導(dǎo)語：獨(dú)柱墩橋梁傾覆原因與加固設(shè)計(jì)一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:在現(xiàn)代橋梁建設(shè)中，獨(dú)柱墩橋梁不僅可以提高低空間布局和視野，而且能夠?qū)蛄和庥^起到美化的作用，曾被廣泛運(yùn)用于高速公路互通匝道橋以及城市立交橋等項(xiàng)目中，其(對(duì)應(yīng)的上部)通常為連續(xù)箱梁的結(jié)構(gòu)。獨(dú)柱墩橋梁在偏載情況下，易導(dǎo)致橋梁的抗傾覆能力下降。本文針對(duì)獨(dú)柱墩橋梁傾覆原因進(jìn)行分析，并對(duì)后期運(yùn)營管控及加固設(shè)計(jì)提出了建議。

關(guān)鍵詞:獨(dú)柱墩橋梁;抗傾覆;安全;加固

近年來，隨著交通流量不斷增大，超載以及重型車輛日益增加，加之超速行駛等情況時(shí)有發(fā)生，致使獨(dú)柱橋墩橋梁運(yùn)營中發(fā)生梁體扭轉(zhuǎn)及變形、支座受力不均及脫空等情況，危及橋梁安全。最嚴(yán)重的情況下，可能會(huì)發(fā)生橋梁傾覆等安全事故(如圖1所示)。因此，對(duì)獨(dú)柱墩橋梁傾覆原因進(jìn)行分析，對(duì)其加固設(shè)計(jì)進(jìn)行探究，具有現(xiàn)實(shí)意義。全國交通系統(tǒng)對(duì)國省干道上的獨(dú)柱墩橋梁展開了全面的技術(shù)狀況排查和驗(yàn)算評(píng)估工作。筆者有幸參與了廣東省、四川省等多條高速公路上的獨(dú)柱墩橋梁驗(yàn)算評(píng)估工作，本文對(duì)傾覆原因及加固設(shè)計(jì)進(jìn)行闡述。

1橋梁傾覆事故原因

獨(dú)柱墩橋梁在施工和運(yùn)營過程中容易受到外界諸多條件影響。對(duì)近年來獨(dú)柱墩橋梁傾覆和垮塌現(xiàn)場進(jìn)行剖析，可大致還原出橋梁垮塌前的情景:多輛嚴(yán)重超載貨車(一般為橋梁設(shè)計(jì)荷載等級(jí)的兩倍以上)或重型車輛均沿獨(dú)柱墩橋梁的單側(cè)行駛，從而引起橋梁嚴(yán)重偏心受載，使橋梁支座出現(xiàn)了單邊脫空，導(dǎo)致橋梁梁體橫向側(cè)翻。

2獨(dú)柱墩傾覆的表現(xiàn)

獨(dú)柱墩橋梁傾覆的主要表現(xiàn)有支座脫空、支座剪切破壞、主梁滑移或外側(cè)傾覆等。就近年發(fā)生獨(dú)柱墩傾覆或坍塌事故現(xiàn)場來看，橋梁傾覆事故多發(fā)生在連續(xù)獨(dú)柱墩的曲線連續(xù)箱梁橋上，現(xiàn)場情況多為箱梁梁體橫向側(cè)翻，導(dǎo)致橋墩破壞或折斷，但箱梁梁體幾乎未損毀［1］。

