摘要：在高速公路设计建设过程中，独柱墩桥梁应用较为广泛，亟需对现有的独柱墩桥梁进行排查及验算其抗倾覆能力，并采取合适的加固设计方案，确保桥梁安全运营。但是，近年来独柱墩桥梁倾覆事故频发，引发社会各界的广泛关注。对工程质量、及施工现场等进行全过程的科学控制与管理，为以后的桥梁加固与设计提供可靠、详实的资料，对桥梁的安全运营提供有力保障。因此本文就以高速公路独柱墩桥梁加固及病害处理作为出发点进行探讨。
关键词：独柱墩桥、维修加固、病害处理
引言：独柱墩桥梁是相对于双柱或多柱墩桥梁来说的，由于其结构轻巧、下部结构工程量小、易适应地形、节约占地等优点，广泛应用于高速公路桥梁建设中，虽然独柱墩桥梁的上、下部结构受力性能可以满足桥梁设计规范的要求，尤其以匝道桥居多。由于匝道桥曲线桥较多，受力困难，对结构的横向抗倾覆稳定性非常不利，但是其桥墩横向支撑体系为单点支撑，在汽车偏载尤其是超载车作用下，易导致墩柱被破坏和桥梁整体侧翻现象。
1.独柱墩桥梁的组成及受力的特点
1.1独柱墩桥梁的组成部分
目前，我国的独柱墩包含：大桥、跨线桥、互通和匝道桥，桥梁结构主要包括独柱支承无梁板桥、独柱支承连续箱梁桥、单脊骨梁桥三种方式。具体来讲，上部结构包括承重构件、一般构件以及桥梁支座。下部结构主要是指桥台、独柱墩以及桥梁的基础部件等组成部件。桥面结构就更为简单了，通常是一些伸缩缝、护栏、排水系统、照明标志等。独柱墩桥梁结构一共包含三个部分：上部结构、下部结构、桥面结构。
1.2独柱墩桥梁的受力特点
所谓独柱墩桥梁，是运用独柱支承的方法来支撑桥梁受力的一种桥梁架构。与双柱式桥墩和多柱式桥墩相比，独柱墩桥梁的受力情况比较特别。由于独柱墩是一种偏心受压的承重方式，墩柱遭受破坏的可能性非常大。由于经济的快速发展以及工作效率的提高，重型货车大多存在超载现象，这就直接造成桥梁受力加大，桥梁结构很有可能会开裂和受损，直接造成桥梁倒塌和倾斜现象。此外，桥面上路况经常不好，再加上超载堵车，桥梁支座极有可能发生脱空现象，这就会直接引起桥梁倒塌。这种建筑方法虽然能够有效缓解桥梁的受力压力，但是容易导致桥梁结构的开裂，直接影响桥梁的使用寿命。
2.关于独柱墩桥梁出现倾覆坍塌的问题
2.1在独柱墩的箱梁结构设计中，在车辆超重的情况下车辆偏心作用及恒载偏心作用下，桥主梁就很容易发生倾斜和移动，连接墩双支点位置可能存在支座脱空现象、桥墩单支点位置不能为上部梁体提供横向约束，主梁的扭矩力也会越来越大，导致上部梁体变形过大，从而形成机动体系，主梁会直接倾覆，进而造成桥梁倒塌。该类型的破坏形式属于脆性破坏，事先无明显预兆，如果独柱墩和箱梁的结构设计采取不同的支座方式设置方法，会发生较严重的事故。
2.2 设计人员大多采用弯梁桥，如果连接墩采用独柱墩加盖梁的构造形式，由于弯梁桥独特的内外受力特性，在超载车辆作用于连接墩位置时，盖梁的弯矩和剪力以及独柱墩的弯矩达到最不利工况，再加上预应力和温度的影响，扭矩在箱梁的分布情况非常不均匀。当内力设计值远大于其截面承载力时，使上部梁体丧失边界支撑条件，会导致梁体整体侧翻倾覆。最后的偏心荷载力就会直接造成支座脱空。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.3有些独柱墩桥梁会采用墩梁固结的方法，独柱墩本身属于偏心受压构件，在偏心荷载或车辆超载以及温度力的共同作用下，如果桥墩高度大或者桥墩墩身回旋半径小，在超载车辆偏心作用下，有些设计人员会忽略墩梁固结的设计方法，经过结构计算分析可知，支座会出现较大的横桥向水平力，如果墩柱比较矮，就很有可能引发主梁倾覆。可能出现墩柱根部截面弯矩设计值小于其承载力的不利工况， 产生塑性破坏，进而导致桥梁倒塌。
