陳園園

（廣州西二環(huán)高速公路有限公司 廣東廣州 511430）

引言

高架橋梁采用獨(dú)柱墩結(jié)構(gòu)，能適應(yīng)橋下空間小的條件受限情況，獨(dú)柱墩外形簡(jiǎn)潔流暢、輕巧美觀、造價(jià)較低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于公路或市政高架和立交匝道橋梁中。

近年來隨著車輛軸載不斷增加，橋梁承受超載現(xiàn)象非常普遍。獨(dú)柱墩為橋梁為單點(diǎn)支撐結(jié)構(gòu)，橋梁在超載偏心荷載作用下，獨(dú)柱墩橋梁發(fā)生整體橫向失穩(wěn)而導(dǎo)致梁體傾覆的事故時(shí)有發(fā)生。2015年6月19日，河源某互通立交匝道橋因四輛大貨車嚴(yán)重超載，導(dǎo)致獨(dú)柱墩橋梁結(jié)構(gòu)嚴(yán)重偏壓突然傾覆垮塌，導(dǎo)致3孔共75m橋梁傾覆，造成1人死亡、4人受傷的嚴(yán)重事故。

西二環(huán)高速公路互通立交共有20聯(lián)獨(dú)柱墩連續(xù)箱梁匝道橋梁（見圖1），經(jīng)橫向抗傾覆安全性驗(yàn)算評(píng)估，其中有13聯(lián)獨(dú)柱墩梁橋未能通過驗(yàn)算，必須進(jìn)行加固改造。

圖1 西二環(huán)高速連續(xù)獨(dú)柱墩匝道橋梁

1 獨(dú)柱墩橋梁病害原因分析

獨(dú)柱墩橋梁是獨(dú)柱單點(diǎn)支承的一種橋梁架構(gòu)，與雙柱式橋墩和多柱式橋墩相比，獨(dú)柱墩是一種偏心受壓的承重方式。

西二環(huán)高速公路獨(dú)柱墩橋多為兩頭為雙主墩，中間為連續(xù)單墩單支座的形式，個(gè)別中間獨(dú)柱墩為固結(jié)墩。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，西二環(huán)高速公路的獨(dú)柱墩橋梁存在的主要病害為[2]：①單點(diǎn)支座脫空或剪切破壞；②主梁徑向位移引起的伸縮縫破壞；③主梁的外側(cè)滑移和側(cè)傾。

隨著超載車輛的增多，根據(jù)獨(dú)柱墩的結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)和橋梁破壞型式的現(xiàn)場(chǎng)情況，發(fā)生獨(dú)柱墩橋梁傾覆失衡倒塌的主要原因如下：

（1）多跨獨(dú)柱墩為連續(xù)箱梁，橋梁的中心支點(diǎn)為連續(xù)單支座的多個(gè)獨(dú)柱墩，在車輛偏載的作用下，以支點(diǎn)為扭轉(zhuǎn)軸線，主梁產(chǎn)生很大的橫向扭矩，獨(dú)柱墩自身抗扭能力極弱，獨(dú)柱墩墩柱所受的橫向彎矩和水平剪力急劇增大，當(dāng)超過獨(dú)柱墩墩柱自身承載能力時(shí)，導(dǎo)致主梁整體傾覆。

（2）互通立交匝道曲線獨(dú)柱墩橋梁中，大多采用彎梁橋，由于彎梁橋獨(dú)特的內(nèi)外受力特性，再加上預(yù)應(yīng)力和溫度的影響，扭矩在箱梁的分布情況非常不均勻。另外，由于支座的內(nèi)外力兩側(cè)受力不均，在恒載作用下，就會(huì)產(chǎn)生負(fù)反力，最后的偏心荷載力就會(huì)直接造成支座脫空，進(jìn)而影響主梁的架構(gòu)，如若此時(shí)偏心荷載力繼續(xù)增加，整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)就會(huì)發(fā)生變形扭曲，造成主梁傾覆。

（3）獨(dú)柱墩橋梁是采用墩梁固結(jié)的方式，這種固結(jié)方式可以有效緩解墩柱的受力壓力，防止主梁發(fā)生扭曲變形，但是在實(shí)際的運(yùn)營過程中，在偏心荷載的長期作用下，就很有可能在墩梁固結(jié)處出現(xiàn)開裂受損病害，甚至引發(fā)墩柱斷裂、主梁傾覆事故。

2 獨(dú)柱墩橋梁加固措施

獨(dú)柱墩橋梁的加固設(shè)計(jì)改造，一般從梁板結(jié)構(gòu)、支座、蓋梁、墩臺(tái)基礎(chǔ)幾個(gè)方面進(jìn)行。根據(jù)橋梁現(xiàn)場(chǎng)的地形地貌、橋下空間、周邊建構(gòu)物情況、地質(zhì)情況以及施工條件等，西二環(huán)高速公路獨(dú)柱墩匝道橋梁加固采用的主要措施如下：①端橫梁增設(shè)抗拔構(gòu)造；②獨(dú)柱墩墩頂增加蓋梁；③獨(dú)柱墩單側(cè)增設(shè)樁柱。

2.1 端橫梁增設(shè)抗拔構(gòu)造

匝道橋一聯(lián)連續(xù)箱梁中間墩采用獨(dú)住墩，兩端設(shè)雙支座端橫梁。為增強(qiáng)箱梁抗扭能力，抵消部分傾覆扭矩，在傾覆外側(cè)設(shè)置一連接構(gòu)件，將端橫梁與橋臺(tái)臺(tái)帽連接成為一個(gè)整體（見圖2）。當(dāng)梁體發(fā)生傾覆狀況時(shí)，箱梁端橫梁與臺(tái)帽的連接構(gòu)件起到抗拉拔作用，利用箱梁的整體剛度，提高梁端梁體抗扭能力。該方法能有效限制梁體往外扭轉(zhuǎn)及向外側(cè)爬移，從而保證梁體的安全。

