摘要：独柱墩桥梁设计是一种偏心受压的承重桥梁设计，这种桥梁设计方式与传统的双柱墩或多柱墩相比，受力环境不同，倾覆风险更高。本文将以目前常见的独柱墩桥梁为研究对象，综合评价独柱墩桥梁的倾覆安全问题，从中总结独柱墩桥梁存在的倾覆风险原因。同时结合相关补强加固施工技术，对独柱墩桥梁的加固施工策略进行归纳。
关键词：独柱墩桥梁；受力；抗倾覆；加固施工
前言
独柱墩桥梁在我国公路桥梁的建筑领域十分普遍，这种桥梁主要满足轻型汽车或者装载设备的通行任务。但是随着社会发展，越来越多的车辆出现了轴载增加问题，导致桥梁超载现象普遍。独柱墩桥梁本身的受力环境十分特殊，单点支撑结构在过载环境下，很容易出现失稳问题，最终酿成惨案。因此针对传统的独柱墩桥梁开展加固施工，是目前公路行驶安全的必然要求。
一、独柱墩桥梁抗倾覆安全分析
（一）桥梁结构特征
独柱墩桥梁本身的支点结构与其所对应的桥梁车辆行驶情况，是桥梁所面临的主要抗倾覆安全问题。笔者以某地区独柱墩桥梁为研究对象，对独柱墩桥梁存在的一般安全风险进行了总结。图1为本文调研的独柱墩桥梁外观。通过对桥梁观察以及现场勘察检测可以了解到，该桥梁两侧为双柱墩，桥梁中间则为独柱墩单支座，形成连续独柱墩结构。这种结构跨度大、支点稀疏、结构形态不稳是其主要面对的抗倾覆安全问题。
图1 某地区独柱墩桥梁形态
（二）桥梁支撑模式风险
笔者提出，该桥梁所选择的建筑方式为多跨度的连续箱梁模式，这种模式当中，单支座、多排布是其主要的支撑方式。这种方式虽然能够在一定程度上保障桥梁的强度等级，但是在桥梁实际使用中，一旦因超载列车行驶偏载状态之下，很容易出现支点扭转等问题。此时主梁将会受到一个水平方向上的扭矩。而独柱墩作为主支撑单元，本身又不具备良好的抗扭能力，因此在偏载车辆作用下，梁端受压支座依次脱空，箱梁支撑体系不再提供有效约束，箱梁扭转变形趋于发散，箱梁横向失稳垮塌，支座、下部结构连带损坏。
此外，笔者所进行调研的某地区独柱墩桥梁基本形态，为典型的立交形态，多为曲线半径较小的匝道曲梁。在受力分析方面，弯曲状的桥梁内部受力和外部受力并不均衡，同时受到环境温湿度以及内部混凝土预应力等的影响，箱梁内部的扭矩分布十分散乱。同时受到恒载作用，桥梁表面的内外两侧会出现持续的受力不均，进而造成负反力。这种力在抗扭能力不足的桥梁当中，会直接作用于独柱墩支点，快速聚集成为偏心载荷，直接造成独柱墩支座腾空。桥梁此时会扭曲变形，出现倾覆。
（三）桥梁受力风险
最后，桥梁表面所受到的承载力会直接作用于桥墩之上。因此在施工设计当中，一般运用墩梁固结的方式，对受力进行缓冲。这种缓冲方式能够在一定的路面载荷范围内控制力的传导范围，最终保障主梁结构形态处于稳定。但是墩梁固结施工策略在实际的桥梁使用当中并不理想。作为独柱墩的桥梁，桥梁表面的荷载始终处于偏心作用环境之中，这种作用力对于桥梁的破坏力是十分深远的。桥梁墩梁固结无法长时间在偏心载荷作用之下维持稳定，因此会出现较为严重的固结开裂问题，严重的情况下还会造成墩柱断裂，造成桥梁倾覆。
二、独柱墩桥梁加固技术分析
（一）裂缝补强处理
独柱墩桥梁当中出现的混凝土裂缝问题，一般是桥梁在发生倾覆风险之前的预警信号，施工单位需要充分分析裂缝情况，了解桥梁当前施工阶段的稳固状态，采取补强加固策略，处理裂缝问题。
