獨(dú)柱橋墩的防傾覆改造

【摘 要】近年來橋梁傾覆事故不斷出現(xiàn)，往往是由于采用獨(dú)柱墩及車輛超載，因此選擇一種合適的方式對既有獨(dú)柱墩的改造顯得非常重要。

【關(guān)鍵詞】獨(dú)柱墩；超載；防傾覆改造

前言

當(dāng)前，我國城市立交橋、高速公路匝道橋等曲線橋梁較多采用獨(dú)柱現(xiàn)澆連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)形式。該種結(jié)構(gòu)具有減少占用土地、改善下部結(jié)構(gòu)布局、增加視野和橋型美觀的優(yōu)點(diǎn)。但該種結(jié)構(gòu)形式的橋梁在使用過程中已發(fā)生多起施工過程中傾覆或運(yùn)營期超載引起的倒坍事故。因此，對于已經(jīng)建成的獨(dú)柱墩的加固防傾覆改造措施需要深入的研究思考，今后該種結(jié)構(gòu)形式如何恰當(dāng)合理的應(yīng)用也需要進(jìn)一步研究。

1 獨(dú)柱墩安全事故

2009年7月15日，在津晉高速公路港塘收費(fèi)站外連續(xù)獨(dú)柱墩匝道橋上，為避讓前方逆行車輛，3輛嚴(yán)重超載車輛密集停置并偏離行車道，導(dǎo)致橋梁發(fā)生傾覆事故，5輛載貨車墜落，造成6人死亡，4人受傷。

2011年2月21日，浙江上虞春暉互通立交橋引橋坍塌，現(xiàn)場匝道上有四輛貨車側(cè)翻，事故造成3人受傷。

2012年8月24日，哈爾濱三環(huán)路群力高架橋工程上跨洪湖路的上行匝道橋發(fā)生傾覆，致使4輛大貨車墜橋，造成3人死亡、5人受傷。截止事故發(fā)生時該橋運(yùn)營不足一年。

以上事故調(diào)查報告結(jié)論如出一轍，都是超載車輛引起的偏載導(dǎo)致橋梁傾覆，這些傾覆的直接原因就是采用了獨(dú)柱墩。

2 獨(dú)柱墩防傾覆改造措施

雖然有津晉高速公路塌橋事故、浙江上虞春暉互通立交橋塌橋事故的前車之鑒，可惜的是，類似的事故再度在哈爾濱出現(xiàn)。因此，對于采用獨(dú)柱墩的橋梁的防傾覆改造非常重要而且迫切。

獨(dú)柱墩橋梁存在三個安全風(fēng)險：采用獨(dú)柱墩的箱梁一般跨徑較長，在偏心荷載作用下，一旦橋梁抗扭強(qiáng)度不足，橋梁就會出現(xiàn)剪扭破壞；獨(dú)柱墩本身就是偏心受壓構(gòu)件，如果橋墩過高或者墩身過細(xì)，在偏心荷載作用下，立柱存在偏心受壓破壞的可能性；獨(dú)柱墩梁體在偏心荷載及恒載偏心作用下，多個支點(diǎn)位置可能存在脫空現(xiàn)象，橋梁結(jié)構(gòu)有整體失穩(wěn)、傾覆的可能。

根據(jù)獨(dú)柱墩的安全風(fēng)險，目前現(xiàn)有的獨(dú)柱墩橋梁防傾覆改造措施一般有交通管制、增設(shè)支撐柱、增設(shè)蓋梁等方式。

交通管制屬于臨時性措施，對交通量較大、超載車輛較多的連續(xù)獨(dú)柱分離立交或跨線橋可以設(shè)置限載和橋上禁止停車標(biāo)志，互通匝道末端設(shè)置禁止逆行標(biāo)志，同時設(shè)置水泥隔離墩、鋼護(hù)欄等渠化交通，避免車輛偏載行駛或停車。該措施是一種治標(biāo)不治本的做法，在不具備改造條件的情況下可以采用。