3獨(dú)柱墩橋梁傾覆原因

3．1橋梁支座受力分析。橋梁支座在高負(fù)荷的情況下會(huì)發(fā)生一定程度的扭轉(zhuǎn)變形，從而造成受力不均。若扭矩不斷加大，則會(huì)導(dǎo)致支座發(fā)生不均勻變形。獨(dú)柱墩橋梁梁體在荷載作用下，通常會(huì)產(chǎn)生縱向彎曲，從而對(duì)耦合作用進(jìn)行扭轉(zhuǎn)，致使橋梁內(nèi)側(cè)卸載，外側(cè)部位超載，在內(nèi)外支座在受力不均的情況下，易引發(fā)支座與梁體脫離的情況［2］。3．2傾覆軸線的確定及傾覆臨界分析。獨(dú)柱墩橋梁根據(jù)自身獨(dú)特的現(xiàn)場特點(diǎn)，結(jié)合規(guī)范對(duì)傾覆軸線的定義，梁體的傾覆軸線一般有多條，但最不利傾覆軸線有且僅有1條。本文以廣東省某高速的一聯(lián)曲線獨(dú)柱墩匝道橋的抗傾覆計(jì)算為例。本聯(lián)獨(dú)柱墩橋梁上部為(20+30+30+20)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，下部13#、14#、16#和17#橋墩采用雙柱式橋墩，15#橋墩采用獨(dú)柱式(墩梁固結(jié))橋墩。根據(jù)對(duì)傾覆軸線分析，可知本聯(lián)橋梁共有4種傾覆軸線，如圖2～5所示。根據(jù)計(jì)算結(jié)果顯示:本聯(lián)獨(dú)柱墩橋梁的最不利傾覆軸線為第一種傾覆軸線，其抗傾覆安全系數(shù)為15．3，滿足抗傾覆要求。獨(dú)柱墩橋梁傾覆垮塌是一個(gè)階段性且持續(xù)發(fā)生的過程，只因橋梁傾覆發(fā)生時(shí)，導(dǎo)致單向受壓支座沿傾覆軸線脫空，造成邊界條件失效，從而失去平衡的一個(gè)過程。橋梁結(jié)構(gòu)傾覆前并無明顯征兆，毀壞是瞬間發(fā)生的。