在一般的施工经验当中，裂缝大小低于0.05毫米时，一般可以认定为混凝土材料自身的裂缝，不会对桥身稳定性产生影响，可以不进行处理。而当裂缝超过这一标准时，则必须要进行表面的封缝处理。对于裂缝过大的位置，还需要进行灌缝加固。其中封缝的主要处理工艺要求施工单位选用钢丝刷材料对混凝土表面进行清洗，再通过流动水完成冲刷[2]。随后，将聚合物水泥沿着缝隙的位置进行涂抹，再利用玻璃丝布，构建封闭带，完成对于缝隙的封闭工作；对于过大的缝隙问题，应当采用灌缝处理策略。灌缝处理主要以灌浆为核心原则，通过先期的缝隙清理，将丙酮溶液灌注到缝隙当中，再将环氧胶泥在钻孔位置进行注浆，直到注满为止。
（二）增设端横梁构造
端横梁是独柱墩桥梁构造当中的主要受力位置，在匝道桥当中，一般通过端横梁来进行箱梁的前后连续，从而保障独柱墩受力情况得到控制，不会超过受力限制。随着桥梁施工工艺的进展，独柱墩桥梁所采用的端横梁能够在桥梁受力过程中代替箱梁，承担部分抗扭任务，同时抵消大部分倾覆扭矩。因此端横梁成为桥梁倾覆控制当中核心连接构件。为了能够使独柱墩桥梁提高抗倾覆的安全等级，需要对端横梁进行结构的改造，增设结构等方式，对其进行处理。本文在进行施工策略研究当中，提出了利用台帽连接构件，共同组成抗拉拔环节，利用这个环节，避免端横梁向桥梁外侧扭转，造成偏移，从而提高桥梁的整体强度。在施工当中，施工单位需要着重考量施工所处的实际地理环境，并根据桥下空间开阔度、土壤地质情况以及施工条件等，进行机械设备的合理选择，避免对桥梁稳定性产生严重影响。
（三）植筋处理
在完成基于桥梁独柱墩的钻孔和清孔之后，还可以采用植筋方式，将钢筋强度与混凝土强度进行融合，从而提高桥梁的整体强度。施工时，施工单位可以将锚栓插入到植筋孔内部，再利用锚栓将植筋长度和植筋位置进行定位。锚栓本身所具有的外部胶囊材料需要在孔内敲碎，使其内部的化学胶液流出，并与钢筋完成混合。在植筋过程中，施工单位应当合理控制植筋位置的差别情况，并通过调整结构、改变高度和密度等方式，进行钢筋的焊接，以免造成对原有钢筋结构的损坏。
结论
综上所述，独柱墩桥梁本身的受力环境和强度特点，使其无法与双柱、多柱结构桥梁保持相同的抗倾覆性能，因此需要针对独柱墩桥梁容易出现倾覆这一特点，对桥梁本身进行补强加固。其中加固策略可以从缝隙处理、加固件装设和内部植筋三个环节入手，通过这三个环节的施工开展，可以在一定程度上提高独柱墩桥梁的整体稳定性能，满足独柱墩桥梁的使用要求。
参考文献
[1]刘海龙.阳茂高速公路独柱墩连续箱梁桥横向抗倾覆安全性评估及加固方案设计[J].交通世界,2018(31):128-130.
[2]孔令元.独柱墩桥梁抗倾覆增设钢盖梁受力可靠性分析及改进措施[J].广东公路交通,2018,44(04):118-125.
论文作者:陈超
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/11
标签：桥梁论文; 受力论文; 结构论文; 裂缝论文; 横梁论文; 支座论文; 方式论文; 《基层建设》2019年第2期论文;