高公路工程设计质量的若干意见1.3上海地区梁桥横向稳定安全性评估方法及对策研究1.5构件名称破坏模式验算要求主梁受弯破坏受剪破坏桥墩受压破坏基本组合轴力弯矩组合设计值≤ 偏压承载力受压失稳稳定系数限值≤ 稳定系数计算值验算项目需要确定三类参数•忽略了倾覆过程中箱梁、支座和墩台的相互作用；箱形中心线倾覆轴线汽车荷载加载位置内侧外侧《混凝土桥规》征求意见稿采用：沿转动轴翻转的刚体受力平衡：抗倾覆力矩/汽车荷载的倾覆力矩≥ 2.5特征状态2的验算要求——效应计算稳定效应∑S bk,i =∑R Gi l i失稳效应∑S sk,i =∑R Qi l iR Gi ——在永久作用下，第i 个桥墩处失效支座的支反力，按全部支座有效的支承体系计算确定，按标准值组合取值l i ——第i 个桥墩处失效支座与有效支座的中心间距R Qi ——在可变作用下，第i 个桥墩处失效支座的支反力，按全部支座有效的支承体系计算确定，按标准值组合取值，汽车荷载效应（考虑冲击）按各失效支座对应的最不利布置形式取值✓稳定效应和失稳效应，采用失效支座的支反力来计算，与倾覆过程中支反力变化情况一致特征状态2的验算要求——效应计算✓稳定效应和失稳效应计算方法适用于简支梁R 1g = R 2g = R 3g = R 4g = gl /4R 1Q =· ·(0.5− R 3Q =· ·(0.5−0.5d e -0.5d分析方法项目平均值标准差✓考虑简化方法偏差和重车密布不利工况，确定稳定性系数取2.5对跨径20～40m、联长20～200m的箱梁桥，55t车辆组成的车队产生的失稳效应是公路-I级车道荷载标准值效应的1.80倍；×1.3×1.8≈2.520m30m 跨径2预应力混凝土结构预应力钢筋受拉屈服箍筋受拉屈服 2.2-2.4 3钢结构钢结构屈服 2.0-2.3=∑R gi l i 稳定效应∑Sbk,i=∑R Qi l i 失稳效应∑Ssk,i见条文说明提纲一、规范条文二、适用对象三、验算方法四、防治措施五、应用示例四类影响因素•支座横向间距d 增大支座横向间距d，能够降低汽车荷载偏载作用Qi提高箱梁桥的抗倾覆性能增大抗扭跨径l，使汽车荷载偏载作用引起的支座增大，降低了负反力RQi在跨中设置双支座的抗扭支承、减小抗扭跨径，能提高箱梁桥的抗倾覆性能•曲线半径r随着曲线半径r减小，箱梁的弯扭耦合效应增大，箱梁桥的抗倾覆性能降低•边中跨比n随着边中跨比n减小，端支座由永久作用产生的受倾覆性能降低策略一：改变破坏模式✓跨中独柱单支座桥墩改造为墩梁固结，上部结构的静力平衡问题转换为强度问题✓适用于高墩、且满足温度、收缩徐变等受力的情况策略二：提高抗倾覆性能✓增大墩台台双支座横向间距，跨中独柱单支座改造为多支座支承✓不显著改变结构受力体系，提高抗倾覆性能，但缩减了桥下空间增大墩台台双支座横向间距径向约束滑板支座支座F ZF y端横梁外伸策略二：提高抗倾覆性能✓增大墩台台双支座横向间距，跨中独柱单支座改造为多支座支承✓不显著改变结构受力体系，提高抗倾覆性能，但缩减了桥下空间跨中独柱单支座改造为多支座支承按“一般评估”和“详细评估”两阶段，开展工作满足要求无病害不满足要求存在病害技术状况评估整治方案存在安全隐患无安全隐患初拟整治方案第三方技术咨询专家评审确定综合整治方案必要的结构优化方案实施组织实施改造加固施工，提高桥梁的安全性分类使用现状检测技术状况验算运营阶段、存在倾覆风险的桥梁专项方案对改造后结构进行技术状况评估，其性能满足相关要求设置墩梁固结结构分类输入信息：结构形式、外部作用简支梁或连续梁否是否通行重载车存在倾覆风险无倾覆风险否是是满足抗倾覆性能是否车辆荷载重点内容✓针对性病害检测✓精细化状况评估✓合理化改进结构✓安全性处治加固✓改造后状况评估，形成闭合的控制系统•组织开展公路独柱墩桥梁安全隐患的专项排查、评估工作，采取有效措施提高公路独柱墩桥梁的安全水平，开展督促检查落实，严格责任追究制度。