增設(shè)支撐柱是一種比較通常的做法，即在承臺的兩側(cè)通過植筋加大承臺并增加樁基，在其上方設(shè)置混凝土支撐柱或者薄壁墩，如圖1。這種方式簡單易行，受力明確，可以很好的改善原結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，但只適合于橋下無凈空和通行要求的橋梁，同時在美觀上稍顯不足。青島市某立交橋的獨(dú)柱墩改造中采用了這種方式，達(dá)到了良好的防傾覆效果。

增設(shè)蓋梁一般采用增加鋼結(jié)構(gòu)蓋梁或者預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)蓋梁。對于橋梁凈空滿足要求的橋梁可以采用這種方法。鋼結(jié)構(gòu)蓋梁施工工藝成熟、工期短，但造價較高，鋼結(jié)構(gòu)后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用也較高；混凝土結(jié)構(gòu)蓋梁施工工藝成熟、造價低，但工期較長，混凝土澆筑困難。深圳市某立交橋的獨(dú)柱墩改造采用了增設(shè)鋼結(jié)構(gòu)蓋梁并加設(shè)多向活動支座的方法。該橋橋面寬17m，腹板寬11m，懸臂寬3m，該橋日交通量超過4萬輛，且大部分都是重載貨車，對于獨(dú)柱墩的穩(wěn)定性和平衡能力形成考驗(yàn)，因此對大橋的防傾覆改造時必要的。圖2為該橋獨(dú)柱墩的改造設(shè)計大樣圖。該設(shè)計為獨(dú)柱墩新增設(shè)了蓋梁，增大了支座中心距，有效地提高了抗傾覆的能力，具有很好的效果。

新增支座僅分擔(dān)驗(yàn)算活載的一部分，不會對主梁形成較大約束，保證新增結(jié)構(gòu)不會影響主梁受力。施工中應(yīng)采取措施保證支撐結(jié)構(gòu)與墩柱之間的可靠連接，新增支撐結(jié)構(gòu)與梁底距離根據(jù)支座尺寸精確預(yù)留，保證支座緊密安裝，確保在活載作用下支撐結(jié)構(gòu)能夠及時發(fā)揮作用。

橋梁傾覆事故一旦發(fā)生，新增支撐結(jié)構(gòu)將承擔(dān)非常大的荷載，因此新增支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的安全儲備，設(shè)計時必須做嚴(yán)格的結(jié)構(gòu)計算，保證新增結(jié)構(gòu)有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。

3 獨(dú)柱墩應(yīng)用的思考

獨(dú)柱墩作為一種在國外常見的橋梁結(jié)構(gòu)形式，如果進(jìn)行了準(zhǔn)確的承載能力核算以及荷載試驗(yàn)，一般情況下并不會出現(xiàn)安全事故。這種橋梁形式在國外較少發(fā)生事故，但在國內(nèi)卻出現(xiàn)了一些坍塌事故，其中一個因素就是超載嚴(yán)重。超載是我國現(xiàn)在公路運(yùn)輸中最為普遍的問題，主要是由于公路運(yùn)輸成本過高，車輛不得不超載以攤銷成本，而且通常貨車都是結(jié)伴排隊(duì)行駛，這使得過大的荷載很有可能同時出現(xiàn)在一個位置，實(shí)際荷載超過安全荷載儲備，同時設(shè)計中往往不把防傾覆作為控制因素重點(diǎn)計算，事故不可避免的發(fā)生。

4 結(jié)語

隨著交通建設(shè)的快速發(fā)展，在城市立交橋、城市高架橋以及高級公路橋梁建設(shè)中，獨(dú)柱墩連續(xù)箱梁橋因其節(jié)約占地、視覺通透、線條流暢、外形美觀等優(yōu)點(diǎn)，在公路橋梁的下部結(jié)構(gòu)中仍將繼續(xù)應(yīng)用，但是一定要慎重采用，特別是在超載貨車嚴(yán)重的地區(qū)，設(shè)計中要充分考慮偶然的集中超標(biāo)偏載給橋梁造成的損害，避免重復(fù)發(fā)生同樣的悲劇。