韩海波
中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司 湖南长沙 410000
摘要：与传统的多柱墩桥梁或双柱墩桥梁设计方式相比，独柱墩倾覆风险较高，受力环境存在差异，独柱墩桥梁设计主要是指偏心受压的承重桥梁设计。在此基础上，文章详细阐述了独柱墩桥梁受力特征，全面剖析了独柱墩桥梁抗倾覆安全，最后深入研究了独柱墩桥梁加固技术，旨在为相关业界人士提供有利参考依据。
关键词：独柱墩桥梁；受力；抗倾覆；加固施工
前言:在中国公路桥梁建筑领域中，独柱墩桥非常普遍，此种桥梁重点符合轻型汽车或装载设备的通行任务。但是，社会的不断进步与发展，使得越来越的车辆出现轴载增加问题，导致桥梁超载问题屡见不鲜。独柱墩桥梁本身受力环境独特，在过载情况下，单点支撑结构容易出现失稳情况，所产生的后果比较严重。因此，文章文章详细阐述了独柱墩桥梁受力特征，全面剖析了独柱墩桥梁抗倾覆安全，最后深入研究了独柱墩桥梁加固技术，旨在为相关业界人士提供有利参考依据。
1独柱墩桥梁受力特点
桥梁底端的桥墩就是我们经常所说的独柱墩桥梁。因为独柱墩梁使用的支撑方式较为独立，所以独柱墩梁结构受力独特，主要特征如下：
1.1扭矩作用
从目前的公路运输状况来看，道路和桥梁上只有两种类型的车辆。一种是中小型车辆，中小型车辆一般质量相对较轻，桥上的压力在其承载能力之内；另一种是大型车辆。大多数大型车辆主要用于运输，通常情况下，这类大型运输车辆会或多或少超载，甚至有些车辆超载了300％，在这种偏心过载的作用下，桥梁上部结构梁将承受较大的扭矩，与此同时，随着桥梁跨度的增加，以及单柱墩数量的增加，该累积扭矩将会变得越来越大。
1.2偏心受压构件
从结构力分析来看，独柱墩梁属于偏心受压构件。将偏心受压构件的特性作为主要依据，我们可以得到：桥墩的稳定性随墩柱的长细比而变化。假设桥墩的细长率比较大，并且桥面路面被车辆超载，则桥墩所承受的偏心载荷也会相应增加，在这种情形下，会逐渐降低桥梁的稳定性，并且随时可能出现桥墩偏心的情况。
2独柱墩桥梁抗倾覆安全
2.1桥梁结构特点
独柱墩桥的支点结构及其相应的车辆行驶条件是该桥面临的主要抗倾覆安全问题。以某地区某独柱墩桥梁为例，对一般风险进行了详细总结和归纳。通过现场踏勘和桥梁观测，可以得出该桥两侧为双柱墩，中间为单柱墩和单支座，形成连续的单柱墩结构。这种结构跨度大，结构形状不稳定，支点稀疏是桥梁所面临的主要抗倾覆安全问题。
2.2桥梁支撑模式风险
提出该桥的施工模式为多跨连续箱梁模式，在这种支护方式中，单支护和多排支护是主要的支护方式。虽然这种方法能对桥梁的强度等级起到了一定的保障作用，但在桥梁具体使用中，一旦超载列车在不平衡荷载状态下运行，极易产生支点扭转等问题。此时，主梁将承受水平扭矩。单柱墩作为主支护单元，本身抗扭性能不好，所以，在偏心荷载车辆作用下，梁端支座逐一产生脱空现象，箱梁支撑体系不再提供有效约束，箱梁扭转变形趋于发散，会发生横向失稳和倒塌现象，支座、下部结构连带破坏。
除此之外，笔者所分析的某地区单柱墩桥基本形态为典型的互通式立交桥，多为曲线半径较小的匝道曲线梁。在应力分析方面，曲线桥的内力和外力不平衡，与此同时，由于环境温湿度和砼内部预应力的干扰，箱梁内部的扭矩分布非常分散。同时，在恒载作用下，桥面内外两侧会连续产生不平整现象，从而产生负反作用力。这种力将直接作用于抗扭能力不足的桥梁单柱墩支点上，迅速聚集成偏心荷载，直接导致单柱墩承载力飙升，这座桥将会扭曲和倾覆。