圖2 抗拔構(gòu)造

2.2 獨(dú)柱墩墩頂增加蓋梁

西二環(huán)高速匝道橋獨(dú)柱墩主要為樁柱式橋墩，立柱的直徑為160cm，獨(dú)柱墩剛度較大，在最不利工況下墩身剛度能夠滿足承載力要求。

該方案在立柱的頂部增設(shè)高130cm、厚170cm的蓋梁[3]。為了保證施工效果，能使蓋梁與原來的立柱緊密結(jié)合，采用植筋的施工方式，墩柱頂對(duì)穿鋼筋或在蓋梁頂設(shè)橫向預(yù)應(yīng)力，澆筑新增蓋梁混凝土混凝土混凝土，實(shí)現(xiàn)由單支座變?yōu)殡p（多）支座（見圖3），以提高箱梁的橫向抗扭能力。

圖3 獨(dú)柱墩增加蓋梁

2.3 獨(dú)柱墩單側(cè)增設(shè)樁柱

為提高橋梁的橫向穩(wěn)定性能，使得原來橋墩立柱所受的偏心受壓作用減小[3]。因匝道橋梁箱梁底較窄，在保證樁基間距前提下，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，通過植筋，將橋墩處箱梁橫梁加長，在獨(dú)柱墩外側(cè)或內(nèi)側(cè)增設(shè)橋墩（見圖4）。該方案通過增設(shè)橋墩個(gè)數(shù)，改獨(dú)柱墩為雙柱墩，提高箱梁的橫向抗扭能力。因箱梁橫梁需接長，為不影響橫梁混凝土混凝土混凝土澆注質(zhì)量，需封閉匝道橋的交通。

圖4 獨(dú)柱墩單側(cè)增設(shè)樁柱

3 施工注意事項(xiàng)

（1）增設(shè)抗拔構(gòu)造法施工前，先無損檢測(cè)對(duì)原橋結(jié)構(gòu)鋼筋進(jìn)行定位，避開原橋結(jié)構(gòu)鋼筋，定好孔位后再對(duì)抗拔鋼板進(jìn)行準(zhǔn)確開孔，避免損傷原橋受力鋼筋。在安裝抗拔構(gòu)件前，宜在水泥構(gòu)件上先進(jìn)行抗拉拔試驗(yàn)。

（2）獨(dú)柱墩墩頂增加蓋梁要充分考慮現(xiàn)有預(yù)應(yīng)力以及施工的預(yù)應(yīng)力之間的差異，同時(shí)在植筋鉆孔時(shí)應(yīng)避免對(duì)損傷原結(jié)構(gòu)鋼筋，并且選用高強(qiáng)度高密度鋼筋進(jìn)行綁扎、焊接。施工時(shí)應(yīng)保證新舊支座受力的一致性和同步性。應(yīng)保證植筋的施工質(zhì)量，確保新舊蓋梁緊密結(jié)合。

（3）獨(dú)柱墩單側(cè)增設(shè)樁柱，施工前要根據(jù)橋下空間、地質(zhì)情況、施工條件選用合適的機(jī)械設(shè)備，做到不影響原橋墩的穩(wěn)定性。箱梁橫梁接長應(yīng)應(yīng)保證植筋的施工質(zhì)量，確保新舊混凝土混凝土混凝土收縮徐變不影響橫梁開裂。

4 結(jié)語

本文通過對(duì)獨(dú)柱墩橋梁傾覆穩(wěn)定性現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并對(duì)廣州西二環(huán)高速匝道橋獨(dú)柱墩橋梁的病害進(jìn)行了分析，根據(jù)病害情況提出相應(yīng)的改造措施，得出以下結(jié)論：

（1）目前我國規(guī)范中對(duì)于橋梁抗傾覆性能的規(guī)定較為缺乏，又面臨著車輛超載和交通擁堵兩大難題。在新建橋梁設(shè)計(jì)中，應(yīng)進(jìn)行橋梁傾覆穩(wěn)定性進(jìn)行分析，應(yīng)優(yōu)先選用抗傾覆能力強(qiáng)的結(jié)構(gòu)形式或增加構(gòu)造措施來提高橋梁的抗傾覆安全性能[4]。

（2）對(duì)于長聯(lián)的獨(dú)柱墩連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，采用改造橋墩結(jié)構(gòu)，增加支點(diǎn)個(gè)數(shù)，提高橋梁的抗傾覆能力。

（3）由于橋梁超載現(xiàn)象越來越普遍，建議養(yǎng)護(hù)單位盡早對(duì)獨(dú)柱墩橋梁的隱患排查并進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗(yàn)算，及時(shí)進(jìn)行整治，消除安全隱患，防患于未然。

[1]《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60-2004）中華人民共和國標(biāo)準(zhǔn).

[2]汪芳芳，徐祖恩，嚴(yán)偉飛.獨(dú)柱墩橋梁抗傾覆安全分析及加固設(shè)計(jì)技術(shù)研究.浙江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，15（4）.

[3]徐超.連續(xù)獨(dú)柱墩橋梁抗傾覆安全評(píng)價(jià)及加固設(shè)計(jì)方案研究[J].公路交通科技，2013（5）.

[4]馮平.獨(dú)柱墩橋梁傾覆穩(wěn)定性分析和加固方法研究[J].橋梁工程，2005.

[5]林曉娟．獨(dú)柱墩橋梁常見問題及原因分析[J].工程與建設(shè)，2013，27（2）198～200.