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摘要：随着社会的发展，我国的公路桥梁建设的发展也有了改善。桥梁在公路中具有不可替代的作用，通过对桥梁结构进行抗倾覆设计，除了能够提高桥梁的整体安全性和稳定性之外，还能避免重大安全事故的发生。文章从桥梁横向倾覆失效的机理分析入手，依托工程实例，详细论述了公路与城市道路桥梁抗倾覆设计方法，期望能够对促进桥梁抗倾覆设计水平的提升有所帮助。
关键词：公路与城市道路桥梁；抗倾覆设计；探讨
1 引言
独柱墩连续箱梁由于其占地面积小、造型美观、易改善下部结构布局等优势而被广泛用于城市桥梁建设中。但在实际应用中，此类桥梁存在诸多安全隐患。例如2012年8月24日清晨，通车不到1年的哈尔滨阳明滩大桥引桥发生桥梁倾覆破坏，造成多人死亡的重大事故。类似事故接连发生，研究人员开始研究箱梁的抗倾覆能力以及相应问题的解决措施。加大连接墩的支点间距可显著提高桥梁的抗倾覆稳定性，并且在曲线桥中半径越大，抗倾覆能力越差。在现有规范基础上，总结了独柱墩梁桥的4种破坏模式，并相应地提出其抗倾覆计算的实用方法和简化方法。结合工程实例，验证了桥梁的抗倾覆安全性，并提出从倾覆轴计算法和支座反力失效计算法中取最不利值作为倾覆稳定系数。在其论文中提出用确定性分析模型和可靠度理论共同评估独柱墩桥梁横向抗倾覆安全系数。钢箱梁由于其截面较薄，受力时其结构内部应力与形变较其他桥梁更为复杂，钢箱梁结构分析中的整体抗倾覆性能尤其值得关注。本文结合具体工程项目，选取具有代表性的两联箱梁，对其进行支座最不利反力计算，并提出相应的解决措施，以期为类似的工程项目提供指导。
2 桥梁横向倾覆失效的机理
2.1 内在因素的影响
桥梁设计重视竖向平面内抗弯和抗剪性能设计，经常忽视桥梁横向稳定性问题，使得桥梁设计出现构造不合理。受桥梁本身构造不合理的内在因素影响，若桥梁长期受到极端荷载的作用，则会使桥梁发生横向转动。桥梁抗倾覆设计重点为桥梁是否为独柱墩型设计，以及端支座的位置设计。对于独柱墩桥梁而言，桥梁横向支撑位置设计不当，主要表现为桥梁桥面宽度过大造成横向倾覆失效。如，曲线桥梁受弯扭耦合效应的作用，内侧支座容易出现脱空，导致桥梁横向倾覆；直线桥梁最外侧支座连线即为桥梁横向倾覆轴，当最外侧支座位置设计不合理时，则会影响桥梁抗倾覆的稳定性。
2.2 外在因素的影响
引发桥梁横向倾覆的主要外在因素是车辆通行产生的荷载作用，若车辆长时间且大量集中在外侧车道通行，则会增加桥梁倾覆风险。据调查结果显示，多辆超载重载车辆同时行驶于外侧车道上是引发桥梁横向倾覆倒塌的重要因素，比如哈尔滨阳明滩大桥和无锡高架桥倾覆坍塌，造成多人伤亡，给人民的生命安全带来极大的危害。桥梁倾覆系数是抵抗弯矩与倾覆弯矩之比，其中抵抗弯矩是梁体恒载作用下对倾覆轴的稳定力矩，倾覆弯矩是在活荷载作用下引起倾覆的弯矩和。在抗倾覆设计中，按规范规定，在结构体系不发生改变的前提下，同时满足支座不脱空和桥梁倾覆系数不小于2.5。
3 独柱墩加固的方式及施工要点
通过上述验算，对于桥台支座最小反力、非固结墩支座转角、固结中墩压弯强度等3项指标等，如验算结果单项或多项不满足时，应考虑对独柱墩加固，以增强独柱墩的抗倾覆能力。加固的方式可以采用增设抗拔销、增设钢盖梁、增设桩基承台及包大立柱等组合方式进行抗倾覆加固。
2.1 增设抗拔销
增设抗拔销的加固方式是对独柱墩桥梁在易发生倾覆的一侧的盖梁上增设一对抗拔销，抗拔销能有效地在桥梁发生倾覆时对桥梁上部结构产生抗倾覆的拉力，防止桥梁倾覆。
