郑超 刘明

(湖北交投宜恩高速公路运营管理有限公司， 湖北 武汉 430062）

随着我国交通量的不断增长， 重型车、 超载车日益增加， 桥梁安全问题受到了越来越多的关注。 我国桥梁工作者关注较多的往往是桥梁抗弯承载力与抗剪承载力是否满足规范要求， 而在横向抗倾覆能力方面关注较少。 2019 年12 月交通运输部开展了全面排查独柱墩桥梁安全运行状况专项行动， 2020 年5 月交通运输部管理干部学院等单位共同组织开展了独柱墩桥梁安全提升专项行动技术培训。 可见独柱墩桥梁的横向抗倾覆问题， 已经受到了交通主管部门的高度重视。 独柱墩桥梁不仅具有施工方便、 结构轻巧、 占地量小的优点， 而且可以提高低空间布局和视野， 被广泛应用于高速公路及城市立交中， 其上部结构通常为连续箱梁。 独柱墩桥梁在偏心荷载作用下， 单向受压支座脱离受压状态； 当箱梁的抗扭支撑全部失效， 箱梁失稳破坏。

1 高速公路系统中独柱墩式桥梁工程概述

现阶段， 国内相关科技的发展速度越来越快， 工业化发展程度也日益提升， 桥梁工程建设领域的发展也以非常令人惊讶的总体规模和速度高速发展进步。为实现更理想地加速我国的经济发展及国力的进一步增强， 现场施工建设人员针对桥梁工程的建设做了进一步的深入分析与研究， 持续改善施工作业相关的技术方案， 现阶段在国内独柱墩式桥梁工程的实际应用领域还是相对比较广泛的。 不论是大城市中的立体交叉、 跨越路线或者是位于高速公路匝道的桥梁的情况下， 一般均是使用现浇的连续型箱梁的主体构造模式， 而使用连续型箱梁结构的高架桥的桥墩构件通常分为独柱式桥墩及双柱式桥墩2 种模式。 通常状况之下， 如果车道数量大于4 的宽体桥梁， 主体结果适宜使用双柱墩的模式， 然而对于车道数量通常不会超过4 道的高速公路系统来讲， 独柱墩式的桥梁更适合项目工程的施工操作。 高速公路系统中的独柱墩构件常规状态下将会安置在高速公路路面的中心区域， 就会把道路中间的区域占用， 其规划设计通常是使用一根柱体1 个支撑点的结构形式， 重要作用是用以支撑桥梁主体梁板及梁板上的全部载荷。 这样的状况下建成的独柱墩式桥梁不但节省了较多的面积、 优化了桥梁下方的布局和结构、 增加了驾驶员的视野， 还能起到美化沿途景观的作用， 这样的操作对于现阶段国内城市建设用地寸土寸金、 交通状况相对拥挤的情况的改进， 是有很大帮助的。

2 近些年在役桥梁倾覆事故分析

近年来在天津、 杭州、 哈尔滨和无锡等地多座独柱墩桥梁发生了倾覆事件， 而倾覆的桥梁在落梁后梁体基本还是完整的， 主要原因还是因为机动车超载作用下发生的横向倾覆破坏。 1） 很多独柱墩在设计时都是沿用以往的设计经验， 而没有对独柱墩桥梁抗倾覆性能进行验算； 2） 运营单位没有及时对独柱墩桥梁进行检测、 维修和更换支座， 导致支座年久失修损坏， 造成梁体滑落。

3 加固原则

利用锚喷混凝土对桥梁进行加固主要是对构件截面进行增加， 内力计算方法与增加构件截面相同， 在加固过程中应该遵循以下原则： 1） 由于后喷的混凝土恒载依旧作用在之前的构件之上， 因此， 无论是前期喷洒的混凝土还是后期喷洒的混凝土， 恒载内力的计算都应该按照构件的截面模量进行计算； 2） 新增加的混凝土标号与之前的存在一定的差异， 在钢筋上也会有所差异， 因此在计算活载内力的过程中应该结合整体的截面模量； 3） 加固设计工作在进行之前需要针对桥梁结构采用级数更高的方法， 按照低强度的方式来计算相关数据； 4） 在利用锚喷混凝土进行施工的过程中， 混凝土的运输和浇筑等都需要融合为一道工序。 在使用锚喷混凝土加固的过程中可以通过输料软管的作用在一些狭小的工作区内完成较为复杂的结构喷射。 相对来说， 喷射混凝土的设备和工序都相对简单， 更加节省劳动力， 有着非常广泛的实用性，在施工过程中可以加入外加剂和其他的集料能够极大地提高喷射混凝土的综合性能。

