独柱墩桥结构原理及维护方案的改良

2013-11-20赵蕾

交通运输研究 2013年14期

赵蕾

（河北省承德市地方道路管理处，河北承德 067000）

公路是农村交通设施不可缺少的一部分，基于独柱墩桥结构的公路设施得到了普及应用。独柱墩桥梁最近出现了几起安全事故，出事故的独柱墩桥梁以箱梁桥为主。承德市农村公路的桥梁大部为有盖梁的板式桥，桥面宽4.5～7m不等，建设年限自1987～2011年，项目组彻查独柱墩桥梁，并对有安全隐患的桥梁进行维修加固或拆除重建。

1 工程实例概述

山湾子中桥位于宽城满族自治县汤道河镇乡白庙子村，位于峪三线，跨越都阴河，桥梁全长56.04m，设计荷载为公路Ⅱ级，钢筋混凝土空心板桥。山湾子中桥位于峪三线，跨越都阴河，是峪三线（X521）的控制性桥梁。峪三线为水泥混凝土路面，因夏季雨水较多，原有过水路面部分已冲毁，每逢夏季雨量集中时经过过水路面水量大、水势猛，严重影响人们的出行安全。而且随着当地社会经济水平的迅速发展，汽车保有量快速增加，单车道已经远远不能满足通行要求，成为了当地居民出行的瓶颈。本桥建成后能有效缓解交通压力、改善沿线居民的出行及生产生活，对于加快区域经济发展有着重要的意义。

2 独柱墩桥的结构原理

农村公路独柱墩桥主要由支座、盖梁、桥墩等结构组成，每一种结构在桥梁工程中均发挥了不同的作用。农村公路改造选用独柱墩桥具有多方面的优点，主要包括：

a）整体性盖梁至桥墩之间，各种结构均能完整地组合起来，实现了桥梁整体功能的改善，面对长距离桥梁作业，可使用独柱现浇连续盖梁结构形式，保证了桥梁工程的整体性；

b）独柱墩桥采用多个支座为支撑结构，用其辅助盖梁体架设于地面之上具有较好的稳定性，防止地面受力变化造成的各种异常情况[1]；

c）独柱墩桥支座占地面积相对较小，不会影响到地面空间的利用，实现了土地资源利用率的最大化。

3 农村公路独柱墩桥的常见缺陷

伴随着行业施工技术的优化发展，独柱墩桥凭借其独特的结构特点，成为了农村公路改造的首选结构。尽管独柱墩桥在使用期间发挥了优越的交通性能，但在应用一段时间后依旧出现了各种缺陷（见图1）。农村独柱墩桥结构发生缺陷，一方面与桥梁自身组成因素存在关联，另一方面也与农村特殊的地理环境有关。

图1 独柱墩桥缺陷

3.1 功能方面

满足车辆行驶的交通功能需求，这是独柱墩桥结构使用的基本价值体现。因施工单位编制的工艺方案不科学，现场施工人员执行了不合理的作业流程，导致桥结构功能无法正常发挥。以支座为例，这是独柱墩桥支撑盖梁的主要载体，支座结构安装及布局点与图纸要求不一致，公路在正式通车后难以取得预期的承载功能。此外，随着桥梁车流量的持续上升，其桥结构在使用功能方面也产生了明显的缺陷。

3.2 安全方面

安全问题是桥梁结构建造施工的基本要求，保证桥梁安全才能更好地维护交通运行。而由于独柱现浇连续盖梁结构存在的缺陷，桥梁施工或使用期间发生了多种坍塌事故，降低了桥梁工程应用的安全性。农村地区由于地质环境特殊，独柱墩桥基层构造在施工时常发生异常病害，如：沉降、塌方、裂缝等，导致盖梁或排桩连接的牢固性不足，路面车辆重力荷载超标而引起了病害发生[2]。

3.3 病害方面

病害是桥梁结构不可避免的问题，导致结构病害发生的因素复杂多样，不仅与独柱墩桥结构功能缺陷相关，也与桥体抗病害能力存在密切的联系。从现场勘测分析来说，农村路桥常见病害集中于：裂缝、坍塌、沉降等，不同病害造成的破坏作用不一样。如：裂缝常出现于盖梁面，因外力荷载超标而产生的塑性裂缝；沉降会造成桥身下降一定幅度，整个桥面会有不同程度的塌陷问题，严重影响了桥结构功能的持续发挥。

3.4 结构方面

面对不同地区桥梁交通的车流量，农村公路独柱墩桥在施工期间采取的方式各不相同，使桥结构性能难以得到有效的发挥。若施工单位在组织桥梁结构时工艺不科学，则减弱了桥结构的耐久性。支座是整个桥梁的承载结构，因设计或安装操作失误限制了桥结构功能的持久发挥，不利于桥面交通运行的稳定性。如：支座地脚螺栓未拧紧，发生松动时易破坏桥梁的牢固性，面对超重荷载时形成异常病害。

4 独柱墩桥日常养护措施

独柱墩桥逐渐成为农村公路改造的主要项目，在保持桥梁交通安全行驶方面起到了关键作用。未来农村公路改造范围逐渐拓宽，对已建成独柱墩桥潜在的结构缺陷需提出改建方案，这对于改善桥梁交通性能有着多方面的意义。本次结合农村公路勘测结果的实况，对独柱墩桥维护提出了切实可行的对策。

4.1 做好维护勘测

为减缓建设对沿线生物环境、社会环境、土地利用的影响，在拟定方案时首先对农村周边基本情况进行了各种调查和研究，搜集气象、地质、农村规划、工业、文化遗产、居住地人口、公用及文化设施分布等基本资料，了解公路将要通过地区的现状及其环境[3]。根据调查研究的结果，综合考虑环境等各方面因素提出独柱墩桥维护的有效对策。

4.2 注重环境保护

本项目周围地形比较单一，地质类型相似，在确定方案时充分考虑了路线对周围环境的影响。在满足项目功能要求的前提下，尽量做到不毁或少毁水利设施，少占良田，对桥梁结构实施对应的保护方案。如：农村独柱墩桥使用期间，要对周边存在的环境条件实施保护，这样可以为已建成独柱墩桥提供良好的工作条件，增强桥梁抵抗病害的能力。

4.3 加强现场管理

新时期农村交通的扩建工程越来越多，施工现场要加强对已建成独柱墩桥的安全保护。如：应进行围挡施工，加强文明施工教育，减少对沿线桥梁交通的不利影响。筑路材料集中堆放、拌合站不得选在附近独柱墩桥的上风向，与旧桥梁点间应有200m以上的距离，并采取适当的围挡、覆盖等防尘措施。

4.4 配合材料加固

材料是桥梁结构的基本组成，维护期间对出现病害的独柱墩桥实施改造处理，要注重检修材料质量的控制。要积极完善材料质量管理，实现优质材料的正常供应，全面提升桥梁日常维护的工作成效[4]。如：运送土、石灰等材料的车辆，采取覆盖或少量撒水等措施，减少运输过程中受风起尘和装卸过程起尘，已完成改建的独柱墩桥应进行维护管理。