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2021年12月18日,位于湖北省鄂州市境內(nèi)的滬渝高速滬渝向轉(zhuǎn)大廣高速匝道橋發(fā)生橋梁側(cè)翻,當(dāng)日造成4人死亡、8人受傷。
且近些年發(fā)生在墩柱墩橋梁傾覆的事故還是屢見(jiàn)不鮮的:
這一事故再一次引發(fā)了人們對(duì)于橋梁獨(dú)柱墩穩(wěn)定性的熱議,雖然造成本次事故的重要原因是車輛超載且行駛偏載引起的橋梁傾覆,但人們還是對(duì)獨(dú)柱墩的設(shè)計(jì)和存在仍有一定的非議,盡管它的設(shè)計(jì)滿足當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)規(guī)范且在特定的環(huán)境下還有一定的優(yōu)點(diǎn)。
交通部和應(yīng)急管理部也多次發(fā)文要求對(duì)全國(guó)獨(dú)柱墩橋梁安全運(yùn)行狀況進(jìn)行排查,各省根據(jù)文件精神對(duì)現(xiàn)有的墩柱墩橋梁進(jìn)行抗傾覆穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算,對(duì)不滿足規(guī)范要求的橋梁進(jìn)行加固改造。
目前,主要的加固改造方案有如下幾種,現(xiàn)對(duì)比分析如下:
方案一∶設(shè)抗拔約束裝置
通過(guò)在邊墩設(shè)置抗拔裝置,避免因邊支座的脫空而改變結(jié)構(gòu)體系,增強(qiáng)橫向抗傾覆性能。如下圖所示∶
方案優(yōu)點(diǎn)∶
(a)構(gòu)造設(shè)計(jì)幾乎不影響結(jié)構(gòu)原有受力模式。
(b)抗拔銷裝置構(gòu)造簡(jiǎn)單,工程規(guī)模較小,施工方便,幾乎不影響橋上正常交通。
方案缺點(diǎn)∶
(a)因錨固構(gòu)造及構(gòu)造空間的限制,抗拔銷拉拔力設(shè)計(jì)值一般較小,適用的加固橋梁范圍較少。
方案建安費(fèi)∶方案一單墩約10萬(wàn)元。
方案二∶多墩加蓋梁改多支承
通過(guò)在多個(gè)中間墩墩頂增設(shè)蓋梁,將中墩單支承改為多支承,加強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗扭轉(zhuǎn)變形能力。如下圖所示∶
方案優(yōu)點(diǎn)∶
多個(gè)中墩單支承改為多支承,根據(jù)計(jì)算確定支承的距離,使得箱梁在不利工況下支承體系不發(fā)生變化,基本可確保箱梁不會(huì)發(fā)生傾覆破壞。
方案缺點(diǎn)∶
(a)改變了原有箱梁橫梁的受力模式,橫梁由原來(lái)的負(fù)彎矩受力變?yōu)檎龔澗厥芰,需結(jié)合結(jié)構(gòu)配筋重新進(jìn)行驗(yàn)算,必要時(shí)需對(duì)橫梁進(jìn)行加固。
(b)需檢查增加蓋梁后可能對(duì)凈空的影響。
(c)施工過(guò)程涉及增設(shè)蓋梁,增設(shè)支座等,較為繁瑣。
方案建安費(fèi)∶單墩約25萬(wàn)元。
方案三∶單墩加強(qiáng)改多支承
部分中間橋墩單支承改為多支承,加強(qiáng)主梁中墩處抗扭轉(zhuǎn)能力,以滿足抗傾覆要求。同時(shí)通過(guò)增加樁柱、包裹墩柱等措施,提高中墩強(qiáng)度,以滿足改雙支承后墩身內(nèi)力增加的需要。具體操作時(shí),可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件,細(xì)分為如下方案∶
方案三a∶橋?qū)捿^大時(shí),可在原有墩柱兩側(cè)增設(shè)墩柱,如下圖所示∶
方案三b∶橋?qū)捿^小時(shí),可在原有樁基兩側(cè)增設(shè)樁基,通過(guò)承臺(tái)連接形成群樁,而后對(duì)墩柱進(jìn)行包裹、增設(shè)蓋梁形成多支承,如下圖所示∶
