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【摘 要】近年，采用独柱墩结构的桥梁广泛应用于高速公路匝道桥及市政立交桥，与此同时，该结构桥梁倾覆事故也时有发生。在调查辽宁省内大量具体工程的基础上，对桥梁独柱墩结构的受力特点进行分析，找出导致桥梁倾覆的原因。
【关键词】独柱墩桥梁；原因分析；桥梁加固；技术要点
Analysis on the overturning of Single - Column Bridge and the Key Points of
Bridge Reinforcement in Traffic
Yu Yang
【Abstract】In recent years, bridges with single column pier structure are widely used in expressway ramp and municipal overpass, at the same time, the bridge overturn of the structure has also occurred. On the basis of investigating a large number of concrete projects in Liaoning Province, the paper analyzes the stress characteristics of the single - column pier structure of the bridge and finds out the causes of overturning.
【Keywords】Single column pier; Cause analysis; Bridge reinforcement; Technical points
【中图分类号】U443.1 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544（2017）20-0152-02
1.引言
独柱墩是采用单柱、单支点对梁板等上部结构进行支撑的一种结构形式。由于采用独柱墩结构的桥梁具有外形较美观、桥下视野开阔、减少桥墩占地、节约造价等等的优点，并且我省已经在建的高速公路匝道桥及城市立交曲线半径都比较小，常规采用预制结构的桥梁适应性较差，因此在设计的过程中，高速公路匝道桥及市政立交桥经常采用独柱墩的结构形式。
2.独柱墩桥梁倾覆原因分析
根据采用独柱墩结构桥梁的受力特点及国内近年发生的独柱墩桥梁倾覆事故现场实地照片和破坏形式分析，独柱墩桥梁倾覆主要原因有如下几点：
（1）对于采用多跨独柱墩结构形式的现浇连续箱梁，其中多个独柱墩台均采用中支点、单支座的结构，在某些车辆超载及偏载共同作用条件下，主梁会产生巨大横向扭矩，因为独柱墩结构自身抗扭能力极弱，所以随着主梁的扭矩进一步增大，独柱墩的墩柱所受横向弯矩及水平剪力将急剧加大，当其超过墩柱自身的承载最大能力时，将产生破坏，导致该桥梁主梁倾覆。
（2）高速公路匝道的“弯梁桥”多采用独柱墩结构。“弯梁桥”本身具有外梁为加载、内梁为卸载地特性，并且在预应力及温度荷载双重作用下，使箱梁的扭矩分布的极为不均匀，而且由于其伸缩缝处的梁端扭矩加大，造成内、外侧的支座反力非常不均匀，甚至产生负反力，如果在处于偏心荷载的作用下，就加剧内侧的支座产生脱空等危险的发生几率。
（3）对于采用独柱墩梁固结结构的桥梁，墩柱会承受部分主梁的扭矩，并对主梁横向扭转的变形具有一定约束的作用。但在设计时经常忽视该作用，特别对于比较矮的桥梁独柱墩，因为刚度较大，所以分配到的扭矩也相应增加，在车辆偏心荷载或者车辆超载和温度力共同的作用下，其截面配筋经常不能满足该结构受力的要求，将产生裂缝，该桥梁耐久性及安全性将会降低，更有甚者，墩柱容易发生塑性的破坏，造成主梁倾覆。
由此可见，根据实际需要对独柱墩结构桥梁进行加固应势在必行。
3.独柱墩加固方式选择
独柱墩加固应根据“安全为主，影响交通的时间比较短、施工比较简便、经济比较合理”为原则。根据上述独柱墩桥梁倾覆事故原因的分析，独柱墩加固主要分为三种方式,分别为钢盖梁加固、砼盖梁加固及在独柱墩两侧增设砼墩柱进行加固。
4.工程概况
沈大高速公路灯搭立交B匝道桥上部结构为现浇箱梁，上跨沈大高速，位于R=160m平曲线上，桥宽7m，跨径3×20+2×20m，0号台、6号台设双支座，1号、2号、3号、4 号、5号墩为独柱单支座。由于车流量的不断的增大，重型货车逐渐增多，如果货车过度靠边行驶或靠边停车，独柱式连续箱梁桥会出现桥梁支座脱空、主梁进行滑移等不利的情况，甚至还有可能发生桥梁倾覆安全事故。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆按照辽宁省交通厅要求，应对该独柱墩桥梁1号、2 号、3号、4号、5号墩进行加固处理，采取了对墩独柱两侧增设砼墩柱，分别在柱顶增设支座的处理方案。
5.工程特点及施工方案确定
