独柱桥墩的防倾覆改造

【摘 要】近年来桥梁倾覆事故不断出现，往往是由于采用独柱墩及车辆超载，因此选择一种合适的方式对既有独柱墩的改造显得非常重要。

【关键词】独柱墩；超载；防倾覆改造

前言

当前，我国城市立交桥、高速公路匝道桥等曲线桥梁较多采用独柱现浇连续箱梁结构形式。该种结构具有减少占用土地、改善下部结构布局、增加视野和桥型美观的优点。但该种结构形式的桥梁在使用过程中已发生多起施工过程中倾覆或运营期超载引起的倒坍事故。因此，对于已经建成的独柱墩的加固防倾覆改造措施需要深入的研究思考，今后该种结构形式如何恰当合理的应用也需要进一步研究。

1　独柱墩安全事故

2009年7月15日，在津晋高速公路港塘收费站外连续独柱墩匝道桥上，为避让前方逆行车辆，3辆严重超载车辆密集停置并偏离行车道，导致桥梁发生倾覆事故，5辆载货车坠落，造成6人死亡，4人受伤。

2011年2月21日，浙江上虞春晖互通立交桥引桥坍塌，现场匝道上有四辆货车侧翻，事故造成3人受伤。

2012年8月24日，哈尔滨三环路群力高架桥工程上跨洪湖路的上行匝道桥发生倾覆，致使4辆大货车坠桥，造成3人死亡、5人受伤。截止事故发生时该桥运营不足一年。

以上事故调查报告结论如出一辙，都是超载车辆引起的偏载导致桥梁倾覆，这些倾覆的直接原因就是采用了独柱墩。

2　独柱墩防倾覆改造措施

虽然有津晋高速公路塌桥事故、浙江上虞春晖互通立交桥塌桥事故的前车之鉴，可惜的是，类似的事故再度在哈尔滨出现。因此，对于采用独柱墩的桥梁的防倾覆改造非常重要而且迫切。

独柱墩桥梁存在三个安全风险：采用独柱墩的箱梁一般跨径较长，在偏心荷载作用下，一旦桥梁抗扭强度不足，桥梁就会出现剪扭破坏；独柱墩本身就是偏心受压构件，如果桥墩过高或者墩身过细，在偏心荷载作用下，立柱存在偏心受压破坏的可能性；独柱墩梁体在偏心荷载及恒载偏心作用下，多个支点位置可能存在脱空现象，桥梁结构有整体失稳、倾覆的可能。

根据独柱墩的安全风险，目前现有的独柱墩桥梁防倾覆改造措施一般有交通管制、增设支撑柱、增设盖梁等方式。

交通管制属于临时性措施，对交通量较大、超载车辆较多的连续独柱分离立交或跨线桥可以设置限载和桥上禁止停车标志，互通匝道末端设置禁止逆行标志，同时设置水泥隔离墩、钢护栏等渠化交通，避免车辆偏载行驶或停车。该措施是一种治标不治本的做法，在不具备改造条件的情况下可以采用。

增设支撑柱是一种比较通常的做法，即在承台的两侧通过植筋加大承台并增加桩基，在其上方设置混凝土支撑柱或者薄壁墩，如图1。这种方式简单易行，受力明确，可以很好的改善原结构的受力状态，但只适合于桥下无净空和通行要求的桥梁，同时在美观上稍显不足。青岛市某立交桥的独柱墩改造中采用了这种方式，达到了良好的防倾覆效果。

增设盖梁一般采用增加钢结构盖梁或者预应力混凝土结构盖梁。对于桥梁净空满足要求的桥梁可以采用这种方法。钢结构盖梁施工工艺成熟、工期短，但造价较高，钢结构后期养护费用也较高；混凝土结构盖梁施工工艺成熟、造价低，但工期较长，混凝土浇筑困难。深圳市某立交桥的独柱墩改造采用了增设钢结构盖梁并加设多向活动支座的方法。该桥桥面宽17m，腹板宽11m，悬臂宽3m，该桥日交通量超过4万辆，且大部分都是重载货车，对于独柱墩的稳定性和平衡能力形成考验，因此对大桥的防倾覆改造时必要的。图2为该桥独柱墩的改造设计大样图。该设计为独柱墩新增设了盖梁，增大了支座中心距，有效地提高了抗倾覆的能力，具有很好的效果。

新增支座仅分担验算活载的一部分，不会对主梁形成较大约束，保证新增结构不会影响主梁受力。施工中应采取措施保证支撑结构与墩柱之间的可靠连接，新增支撑结构与梁底距离根据支座尺寸精确预留，保证支座紧密安装，确保在活载作用下支撑结构能够及时发挥作用。

桥梁倾覆事故一旦发生，新增支撑结构将承担非常大的荷载，因此新增支撑结构应具有足够的安全储备，设计时必须做严格的结构计算，保证新增结构有足够的强度、刚度和稳定性。

3　独柱墩应用的思考

独柱墩作为一种在国外常见的桥梁结构形式，如果进行了准确的承载能力核算以及荷载试验，一般情况下并不会出现安全事故。这种桥梁形式在国外较少发生事故，但在国内却出现了一些坍塌事故，其中一个因素就是超载严重。超载是我国现在公路运输中最为普遍的问题，主要是由于公路运输成本过高，车辆不得不超载以摊销成本，而且通常货车都是结伴排队行驶，这使得过大的荷载很有可能同时出现在一个位置，实际荷载超过安全荷载储备，同时设计中往往不把防倾覆作为控制因素重点计算，事故不可避免的发生。

4　结语

随着交通建设的快速发展，在城市立交桥、城市高架桥以及高级公路桥梁建设中，独柱墩连续箱梁桥因其节约占地、视觉通透、线条流畅、外形美观等优点，在公路桥梁的下部结构中仍将继续应用，但是一定要慎重采用，特别是在超载货车严重的地区，设计中要充分考虑偶然的集中超标偏载给桥梁造成的损害，避免重复发生同样的悲剧。