4獨(dú)柱墩橋梁運(yùn)營管理及加固設(shè)計(jì)的建議

為避免橋梁傾覆事故發(fā)生，橋梁在設(shè)計(jì)階段應(yīng)加強(qiáng)其抗傾覆能力進(jìn)行驗(yàn)算。對(duì)于已通車運(yùn)營的獨(dú)柱墩橋梁，應(yīng)盡快開展對(duì)獨(dú)柱墩橋梁的專項(xiàng)驗(yàn)算評(píng)估工作，根據(jù)驗(yàn)算評(píng)估報(bào)告結(jié)論，對(duì)于存在安全隱患或不滿足抗傾覆驗(yàn)算的橋梁，須及時(shí)進(jìn)行加固設(shè)計(jì)和加固施工;對(duì)滿足抗傾覆驗(yàn)算的橋梁，還應(yīng)在后期運(yùn)營過程中加強(qiáng)監(jiān)督和管理。2012年全國各大設(shè)計(jì)院均參照《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD62—2012)〔征求意見稿〕對(duì)既有獨(dú)柱墩橋梁的抗傾覆、支座及橋墩支承安全等技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行嘗試性的驗(yàn)算評(píng)估［3］。目前《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG3362—2018)版規(guī)范已對(duì)橋梁抗傾覆計(jì)算提出了明確、系統(tǒng)的計(jì)算方法［4］。1)運(yùn)營管理方面。國家對(duì)獨(dú)柱墩橋梁傾覆事故調(diào)查結(jié)果顯示，除橋梁結(jié)構(gòu)本身在設(shè)計(jì)方面存在缺陷外，更為重要的原因是在運(yùn)營過程中，橋梁權(quán)屬單位對(duì)嚴(yán)重超載車輛缺乏管制，交通標(biāo)識(shí)設(shè)置存在缺陷等諸多原因，從而致使橋梁傾覆，引發(fā)事故。因此，獨(dú)柱墩橋梁除了設(shè)計(jì)因素外，更為重要的是加強(qiáng)運(yùn)營方面的管理［5］。獨(dú)柱墩橋梁權(quán)屬單位應(yīng)加強(qiáng)管理，有效控制超載，對(duì)獨(dú)柱墩橋梁進(jìn)行限載通行，可采取應(yīng)急措施，設(shè)置限高架，禁止重車(超載車輛)上橋(限高架設(shè)置如圖6所示)等;同時(shí)在獨(dú)柱墩橋梁外側(cè)護(hù)欄設(shè)立交通標(biāo)識(shí)，禁止重車靠邊行駛或停放;定期對(duì)高速公路進(jìn)行巡查，特別是針對(duì)獨(dú)柱墩橋梁的例行檢查。圖6限高標(biāo)志設(shè)置2)獨(dú)柱墩橋梁加固設(shè)計(jì)建議。獨(dú)柱墩橋梁加固設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合本橋特點(diǎn)，根據(jù)橋梁的驗(yàn)算評(píng)估結(jié)論，本著安全第一的原則，以經(jīng)濟(jì)合理、縮短交通影響時(shí)長以及施工便捷為目的，對(duì)橋梁外觀及結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固設(shè)計(jì)。因每座獨(dú)柱墩橋梁的地形地貌、地質(zhì)情況及施工條件方面均不相同，本文提出幾個(gè)常規(guī)性獨(dú)柱墩橋梁加固設(shè)計(jì)方案。(1)因?yàn)楠?dú)柱墩單點(diǎn)鉸支座存在一定的缺陷，其不能有效地提供梁體抗傾覆力矩。目前獨(dú)柱墩橋梁加固設(shè)計(jì)中常用的方法是在獨(dú)柱墩位置增設(shè)橋墩或者獨(dú)柱墩墩頂增設(shè)蓋梁，實(shí)現(xiàn)獨(dú)柱墩從單支座到多支座的有效轉(zhuǎn)變，改善梁體扭矩分布，提高梁體橫向穩(wěn)定性，大大提高梁體的抗傾覆能力。(2)獨(dú)柱墩曲線橋梁在偏心荷載及溫度作用下，結(jié)構(gòu)上易發(fā)生橫向爬移或者向外扭轉(zhuǎn)。目前獨(dú)柱墩橋梁加固設(shè)計(jì)中常用的方法是在獨(dú)柱墩墩頂(傾覆軸線內(nèi)側(cè))增設(shè)縱橫限位及抗拔裝置，通過增設(shè)的縱橫限位及抗拔裝置與橋墩進(jìn)行整體連接，減緩梁體外側(cè)爬移或者向外扭轉(zhuǎn)，起到保障梁體安全的作用。若梁體發(fā)生傾覆時(shí)，該裝置也能夠起到一定的抗拉拔作用，避免梁體發(fā)生傾覆。(3)引起橋梁傾覆的根本原因是結(jié)構(gòu)受力體系發(fā)生改變，其最開始表現(xiàn)出來的現(xiàn)象為梁端側(cè)支座出現(xiàn)脫空。因此，獨(dú)柱墩橋梁加固設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于防止支座脫空情況的發(fā)生。近年來，一種新型的球型抗拉支座已大量運(yùn)用在工程實(shí)踐中，且效果較好。現(xiàn)針對(duì)在梁體支座脫空情況，對(duì)其進(jìn)行加固設(shè)計(jì)，將原有支座更換為球型抗拉支座，就能有效解決支座脫空問題，從而避免梁體支承體系發(fā)生變化。

5結(jié)束語

本文從獨(dú)柱墩橋傾覆的表現(xiàn)及垮塌現(xiàn)場進(jìn)行分析，有針對(duì)性地提出獨(dú)柱墩橋梁運(yùn)營管理及加固設(shè)計(jì)的建議。對(duì)于已通車運(yùn)營的獨(dú)柱墩橋梁，應(yīng)盡快開展對(duì)獨(dú)柱墩橋梁的專項(xiàng)驗(yàn)算評(píng)估工作;根據(jù)驗(yàn)算評(píng)估報(bào)告結(jié)論，對(duì)于存在安全隱患或不滿足抗傾覆驗(yàn)算的橋梁，須及時(shí)進(jìn)行加固設(shè)計(jì)和加固施工;對(duì)滿足抗傾覆驗(yàn)算的橋梁，應(yīng)在后期運(yùn)營過程中加強(qiáng)監(jiān)督和管理;針對(duì)正在設(shè)計(jì)的橋梁，慎用獨(dú)柱墩，確實(shí)條件受限，不得不采用獨(dú)柱墩時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)橋梁的抗傾覆驗(yàn)算，確保橋梁的抗傾覆滿足規(guī)范要求。

作者:龍柏全 單位:四川省交通運(yùn)輸廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院