3.关于独柱墩桥梁对倾覆坍塌解决措施
3.1 对设计思路进行加固
在加固方案的选择，应该完善结构受力性能，要依据桥位特点，采用具有合理性的方案，提高其抗倾覆性能。在加固设计的各个施工阶段，对主梁的扭矩进行有效的分布，同时很好的提高主梁在其他方向上受力的稳定性，加固设计应重点考虑建筑材料的各项性能，比如说在横向上受到的力；应综合考虑构件的各种性能，对于那些由于外部受力导致的箱梁端部曲线内侧的响应支座出现脱空现象，对于独柱墩桥梁在温度和偏心荷载力的作用下主要采取设置限位装置来解决这个问题。来提升经济效益和社会效益。
3.2 在独柱墩顶增加扩大端方案
在独柱墩顶增加扩大端的加固方案可选用钢筋混凝土和钢结构盖梁的样式。钢筋混凝土结构是应用原来独柱墩墩身，并且安上两个支座；当桥面较宽、墩身较高的时候，可以依据墩身承台能力计算结果在适当增加原墩身结构截面面积。钢结构扩大端是将钢箱制作成内侧为双半圆钢板箍，钢箍内径根据独柱墩直径选取，板厚应经计算确定，横桥向两侧各设4或6道加劲肋，与钢板箍焊接，顺桥向两支座底板各设一道贯通隔板形成格构式钢箱。可在箱梁独柱墩两端的原有桩基处各新增两根桩基，并与原有桩基连在一起，增加端横梁设两个支座，增加受理点。
3.3 上部结构压重处理方案
通过加重的方法来提高整个桥的稳定性。由于在设计时曲线桥梁内侧由于时间的推移会出现较小的负反力，要使得桥梁内侧的支座能够很好起到均衡受力，一个很好的办法就是使桥内部的桥墩不再脱空，起到力的分担作用。解决这个问题的办法有很多，例如可以选择在端横梁的位置上增加长度，另一个办法是对箱梁里的内堆载增加永久荷载。主要方式是在曲线的内侧护栏的外部，再加上一层混凝土。应综合分析计算桥梁受力状况，不变桥梁结构体系，对上部结构加重，达到桥梁上下部结构整体稳定性的目的。
4.独柱墩桥梁的主要病害及病害处理
4.1独柱墩桥梁的主要病害主要有几个方面：第一是桥梁支座脱空；第二是伸缩缝破坏；第三是主梁倾斜。在我国这几年独柱墩桥梁的倒塌事故情况分析中，事故桥梁具有以下几个同样的特点：事故桥梁的桥表面设计结构较为平直；事故桥梁的中间结构很容易发生或大或小的损害情况。
4.2针对混凝土和钢筋的病害处理
在实行混凝土和钢筋的维护的工作时，应该遵循一些施工方式及流程：第一，针对已经破损的混凝土要实行剔除；第二，实行彻底的清除及清理工作；第三，对于裸露在地面的钢筋实行除锈；第四，要保持基面的具有很高的湿润度；第五，准备施工的材料；第六，实行修补和养护；第七，进行施工现场的清理。针对箱梁和盖梁的病害，在箱梁和盖梁的维护过程中，应该应用顶立面砂浆的方式实行操作。
5.结语：
随着我国经济建设的快速发展，独柱墩加固设计方案的选择应根据具体验算受力状况、桥梁的结构形式、研究可能破坏的形式等方面考虑，对现有独柱墩连续箱梁桥进行加固处理。因为交通流量，重载车辆普遍存在超载现象。综合经济性、可行性、技术难易程度、施工周期几种因素，超重车辆行驶在小半径曲线独柱墩匝道桥时，容易造成出现偏载的问题。这种情况导致国内多起独柱墩箱梁桥倾覆倒塌事故。应用切实可行的加固方案，提高独柱墩桥梁的抗倾覆能力及整体稳定性。
参考文献：
[1] 王志浩.独柱墩梁桥的抗倾覆分析及加固对策研究[D].长安大学，2014
[2]李玲军. 公路工程桥梁加固技术研究[J].交通世界，2012，（01）：45-47.
[3] 谌润水.桥梁加固技术的历史回顾[J].中国公路，2011，（17），84-96.
论文作者:马贺彦
论文发表刊物:《基层建设》2016年19期
论文发表时间:2016/11/25
标签：桥梁论文; 支座论文; 结构论文; 受力论文; 病害论文; 桥墩论文; 偏心论文; 《基层建设》2016年19期论文;