橋梁抗傾覆計算分析及對策措施

鄧雪峰 吳臻旺 張元恒

摘要：通過對近年來全國發生的幾起橋梁側翻事故進行案例分析，結合本地一些重要點位橋梁的抗傾覆計算分析結果，分析原因，總結經驗教訓，提出防治對策措施。為既有橋梁的加固整治和新建橋梁的優化設計提供借鑒和參考。

關鍵詞：城市橋梁； 抗傾覆； 計算分析； 對策措施

中圖分類號：U447文獻標志碼：A

0引言

近年來，全國陸續發生幾起橋梁側翻事故，造成重大的人員傷亡和財產損失，社會影響大，群眾關注度高。本文旨在通過對鄂州大廣高速事故、江蘇無錫312國道高架橋坍塌、浙江蕭山高架引橋垮塌事故、廣東粵贛高速大橋傾覆事故、哈爾濱陽明灘大橋傾覆事故、“11·26”南京高架橋垮塌事故、內蒙古包頭高架橋坍塌事故等進行分析，并結合成都市區內環路某跨線橋進行分析計算，分析橋梁發生傾覆事故的主要原因，總結經驗教訓。提出設計預防、加寬橋墩、加寬蓋梁、增加連接件等防治對策措施。為既有橋梁的加固整治和新建橋梁的優化設計提供借鑒和參考。最后從橋梁傾覆事故和計算分析得出在設計階段、使用階段、維護保養、管理層面等方面的重要啟示和思考。

1典型案例分析

通過對鄂州大廣高速事故、江蘇無錫312國道高架橋坍塌、浙江蕭山高架引橋垮塌事故、廣東粵贛高速大橋傾覆事故、哈爾濱陽明灘大橋傾覆事故、“11·26”南京高架橋垮塌事故、內蒙古包頭高架橋坍塌事故等進行綜合對比分析（表1）。

通過對七座橋梁垮塌事故的初步分析研判，可以得出車輛超載偏載、獨柱墩單支座、梁體自重較輕等是造成橋梁傾覆垮塌的主要因素。

2橋梁抗傾覆計算分析

2.1抗傾覆驗算方法

根據JTG 3362-2018《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋梁設計規范》第4.1.8條的條文說明，發生傾覆事故的橋梁基本特征為：上部結構采用整體式箱梁，結構體系為連續梁，上部結構由單向受壓支座支撐；橋臺或過渡墩采用雙支座或三支座，跨中橋墩全部或部分采用單支座。在對各座橋的各聯進行抗傾覆風險場景判定后，選取最具代表性的聯跨進行驗算（圖1）。

根據JTG 3362-2018《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》第4.1.8條［1］，持久狀況下，梁橋不應發生結構體系的改變，并同時應滿足下列規定。

在作用基本組合下，單向受壓支座始終保持受壓狀態。

按作用標準值進行組合時，整體式截面簡支梁和連續梁的作用效應應符合式（1）的要求。

Sbk.i/Ssk，i≥2.5（1）

具體計算過程參照新橋規第4.1.8條的條文說明進行。

2.2某跨線橋抗傾覆驗算

2.2.1橋梁總體情況

該跨線橋全長661.02 m，其中橋跨長度為453.8 m。上部結構設計為混凝土連續彎箱梁橋，分A、B、C、D共4聯（表2）。

A、B、D聯跨度均為5×21.8 m，C聯跨度較大，為（21.8+26.77+26.03+31+21.8） m，因此，選取具有代表性的C聯箱梁進行抗傾覆驗算。混凝土箱梁采用直腹板單箱單室截面，頂板寬10.0 m，底板寬7 m，兩側各外挑1.5 m，兩邊跨箱梁中心高度為1.2 m，中間三跨箱梁中心高度為1.3 m。

2.2.2計算荷載

恒載

一期恒載：結構自重。

二期恒載：防撞欄桿：單側10.23 kN/m；橋面鋪裝：7 cmC40混凝土+防水層+5 cm瀝青混凝土鋪裝。

活載

按照現行城-A級進行計算。軟件自動考慮活載的不利布置。

2.2.3計算模型

利用Midas軟件建立空間三維桿系模型（圖2）。

2.2.4支座反力

計算得到結構在恒載支反力和活載作用下最小支反力如圖3、圖4所示。

2.2.5抗傾覆驗算

將1-1、6-1作為失效支座，計算結果見表3。

將1-2、6-2作為失效支座，計算結果見表4。

C聯橋梁在基本組合下，1-1、1-2、6-1、6-2出現負反力，單向受壓支座出現脫空；按作用標準值組合時抗傾覆穩定系數為1.12，小于2.5。

綜上，該聯橋梁抗傾覆穩定性不滿足新橋規要求。建議盡快采取相應的處理措施。

3橋梁抗傾覆防治對策措施［2-4］

3.1設計預防

（1）橋墩設置多支座，盡量避免設置單支座橋墩。

（2）偏心荷載較大時宜設置門架橋墩，門架橋墩可為主梁提供較大的扭矩以防止傾覆。

（3）鋼箱梁端部壓重，當支座反力較小時可灌注混凝土以避免傾覆。

3.2加寬橋墩

（1）既有橋梁橋墩外包加寬，原墩外表面鑿毛，種植鋼筋后包裹混凝土加寬。

（2）既有橋梁橋墩兩側增加立柱，新增立柱采用鋼結構并與原橋墩連接為一體。

（3）新增立柱采用鋼結構并與原橋墩連接為一體，與原墩等厚兩側增加澆筑混凝土。

3.3加寬蓋梁

橋墩增加鋼抱箍蓋梁，蓋梁采用鋼構件與橋墩連接采用抱箍。

3.4增加連接件

（1）增加蓋梁同時增設連接件，增加蓋梁以拉大支座間距同時增加連接構件。

（2）增加錨固鋼板增設連接件，在梁體和橋墩上分布增加錨固鋼板作為連接件的基礎。

4結束語

通過對橋梁側翻事故進行案例分析、梳理、總結；部分橋梁抗傾覆計算復核，得出在設計階段、使用階段、維護保養、管理層面等方面的重要啟示和思考。

（1）設計階段，盡量避免使用獨柱單支座橋梁結構，不可避免時，偏載影響應考慮充分。

（2）使用階段，超重車輛過匝道盡量走橋面中央，遇到多輛重車靠橋梁單側排行時，應盡量避免同步過橋。

（3）維護保養，匝道橋面單側打圍施工時，避免兩輛及以上車輛同時通過打圍區域。

（4）管理層面，加快全面復查獨柱單支座橋梁結構，根據驗算結果從速處理。

參考文獻

［1］中交公路規劃設計院有限公司.公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范： JTG 3362-2018［S］.北京：人民交通出版社股份有限公司，2018.

［2］殷新鋒，楊小旺，豐錦銘，等.獨柱墩連續彎梁橋抗傾覆穩定影響因素分析［J］.公路與汽運，2016，（1）：156-161.

［3］牛洪剛.城市公路橋梁抗傾覆驗算與加固改造的設計方案研究［J］.公路工程，2018（2）：129-133.

［4］趙牧舟，潘盛山，王吉翀.大跨徑小半徑連續彎梁橋抗震性能研究［J］.北方交通，2017（5）：1-4.

［作者簡介］鄧雪峰（1981—），男，碩士，正高級工程師，從事橋梁隧道及交通規劃設計質理管理。