方案三c∶原設(shè)計(jì)帶承臺(tái)的獨(dú)柱墩,可對(duì)原有圓柱墩進(jìn)行包裹,改為圓端型墩柱,如下圖所示∶
方案優(yōu)點(diǎn)∶
(a)可靠性好。中墩單支承改為雙支承,根據(jù)計(jì)算確定雙支承的距離,使得箱梁在不利工況下支承體系不發(fā)生變化,可確保箱梁不會(huì)發(fā)生傾覆破壞。同時(shí)通過(guò)措施提高墩柱的強(qiáng)度,大大提高墩柱的安全性。
(b)一聯(lián)箱梁通?芍恍枰幚韱蝹(gè)墩,即能滿足抗傾覆要求。
(c)景觀性較好。
(d)加固施工基本不影響通行。
(e)對(duì)各種情況的連梁均有較好的適應(yīng)性。
方案缺點(diǎn)∶
(a)改變了原有箱梁橫梁的受力模式,需結(jié)合結(jié)構(gòu)配筋進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗(yàn)算。
(b)需檢查增加墩柱、蓋梁后可能對(duì)凈空的影響。
(c)安裝更換支座過(guò)程需短暫封閉交通。
(d)施工過(guò)程涉及樁基施工,植筋,澆筑混凝土,頂升箱梁,安裝更換支座等,工期較長(zhǎng)。
(e)新增樁基施工宜采用回旋鉆施工。
(f)對(duì)于部分橋墩位于水中、路線中央的橋梁適用性不佳。
方案建安費(fèi)∶方案三a單墩約57萬(wàn)元,方案三b單墩約66萬(wàn)元,方案三c單墩約27萬(wàn)元。
方案四∶拉大邊支座間距
邊墩處加長(zhǎng)端橫梁及蓋梁,必要時(shí)需增設(shè)蓋梁,以拉開(kāi)邊支座間距,加強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗扭轉(zhuǎn)變形能力。如下圖所示∶
方案優(yōu)點(diǎn)∶
邊墩處拉開(kāi)支座間距,根據(jù)計(jì)算確定支座拉開(kāi)的距離,確保在基本組合下不發(fā)生脫空,使得箱梁在不利工況下箱梁整體抗傾覆穩(wěn)定性能及中墩扭轉(zhuǎn)角滿足要求。
方案缺點(diǎn)∶
(a)改變了原有箱梁橫梁、蓋梁的受力模式,需結(jié)合結(jié)構(gòu)配筋重新進(jìn)行驗(yàn)算,必要時(shí)需對(duì)橫梁、蓋梁進(jìn)行加固。
(b)需檢查蓋梁加長(zhǎng)或增設(shè)蓋梁后可能對(duì)凈空的影響。
(c)施工過(guò)程涉及植筋,澆筑混凝土,增設(shè)支座等,較為繁瑣。
方案建安費(fèi)∶單墩約20萬(wàn)元。
顯然,每一種方案都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)和適用性,且對(duì)現(xiàn)有的橋梁維修加固又多受橋梁結(jié)構(gòu)形式、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件影響較大,應(yīng)經(jīng)多方分析比較才能確定最優(yōu)的加固方案。
慶興公司目前施工的內(nèi)蒙古某高速公路上跨分離立交橋的獨(dú)柱墩改造采用的正是增設(shè)鋼管墩柱改單支點(diǎn)變?nèi)c(diǎn)的加固方案:參照鐵路橋梁支座安裝方法進(jìn)行了優(yōu)化,取消了預(yù)頂升,不改變?cè)辛后w結(jié)構(gòu)受力;梁底先安裝支座上預(yù)埋鋼板然后澆筑上墊石,保證支座安裝水平密貼受力,符合支座安裝質(zhì)量驗(yàn)收評(píng)定標(biāo)準(zhǔn),且不改變?cè)惺芰,?dāng)梁體偏壓時(shí),支座立即傳遞受力,防止梁體傾覆,維持梁體穩(wěn)定狀態(tài)。



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