、高速公路匝道桥抗倾覆能力研究

李磊

（重庆工贸职业技术学院，重庆市408000）

摘要：随着我国经济水平的不断提高，交通事业特别是高速公路建设得到了飞速的发展。匝道桥作为高速公路的组成部分，是高速公路的重要构造物之一，是高速公路上、下两条道路相连接的桥梁，是实现高速公路上、下互通的最基本的单元体。近年来，由于设计、施工、管理等多方面的原因，造成高速公路匝道桥倾覆的事故屡见不鲜，所以本文文对其研究显得尤为重要。

关键词：高速公路；匝道桥；抗倾覆能力

一、高速公路匝道桥抗倾覆的受力特点

在高速公路匝道桥抗倾覆能力的研究中，本文主要讨论的高速路匝道桥抗倾覆能力是指不超过一百八十度的匝道桥。对高速公路的结构和性能进行分析后发现，匝道桥抗倾覆的受力特点有以下几个方面。

1）倾覆和抗倾覆荷载的作用范围。对于直线型的桥梁来说，荷载顺着桥梁向支座边缘延伸时，作用在内侧和外侧两个范围中，桥梁的一定部位会受到一定方向的倾覆力矩和抗倾覆力矩。

根据匝道桥的受力情况，倾覆荷载作用范围为阴影部分，抗倾覆荷载作用范围是空白部分。由于高速公路的匝道桥一般情况都是沿着曲线形式设计的，所以匝道桥的倾覆是离心方向逐步进行的。分析桥梁结构和受力情况，高速公路匝道桥荷载作用范围与直线型桥梁相比，呈现出多段性的特点，作用的部位是基本相同的。因此，根据高速公路匝道桥的倾覆情况，在一百八十度圆心角内，匝道桥的倾覆荷载作用范围为离心侧所有支座边缘的连线外侧部分，剩余其他部分则为抗倾覆荷载作用范围。

2）高速公路匝道桥倾覆的实质。在桥梁的结构中，伸臂梁的重心如果在两个支座之间，则桥梁的稳定性可以得到有效保障，一般情况下不会发生倾覆情况。但是，如果伸臂梁的重心不在两支座之间，就很容易发生倾覆现象，影响桥的稳定性和可靠性。因此，对于高速公路的匝道桥而言，如果匝道桥的结构重量进而上部分作用荷载换算的重心在荷载作用范围内，那么高速公路匝道桥的稳定性具有一定保障，反之，则高速公路匝道桥的抗倾覆能力很差，非常容易发生倾塌现象。由上述情况可知，高速公路匝道桥的倾覆实质是作用于匝道桥上的荷载换算重心位于倾覆荷载作用的范围内，使桥的稳定性受到影响，导致倾覆情况发生。

二、高速公路匝道桥抗倾覆能力的影响因素

在高速公路匝道桥抗倾覆能力研究中，对于抗倾覆能力的影响因素进行分析和讨论，主要有如下几方面。

1）匝道桥桥孔的设计。根据高速公路的结构，匝道桥的线性、跨度、荷载大小等都需要进行合理的设置，因此，匝道桥的设计可以有多种形式。经过对一跨简支梁、两跨连续梁、三跨连续梁和四跨连续梁的相关对比，分析匝道桥桥孔设计对抗倾覆能力的影响可知，相同条件下，匝道桥倾覆荷载作用范围随着跨数增多逐渐变小，而抗倾覆荷载作用范围会越来越大。一般情况下，一跨简支梁的桥孔设计是不存在的，因此，受重力影响桥梁会立刻发生倾覆现象。在高速公路匝道桥桥孔的设计中，匝道桥的稳定和安全性都随着跨数的增多在逐渐提高，倾覆荷载作用范围逐渐变小，抗倾覆能力明显得到提高。

2）匝道桥支座设计。在匝道桥的支座设计中，匝道桥的横桥向可以有单支座、双支座和多支座设计，因此，在高速公路的实际建设中，根据具体施工要求进行设计。一般情况下，单支座的匝道桥，可以节约下部结构的空间，减少相对应的占地面积，具有较强的美观性，但是抗倾覆能力较差。相比较双支座和多支座的匝道桥支座设计，下部结构造价较高、施工工期较长、与其他路线发生冲突可能性较大，但是抗倾覆能力较强。因此，在高速公路建设过程中，匝道桥的平面设计一般为双支座或者单支座与双支座的混合，单支座设计在离心侧偏心的位置，又或者将双支座设计在匝道桥的中心位置。根据实际施工现场情况，如果对匝道桥的下部结构没有占地和较美观的要求，一般情况下采用的都是双支座的设计。