4 独柱墩桥梁加固施工与技术要点

4.1 特殊部位处理

在桥面铺装层中， 横纵缝、 施工缝与伸缩缝均为薄弱部位， 需进行特殊处理才能避免这些部位产生病害。 铺装层施工需要在完成对横向钢筋的连接或钢板焊接之后进行， 否则钢筋焊接过程中产生的高温会导致铺装层产生裂缝。 混凝土浇筑伸缩缝时应保持平整， 并且和桥面之间的连接要平顺， 避免由于车辆动荷载导致伸缩装置被破坏。 在伸缩缝中应填塞具有良好弹性和耐高温性的材料， 确保伸缩装置可以自由伸缩， 在安装伸缩缝的过程中， 具体自由伸缩量需通过专业计算来确定。 沥青混凝土铺装层维修步骤为： 首先确定作业面， 根据圆洞方补和斜洞正补的基本原则， 准确划出需要修补的轮廓， 然后清理坑槽， 挖出松散料， 使坑壁和地面保持垂直。 接着在坑槽中填入新混合料， 在填料之前， 为使新料和坑槽壁之间良好黏结， 避免雨水进入坑槽内， 应先均匀喷洒一层乳化沥青， 但注意此步骤不能积油。 完成填料后， 表面应比周围高3 ～5cm。 最后采用小型压实机碾压坑槽范围内的新填混合料， 使其达到密实。

4.2 钢板粘连加固技术

钢板粘连技术是一项新型现代加固技术， 在不改变原有的结构尺寸基础上对公路桥梁进行施工改造，其操作方便、 简单， 加固施工周期短， 加固效果显著、 所占空间较小、 对材料的消耗小。 使用粘连剂固定混凝土和钢板， 增强混凝土的拉力、 薄弱位置的强度。 为了提高桥梁的抗弯强度， 应将钢板置于桥梁底板下端， 剪切强度应根据公路桥梁的控制面板进行数字计算。 使用钢板粘连加固技术， 应保持原有结构中钢筋方向一致， 将钢板置于桥梁结构的侧面位置时，可提高桥梁的抵抗性、 增强其抗剪强度， 在钢板发生变形前可避免破坏混凝土结构。

4.3 公路桥梁的体外预应力加固施工技术

体外预应力加固施工技术的应用， 需要专业设计人员对既有桥梁内部及箱体的应力状态有充分了解。其主要是在原有混凝土结构上加预应力筋， 使其与混凝土相结合， 从而改善既有桥梁病害， 提高桥梁的稳定性和安全性。 体外预应力加固技术在具体的施工过程中， 具有以下优点： 1） 预应力筋布置简单， 结构受力明确， 预应力损失少； 2） 根据具体情况灵活布置， 既可以全桥加固， 又可以局部位置加固； 3） 相对加固后原结构的恒荷载增加， 使结构和构件的承载能力有较大提高空间； 4） 体外处理混凝土结构， 便于维修； 5） 抗震等特殊要求的加固效果良好。

4.4 灌注灌封胶加固

桥梁主受力结构发生变化甚至出现裂缝时， 整个桥梁的承受能力会受到破坏， 可以采用灌注灌封胶加固技术来修补。 此项技术要求技术人员要在桥梁稳固之前查明桥梁的损坏位置及原因， 以便能够快速地选择出最科学合理的加固方式。 但是如果桥梁发生了承载力缺乏的现象， 那么就要同时运用灌注灌封胶加固与预应力加固两个技术。 运用灌注灌封胶加固以及预应力加固技术后， 会增强桥梁的承重性能， 同时还会减少裂缝问题， 桥梁的安全性就有了保障。 灌注灌封胶加固以及预应力加固技术的同时运用， 提高了桥梁的承重性能， 也提高了桥梁的质量。

4.5 碳纤维加固施工技术

碳素纤维是一种增强复合材料， 碳素纤维加固的全名是黏结性纤维塑料增强加固， 其是用黏结剂将纤维增强材料粘贴到受拉构件上， 使其与受拉构件一起受拉， 从而提高结构的承载性能。 碳纤加固技术具有许多优点， 如： 具有一定的物理机械性能， 较强的抗拉强度， 施工简便， 还具有较强的抗腐蚀、 抗盐、 抗碱等性能。 缺点是其弹性模量与普通钢筋相比较低。 现代公路工程施工中， 碳纤维加固技术应用十分广泛， 桥梁加固后无需维护， 且加固前、 后对结构外观、 尺寸无影响， 其自重小， 质量轻， 适用于各种混凝土结构形式。 受此加固技术的影响， 当前公路桥梁混凝土结构易发生损伤部位都会采用加固材料。 该技术具有补强钢筋等多重作用， 在一定程度上大幅提高了公路桥梁的整体结构承载力。

5 结语

独柱墩桥梁因结构轻巧、 占地量小等优点在公路桥梁中应用较为广泛， 但是频繁发生的独柱墩桥梁倾覆事故， 不得不引起养护管理机构的重视。 鉴于社会车辆超载情况仍在短期内得不到有效的解决， 为了广大司乘人员的安全， 避免国家财产损失， 重视桥梁安全， 重视独柱墩桥梁稳定性， 养护管理机构必须做好养护管理工作， 加强日常巡查， 做好日常保养， 及时进行小修养护管理， 定期进行定期检查， 特别是独柱墩桥梁是否存在倾覆趋势、 是否存在支座病害、 是否位移超限等。