2.3桥梁受力风险
桥面的承载力将直接作用于桥墩。所以，在施工设计中，为缓冲应力，通常采用墩梁固结法。此种缓冲方法可以在一定的路面荷载范围内，控制力的传递范围，对主梁结构的稳定性进行保障。但该种缓冲方式在桥梁实际使用中起到的作用并不明显。桥梁作为单柱墩桥梁，其表面一直处于偏心作用环境中，此种作用力在一定程度上会干扰到对桥梁的破坏力。该种缓冲方式不能长期在偏心荷载作用下保持稳定，所以会产生比较严峻的固结开裂现象，甚至还会引起墩柱断裂，导致桥梁倾覆。
3独柱墩桥梁加固技术研究
3.1裂缝补强处理
通常桥梁在产生倾覆风险前，会发出预警信号，即独柱墩桥梁中产生的砼裂缝现象，施工单位应对砼裂缝现状进行全面剖析，对桥梁目前施工过程的稳定性进行掌握，使用补强加固措施来改进砼裂缝现状。在普通的施工经验里，当混凝土裂缝小于0.05mm时，通常认为是混凝土材料本身的裂缝，不会影响桥梁本身的稳定性，因此不必进行处理。当混凝土裂缝大于0.05mm时，必须在桥梁表面进行接缝处的密封处理。当然，如果混凝土裂缝太大，则需要填充钢筋。其中封缝处理的主要要求是，施工单位需使用钢丝刷材料清洗砼表面，在经过流动水进行冲刷。之后，涂抹一些聚合物水泥，切记在涂抹时须严缝隙位置进行，在使用玻璃丝布，构建封闭带，将封缝处理工作较好地完成；如果砼缝隙过大，则需要进行灌缝加固处理。灌浆是灌缝加固处理的关键准则，通过最初的间隙清洁，将丙酮溶液倒入间隙中，然后在钻孔位置使用环氧水泥进行灌浆，灌满就可以。
3.2增设端横梁构造
端横梁作为独柱墩桥梁构造中的主要受力位置，其作用不容小觑，匝道桥通常使用端梁使箱梁前后连续，以便高效控制独柱墩应力，小于应力极限。随着桥梁施工技术的发展，单柱墩桥采用端梁代替箱梁受力，承担部分扭转任务，抵消大部分倾覆力矩。所以，端横梁成为控制桥梁的主要连接媒介。需要改造端梁结构，增设端梁结构等，来提升独柱墩桥梁抗倾覆安全等级。相关研究学者提出了使用台帽连接构件，共同构成抗拉拔环节，通过该环节对端梁向桥梁外侧扭转的现象进行有效规避，同时阻止偏移，最终将桥梁总体强度提升。在施工过程中，施工单位需要对施工所处的具体地理环境进行全面勘察和考量，并依据桥下土壤地质情况、空间开阔度以及施工情境等，来科学选取机械设备，以免干扰到桥梁的稳固性和安全性。
3.3植筋处理
在完结基于桥梁单柱墩的钻孔清孔后，还可对植筋的方法进行使用，将钢筋与砼的强度融合在一起，以此来提升桥梁的总体强度。施工时，施工单位可将地脚螺栓插入预埋钢筋孔内，然后用地脚螺栓定位植筋的长度和位置。需在孔内破碎掉锚栓自身的外囊材料，让螺栓内的化学胶流出并与钢筋融合。在植筋期间，建设单位应全面且严格掌握植筋位置的异样情况，与此同时采用结构优化、改变高度及密度等手段焊接钢筋，以防损坏既有钢筋。
结论
一言以蔽之，独柱墩桥梁本身受力环境与多柱墩桥梁或者双柱墩桥梁的受力环境不同，强度也不同，但独柱墩桥梁不能与其保持一样的抗倾覆状态，因此，需要严格依据独柱墩桥梁容易出现倾覆的特征，来实施补强加固处理工作。其中加固措施可以从三个方面着手，如裂缝补强处理、增设端横梁构造、植筋处理等，通过裂缝补强处理、增设端横梁构造、植筋处理工作的开展，可大大提升独柱墩桥梁的总体稳定性及安全性，符合独柱墩桥梁的运用需求。
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