3）匝道桥线性曲率半径。目前，匝道桥的线性有圆曲线、缓和曲线和两者结合三种设计，本文研究的是不同曲率半径圆曲线匝道桥的曲线半径对抗倾覆能力的影响。根据相关研究可知，相同情况下，曲率半径不断增大，倾覆力作用范围会逐渐变小，变化率也会变小，由此可见，匝道桥线性曲率半径越大，抗倾覆荷载作用范围会逐渐增大，匝道桥的抗倾覆能力得到不断提高，匝道桥的稳定性得到可靠保障。

4）匝道桥悬挑的长度。在高速公路匝道桥悬挑的长度设计中，根据过往车辆的形似情况和桥梁的受力情况可知，汽车荷载作用于桥梁的边缘时，内侧车轮中心没有超出荷载作用范围分界线，内侧车轮荷载会产生抗倾覆力矩，匝道桥悬挑长度合适，则会产生抵抗外侧车轮荷载产生的倾覆力矩，从而提高匝道桥的抗倾覆能力，维持高速公路的正常运行。

5）匝道桥的宽度。在高速公路匝道桥抗倾覆能力研究中，针对匝道桥宽度问题，根据不同宽度对匝道桥抗倾覆能力的影响进行对比可知，相同情况下，匝道桥的宽度越大，倾覆荷载作用范围和匝道桥桥面总面积的比值会越来越小，匝道桥的抗倾覆能力会逐渐增强。

三、高速公路匝道桥的桥梁抗倾覆措施

3.1增加盖梁

该种抗倾覆措施针对的是主梁爬移的问题，该方法不需要改变桥梁原有的结构体系，只需要选择合适的墩柱，在墩顶增加盖梁即可。盖梁增加以后需要在其外侧设置支座，并且对其原有的支撑方式进行加强，从而控制扭转作用力，使主梁横向爬移的程度能被控制。新支座在安装时需要注意顶升的速度，要保证慢并且稳，其高度也需要按照设计的要求进行实际的安排。新支座和楔形块之间的误差必须要控制在2毫米之内，否则会影响桥梁的质量。在桥梁体外进行预应力的抗倾覆，通过预应力材料对梁体的张拉从而形成预应力。

3.2抗倾覆墩柱

在对墩柱进行抗倾覆时，需要应用整体包裹碳纤维布的方法。该方法的使用具有一定的条件和范围限制，因此在应用之前要先对桥梁进行具体分析。在匝道桥桥梁问题存在范围较小时，可以使用局部包裹，在问题较为严重时需要对匝道桥所有的墩柱进行抗倾覆，从整体上提高桥梁的牢固性。

3.3抗倾覆挡块

在对防震挡块进行抗倾覆时，需要将开裂的挡块完全清除，否则无法进行抗倾覆。保证清除干净以后可以在原有的盖梁上进行植筋，进行新的挡块浇注。旧挡块清除以后可以将其中的钢筋取出，并且进行除锈，经过除锈以后的钢筋可以用于新挡块的制作，这样不仅能够保证质量，还能够节约成本。新挡块浇注之前要先搭建模板，然后才能进行浇注工作。浇注完成以后要进行模板的拆除，并且还要使用橡胶垫块等材料进行填充，从而达到抗倾覆的作

结束语

综上所述，高速公路匝道桥的抗倾覆能力与匝道桥的桥孔、支座、曲率半径、悬挑长度和宽度等有密切联系，在高速公路的正常运行中，对高速公路的稳定性和可靠性起着至关重要的控制协调作用。对高速公路匝道桥抗倾覆能力的研究，可以大大提高高速公路建设施工的质量，使我国高速公路建设施工技术水平得到快速提升，对于促进我国经济长远发展具有重要现实意义。

参考文献

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[2]陈劲超，杜进生，王辰杰.高速公路匝道桥支座脱空与抗倾覆能力计算分析[C]//全国结构工程学术会议，2014

[3]任春宁.高速公路互通式立交匝道通行能力研究[D].长安大学，2013