3.1.1 抗拔销
增设抗拔销的工艺流程如下。（1）构件清洁；（2）定位、钻孔、清孔；（3）注植筋胶；（4）锚栓安装；（5）钢板安装；（6）拉杆安装。
3.1.2 施工质量管控
施工质量管控的要点如下。（1）钻孔，按设计要求的直径钻孔，钻孔深度应略深于锚筋的埋设深度，钻孔时应避开结构原有的钢筋，孔道应保证顺直。（2）清理钻孔：利用压缩空气清孔，用硬毛刷刷3遍，吹3遍，确保孔壁无尘干燥。（3）锚栓安装：锚栓采用后扩底锚栓，锚栓安装入锚孔后，通过敲击锚栓套管使锚栓的扩张结构使之在底部扩孔的过程中扩张，保证扩张结构填满底部已扩张的空间。锚栓钢筒安装到位后，再安装锚固件。（4）拉杆安装，施工时须结合温度和联长，适当调整上下锚固钢板在顺桥方向的位置，确保梁体不产生因温度变化而形成的附加内力。
3.2 增设钢盖梁
增设钢盖梁加固，其抗倾覆的加固思路是通过在独柱墩的立柱通过钻孔、钢构件预制加工，安装锚栓的方式增设钢盖梁，在新增的钢盖梁上设置支座垫石及支座系统，将桥梁从单独立柱支撑到发生倾覆时可以变为多点支撑，从而防止桥梁出现倾覆的方式。
3.2.1 增设钢盖梁的工艺流程
（1）测量放样；（2）钻孔、清孔；（3）钢混结合面除锈后，安装钢盖梁，紧固螺栓；（4）植筋孔注胶、植筋；（5）钢混结合面压力灌浆；（6）浇筑支座垫石、梁底调平块，安装新增支座，设置支座限位措施。
3.2.2 施工质量管控的要点
（1）立柱两侧外包的钢盖梁之间采用焊缝连接，焊缝完成后必须由具备检测资质的机构进行无损探伤，无损探伤合格后，方能认可此道工序完成。（2）植筋：应先对钢筋进行人工除锈，植筋时插入经除锈的钢筋，对植筋孔注入植筋胶后（注入量为孔深的2/3），将钢筋缓慢地旋转插入至孔底，使植筋胶与钢筋全面粘结。植入的钢筋固定后不可再扰动，待植筋胶达到养生固结要求后再进行钢筋绑扎、焊接等工作。
3.3 增设桩基承台及包大立柱
增设桩基承台及包大桥墩立柱，针对抗倾覆及稳定性验算中固结中墩压弯强度不满足规范要求和桥墩承载能力不足等情况，可采取的加固方式。在拟加固的独柱墩单侧增加新的桩基，通过新增承台将新旧桩基础连接形成群桩，而后对墩柱外包混凝土，加强下部结构的抗倾覆能力。另一方面，采用钢筋混凝土包大独柱墩的立柱能增加立柱的抗弯刚度，从而提升立柱在极端荷载工况下的抗弯压能力及抗弯压储备。
3.3.1 原有独柱墩单侧增设桩基的工艺流程
（1）测量放样，新增桩基（钻孔灌注桩）；（2）对原桥墩或桩基与拟新增承台连接处植筋、表面处理；（3）新增承台并连接原桥墩；（4）对原墩柱进行植筋、凿毛；（5）墩柱增大截面施工。
3.3.2 施工质量管控的要点
（1）按墩柱植筋顺序对原桥墩或桩基与新建承台连接部分进行植筋和表面处理操作，承台钢筋布设应在不影响植筋操作的前提下，尽可能同时进行。（2）施工新桩基时，不得采用冲孔成桩的施工方法，应采用回旋钻或人工挖孔等对原桩基扰动少的钻孔成桩施工方法，钻孔时应设置钢护筒护壁。新桩基应在完成钻孔清孔后马上浇筑，防治塌孔。（3）新建承台以及原墩外包混凝土应分2次完成，应先施工承台待承台混凝土达到强度后，对桥墩结合面打磨粗糙、并对结合面植筋，绑扎包墩钢筋，涂抹界面胶，浇筑包墩混凝土，禁止两项内容同时进行。
4 结语
对于车辆较多且易超载地区，要定期进行桥梁检查，尤其是钢箱梁联端支座的检查，同时严禁重车车队沿桥梁外侧过桥，以防发生倾覆事故。
参考文献：
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