作者：設(shè)計部 蔡倫

近年來，我國發(fā)生過多起橋梁坍塌側(cè)翻事故，像2012年8月24日哈爾濱陽明灘一高架橋坍塌，2019年10月10日無錫一高架橋側(cè)翻，2021年12月18日G50鄂州段境內(nèi)高架側(cè)翻，這幾起是典型的例子。發(fā)生事故的橋多有此類共同點(diǎn)：（1）整體式箱型梁橋；（2）有較大半徑曲線或者直線橋；（3）倒塌的橋以長橋居多；（4）倒塌形式為整聯(lián)傾斜倒。這些事故中結(jié)構(gòu)破壞無明顯預(yù)兆、突然發(fā)生、危害極大；發(fā)生傾覆事故后的主梁、橋墩的整體性能基本保持良好。

1.  橋梁側(cè)翻失穩(wěn)原因

發(fā)生傾覆事故的橋梁，大概率上采用的是整體式截面——箱型截面。發(fā)生傾覆事故的原因?yàn)槎酁槠暮奢d作用下，或結(jié)構(gòu)的支承體系失效，或兩者共同作用下，梁體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，像荷載較大的一側(cè)側(cè)翻。尤其是獨(dú)柱墩橋梁，雖然結(jié)構(gòu)受力性滿足設(shè)計規(guī)范要求，但是由于其橋墩處橫向支承體系為單支點(diǎn)，結(jié)構(gòu)橫向抗傾覆的能力是存在一些問題的，尤其是在近些年超載現(xiàn)象越發(fā)嚴(yán)重情況下。例如G50鄂州段高架側(cè)翻事故車輛重達(dá)200噸（荷載已經(jīng)超過使上部結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的效應(yīng)極值了），但考慮此類問題的重點(diǎn)應(yīng)更多的放在橋梁側(cè)翻的問題上。那么橋梁為什么會側(cè)翻，這就是結(jié)構(gòu)提供的橫向支撐不夠了，那么加固的方向就很明確，就是給現(xiàn)在這種獨(dú)柱墩的梁進(jìn)行加固，增加足夠橫向支撐，讓它在受到到較大的偏心荷載時也能保持穩(wěn)定。

      2. 橋梁加固方案探討

對于獨(dú)柱墩橋的加固方式，可以將原來的單支座改成墩梁固結(jié)的形式，使結(jié)構(gòu)的受力體系發(fā)生變化，這種方式僅適用于高墩。另一種，在橫橋向設(shè)置多個墩子，增加支座改變受力體系，來增加橫向穩(wěn)定性。這也是較為常見的做法。

在獨(dú)柱墩的支座在兩側(cè)增加兩個支點(diǎn)，比如獨(dú)柱墩兩側(cè)各做一個柱子或者墩頂做一個鋼蓋梁，這樣就可以增加支座間距了?？呻y點(diǎn)來了，原來獨(dú)柱墩的支座是處于工作狀態(tài)的，新增的支座怎么樣才能使它處于工作狀態(tài)呢？

這里提出一種觀點(diǎn)，主動式獨(dú)柱墩加固方案與被動式獨(dú)柱墩加固方案。那么何為主動式何為被動式呢？

       2.1主動式橋梁加固方案

主動與被動指的是新增支座的工作狀態(tài)，主動式是指新增加的支座讓它始終處于工作狀態(tài)。要達(dá)到這種狀態(tài)，需要把主梁的荷載主動傳導(dǎo)到新設(shè)的支座上，那么需要考慮對獨(dú)柱墩處梁體的受力體系進(jìn)行改進(jìn)，讓其變成雙支座或者3支座的模式。要使增設(shè)支座一直處在完全支撐的狀態(tài)，需要對主梁采取頂升的操作，當(dāng)新支座布置好之后再將主梁放下與新支座連接好，并做好限位裝置。這種操作方式就是很明確直接增加了支撐，增大了支座間距，是一種很理想的狀態(tài)。但是實(shí)際操作起來難度較大，成本也較高。

       2.2 被動式橋梁加固方案

被動式的獨(dú)柱墩橋梁加固方式也是也是在獨(dú)柱墩橫橋向兩側(cè)設(shè)置支撐，但與主動式橋梁加固方案不同的是，被動式的方案新增的支座之后的受力體系不一樣，增設(shè)的支座并非一直處于完全工作狀態(tài)，而是一種以原有支撐體系為主，新增的支座主要用于處理緊急情況，比如在原獨(dú)柱墩單支撐的支承體系受到一個較大的偏心荷載的情況下提供一種緊急的支撐狀態(tài)。從支座使用狀態(tài)描述為僅僅和主梁底部緊密貼合，或者只提供很小一部分的承載力，主要的支撐作用仍然由原支座提供。新增支座僅在該橋處于一個極限狀態(tài)時與原支座共同提供支撐力。相當(dāng)于給原支座系統(tǒng)提供一個備用的支撐系統(tǒng)。

3.  被動式橋梁加固方案的優(yōu)勢

主動式獨(dú)柱墩加固方案是一種較為理想的加固方案，但是使它操作起來讓結(jié)構(gòu)支撐達(dá)到一個100%的狀態(tài)較為困難。

被動式獨(dú)柱墩加固方式，考慮到實(shí)際橋梁使用中，在橋梁處于超過承載能力極限狀態(tài)或者說是在橋梁處于一種即將失穩(wěn)的情況下，在主梁失穩(wěn)的那一側(cè)提供一個支反力，使橋梁任然保持一種平衡狀態(tài)。在這種即將失穩(wěn)的工況下，只需要提供一個額外的較小的支撐力，就可使結(jié)構(gòu)從原來的失穩(wěn)變成一種平衡狀態(tài)。

在橋梁失穩(wěn)的瞬間，我將其描述為一種“蹺蹺板狀態(tài)”，即當(dāng)蹺蹺板從水平狀態(tài)即將向某一邊傾斜時，只需要一個較小的力即可以使其停止傾斜并回復(fù)到前面的水平平衡狀態(tài)。而且橋梁超載并不是一種常規(guī)狀態(tài)，因?yàn)榇蠖鄶?shù)時候橋梁都是處于設(shè)計荷載之內(nèi)的情況，那么，這種狀態(tài)仍然以原有的受力體系為主是不會出現(xiàn)安全隱患，而一旦出現(xiàn)超載加偏心現(xiàn)象的時候，新增的支座立即就能提供一個足夠的橫向支承力，使橋梁仍然處于穩(wěn)定狀態(tài)，而且，考慮車輛的通過該橋的時間，新增的支座只是短時間的滿狀態(tài)工作一下，主要反力仍由原獨(dú)柱墩的支座提供。

實(shí)際上在橋梁加固施工中的具體操作更偏向于被動式的結(jié)構(gòu)。這種加固方需要在獨(dú)柱墩處設(shè)置一個鋼蓋梁，或者在原承臺上增設(shè)兩個墩子，再增加支座將其與主梁連接。這種操作理論上更簡單，施工上也要更方便。當(dāng)然，這種加固方式并不適用于所有獨(dú)柱墩的情況，但是對于一般的獨(dú)柱墩進(jìn)行加固是更加簡潔明了的方式。