乔星昇

摘 要：在交通事业不断发展的过程中，独柱墩因其占地面积小、桥下视野开阔好以及结构外观简洁等优势得到广泛应用。在已建成的多跨连续梁结构形式中，中墩多以独柱墩、单支座为主。这种结构形式具有横向抗扭支承不足的“先天缺陷”，同时，货车超载、运营管理不到位等也成为了桥梁横向失稳的重要因素。近期，独柱墩连续梁桥的倾覆事故频发，造成了极大的社会影响，本文以工程实际为案例，进行理论分析及验算，并提出加固方案。

关键词：独柱墩连续梁桥;抗倾覆安全评价;加固设计

在“交通强国”战略的指引下，我国交通事业突飞猛进，桥梁工程作为交通事业的关键节点，也得到较快发展。在桥梁建设过程中，独柱墩因其占地面积小、橋下视野开阔好、结构外观简洁以及造价相对较低等优势得到广泛应用。在已建成的多跨连续梁结构形式中，中墩多以独柱墩、单支座为主。这种结构形式具有横向抗扭支承不足的“先天缺陷”，实际运营中又免不了有货车超载的情况发生，这就导致了桥梁倾覆事故时有发生。纵观近些年国内发生的桥梁倾覆事故，大多数具有相同的特点：结构形式为独柱墩连续梁，并且中墩为单支座。此类桥梁多建于2018年以前。2018年以前《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG 3362-2018）还未施行，其余规范没有完善的桥梁抗倾覆验算理论，所以桥梁抗倾覆性能验算容易成为被忽视的因素，这也给桥梁倾覆问题埋下了巨大隐患。

1 工程案例

本文列举的独柱墩桥梁位于南方某处的高速公路，为4孔1联的形式，桥梁跨径组合为25 m+20 m+20 m+25 m，梁高处于1.23 m～1.315 m的区间中，单面横坡2%左右，幅桥宽分别是6.85 m，下部结构形式为独柱墩，钻孔灌注桩基础。

2 结构验算

依据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG 3362-2018）中的桥梁抗倾覆验算理论，运营期间，在偏载作用下，独柱墩、单支座无法给整联桥梁提供足够的抗扭支承，就会出现单向受压支座脱空乃至整联桥梁上部结构抗扭支承失效并出现梁体翻转、滑移、支座挤出甚至桥墩断裂的情况[1]。

2.1 计算持久工况下桥梁抗扭承载力

围绕本文列举的工程项目，按照规范要求计算桥梁的截面抗剪扭承载能力，桥梁剪力设计值Vd与转矩设计值Td的最大值分别为2 817 kN、1 878 kN·m，同时二者的应允许值分别为32 160 kN、4 963 kN·m，上部结构的抗扭承载能力达到规范要求。

2.2 计算桥梁在偏载状况中，上、下部结构的抗倾覆性能

桥梁上、下部结构在偏载作用下，其抗倾覆性能受到一定程度的影响，在车辆超载行驶的过程中，会对桥梁结构施加一定的压力，独墩柱可能出现变形与移位的情况，引发倾覆事故，此种情况较为常见。

支座是桥梁结构的重要构件，其质量将会直接影响到梁体结构的稳定性，计算支座反力，发现支座在公路—Ⅰ级荷载的条件下没有出现脱空的问题。但当车辆出现超载并且偏载时，桥梁内侧支座出现脱空问题，在该荷载条件下桥梁倾覆的概率会大幅度提升[2]。

3 加固设计方案

3.1 方案概述

在桥梁结构验算中独柱墩偏心承载力数值较低，独柱墩在桥梁结构自身承载方面，也存在安全系数低的情况，由此致使桥梁存在一定的安全隐患。桥梁投入运营，需要保证桥梁不存在安全隐患，为了达到相关要求，在桥梁结构中，将三个独柱墩横桥向设置为双支座，提高桥梁横向稳定性。在相关设计下，拥有以下优点：（1）通过加固设计方式，提高独柱墩抗倾覆稳定性，降低桥梁立柱在偏心受压下出现危险状况的概率，还可以规避桥梁立柱横向弯矩值引发的问题;（2）在横桥向设置双支座，可以降低桥梁上部结构因倾覆力矩引发事故的概率。在加固设计方式下还可以有效的降低桥梁上部结构的倾覆力矩设计值;（3）控制上部结构倾覆力矩值，可以规避桥梁支座脱空问题[3]。

3.2 加固方案具体内容

在加固方案中设置支座，桥梁上部结构的稳定性在提升，独柱墩出现结构损毁的概率也在不断减小，可以提高桥梁结构的可靠性与安全性。但是为了更好的满足大众对桥梁的使用需求，从技术层面、经济层面进行考量，给出下面的方案[4]。

考虑到桥梁结构在稳定性方面的需求，围绕本文提出的高速桥梁工程项目，提出在原独柱墩两侧各设置一个钢管混凝土立柱，柱顶设置支座，为桥梁上部结构提供抗扭支承，从而加强横向支承以提高桥梁结构抗倾覆性能。采用相应的加固方式，可以提高桥梁整体结构的可靠性与安全性。在钢管混凝土立柱安设期间，考虑到桥墩承台尺寸对桥梁结构稳定性形成的影响（工程的承台尺寸大），所以将钢管混凝土立柱安放在原结构承台部位，在柱脚施工环节利用植筋的方法作业，在新方案下将原来的承台与钢管混凝土立柱紧密的连接在一起。

本次工程在钢管立柱选择方面，考虑到工程需要与经济方面的限制，所以挑选直径711 mm、壁厚13 mm的螺旋钢管，为了进一步提高桥梁结构的整体性，让钢管立柱与承台可以良好的连接在一起，在钢管中设置植筋，同时选择H型钢，由此可以提高结构的可靠性。

4 结语

独柱墩桥梁拥有占地面积小、结构可靠等优势，与传统桥梁相比综合效益更高。在我国现代化建设期间，桥梁建设被大众关注，在设计阶段独柱墩桥梁设计需要关注多方面内容，保证设计方式科学、合理，同时发现桥梁存在的安全隐患。面对独柱墩、单支座桥梁没有条件设置双支座的问题，本文给出方案，在原独柱墩两侧各设置一个钢管混凝土立柱，柱顶设置支座，为桥梁上部结构提供抗扭支承，从而加强横向支承以提高桥梁结构抗倾覆性能。

参考文献：

[1]游科华.独柱墩连续箱梁桥抗倾覆验算和加固设计[J].城市道桥与防洪，2020（6）：82-84+90.

[2]刘鹏.独柱墩曲线梁桥倾覆参数敏感性分析[J].工程建设，2020（4）：41-44.

[3]张爱民.独柱墩桥梁纵向单车过桥限载研究[J].公路交通科技（应用技术版），2020（3）：151-155+174.

[4]杨洋.高速公路匝道桥独柱墩加固的实施及评价[J].中国水运，2020（8）：128-129.