原增设墩柱支座安装的方案为: 在支座顶部采用粘钢方法增设调平钢板，使支座处于水平的位置。支座的下部加楔形钢板，并通过敲击的方式使支座紧密安装，随后安装限位的钢板条。
经过研究讨论，该方案存在如下问题： （1）需要给支座增加的初应力不能够准确计量。（2）支座下部钢板属于异形钢板，尺寸复杂，表面的光洁度要求很高，需要特制而且加工时间比较长，不利工期及成本控制。（3）由于不是新建，导致梁底与墩顶的间隙很小，不利于垫石浇筑及支座安装。
根据工程实际的情况，经研究应采用墩身混凝土顶预埋垫石砼底钢板的方法。等到墩身砼强度达到要求后，用圆形千斤顶顶起支座下钢板、支座，将预埋垫石砼底钢板与支座下钢板通过在4角焊接钢筋柱进行支撑，能够有效的解决支座安装上述的难题。具体如下：（1）用圆形千斤顶顶起支座下钢板、支座，将预垫石砼底钢板与支座下钢板通过在4角焊接钢筋柱进行支撑，这样就可以使梁底支座的安装空间变大，操作更方便。（2）使用圆形千斤顶顶支座，可以非常直观算出给支座增加的初应力。（3）用普通钢板作支座下钢板替代异形钢板，提高了施工效率。
6.施工工艺流程
施工准备——测量放样支座及调平钢板位置——计算调平钢板四角厚度——调平钢板、支座下钢板及预埋垫石底钢板制作——安装墩身钢筋，预埋垫石底钢板——浇筑墩身砼——墩身混凝土养生——安放圆形千斤顶——支座下钢板、支座、调平钢板就位——千斤顶顶升达到初始压——力将预埋垫石砼底钢板与支座下钢板通过在4角焊接钢筋柱进行支撑——卸载千斤顶——安装支座垫石钢筋网，支垫石模板——采用小型振捣棒进行垫石砼振捣——垫石混凝土养生。
7.施工应注意事项
（1）进场原材料必须自检合格，其中也包括钢筋、商用砼配合比。商品砼确定后不允许更换，保证砼质量稳定，并确保砼外观的色泽一致。
（2）墩柱用钢筋必须按照图纸进行加工，对钢筋直径、钢筋网几何尺寸、根数、钢筋间距、弯起钢筋的位置进行仔细检查，并且作好详细记录。II级钢筋采用电弧焊的焊条应使用502或者506焊条，同一个截面范围内接头数量不应该超出钢筋总数的50%，接头和接头之间的净距≥35d。应对预埋钢筋位置的准确性加强检查。
（3）施工前必须进行准确放样，把握好扩大墩柱与原中间墩柱的距离。两边增加墩柱的高度要细心测量，有问题及时上报。
（4）墩柱模板应采用整块的钢模板，对模板的平整度、光洁度、刚度以及拼装后竖缝的效果进行检查。钢模板在支模前必须进行清理干净，脱模剂涂抹均匀（以不淌、不滴、不聚作为标准）。模板拼装完后，如果有缝隙应用海绵条进行夹缝处理，以防漏浆。检查模板的刚度、线型以及平整度，并检查模板拼装是否牢固，如果有必要时应采取加固的措施。
（5）商品砼必须具备出厂合格证才可以进场。砼应采用分层浇筑，钢筋密集处同样应加以振捣，必要时可以采用小型振捣器，但不应该触及钢筋及模板，坚决杜绝空洞、麻面现象。严格控制砼施工工艺，必须安排具有一定的施工经验工人负责砼振捣。现场应抽取同期砼试块，进行同条件养生，以便于后期用来计算砼强度。
（6） 在施工前，千斤顶、油泵、油表应配套标定，便于精确的控制顶升力。将预埋垫石砼底钢板与支座下钢板进行支撑的4角焊接钢筋柱长度进行确定，施工之前应该用压力机对焊接后钢筋柱的轴向抗压的强度进行试验，确保焊接后整体的强度足够。
（7）调平钢板在加工前，应该根据在箱梁底的每个支座的位置实测纵、横坡度并结合其设计尺寸计算出每块调平钢板的四角各自厚度，并对每块调平钢板进行编号后再进行加工，应逐块验收进场的调平钢板，确保其各尺寸误差均在规范要求内。
（8）墩身砼顶面距梁底距离应该结合支座系统的高度、圆形千斤顶高度及其最大行程进行综合考虑。要求四根钢筋柱顶面应处在同样高度，而且在圆形千斤顶的有效行程之内将支座进行顶升到位，因为有四根钢筋柱对支座垫石上下钢板的支撑，会更加有利于支座垫石钢筋网及支座、调平钢板的安放。
（9）所有外露钢板均应该作深度防锈的处理。
8.结语
综上所述，准备新建的桥梁，应该谨慎的使用独柱墩结构。如果必须采用独柱墩结构时，应根据该桥所处实际情况，重视桥梁结构在支承体系上的布置及预应力、恒载、温度力的作用下主梁扭矩的分布，还有偏心荷载的作用下主梁的横向抗倾覆性验算，必要时应该采取相应的措施，确保该桥梁结构的安全、可靠。
沈大高速公路灯搭立交B匝道号桥独柱墩加固施工证明，采用千斤顶进行顶升支座系统及在独柱墩两侧浇筑砼柱的加固施工技术具有操作简单、质量可控、不影响正常通车等优点，并极大提高了桥梁结构的抗倾覆能力，可为今后的类似工程施工提供参考，值得在今后不能封车进行桥梁独柱墩加固施工的情况下推广使用。
参考文献
[1]JTJ 041-2000，公路桥涵施工技术规范[S]．
[2]JTG D62-2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S]．
[3]JTG D60-2004，公路桥涵设计通用规范[S]．
作者简介：于洋(1979-)，男，辽宁丹东人，工程师，研究方向:道路与桥梁工程。
论文作者:于洋
论文发表刊物:《建筑知识》2017年20期
论文发表时间:2017/12/21
标签：支座论文; 钢板论文; 桥梁论文; 钢筋论文; 结构论文; 千斤顶论文; 匝道论文; 《建筑知识》2017年20期论文;