独柱墩桥梁抗倾覆原因分析及加固措施研究

张添嘉

关键词：独柱墩桥梁抗;倾覆原因;加固措施;研究

引言：在城市规划建设中使用独柱墩桥，可以在增多城市通道的基础上，避免城市交通系统出现堵塞问题，由于独柱独柱墩桥的空间限制比较小、便捷性比较高、比较美观、造价成本价格比较低，已经大面积应用在交通建设中，能够减少桥梁结构的占地空间，在比较狭小的空间对独柱墩桥进行浇筑处理，可以促进城市交通发展。

1独柱墩桥梁抗出现的倾覆问题和原因

1.1主梁傾覆

在独柱墩桥梁的建设过程中，支座的间距设定值不应该设计的过大，若是主梁位置通行了出现严重超载问题的运输车辆，或是由于堵车造成大量车辆滞留在该位置，在主梁截面稳定性不满足预期设计要求的情况下，主梁位置容易出现倾覆问题。

1.2桥墩侧倾

如果独柱墩桥梁由于单侧覆荷载力过大使得主梁发生转动问题，在转动角度不断增加的情况下，水平力也逐渐升高，在水平力达到较大数值时，桥墩承载的弯矩比较大，受到独柱墩桥自重的影响和岩土约束力，桥墩需要承载的水平压力升高，在水平压力超出桥墩可承受限值时，桥墩将会出现侧倾问题。

1.3盖梁倾覆

如果独柱墩桥梁的主梁受到扭矩影响，将会产生扭转变形问题，主梁会因扭转产生扭转角，若是扭角过大，将会使盖梁的一侧支座发生脱空问题，若是一侧位置的支撑力逐渐升高，盖梁位置需要施加一定的竖向力，盖梁将会受到弯剪影响发生破坏问题，从而使整个桥梁出现失稳问题。

1.4支座挤出问题

如果独柱墩桥梁的单侧倾覆荷载力过大，将会造成主梁发生转动现象，支座将会在水平界面产生切向变形问题，若是水平压力过大，支座可能会出现滑移问题，受力位置与预期设定受力区域存在偏差，将会导致独柱墩桥结构体系发生变化，在支座受力情况不断提升的情况下，支座将会出现挤出问题，也会造成桥梁发生失稳问题。

2加固处理独柱墩桥梁的方式

2.1设计工程加固方案

工作人员应该依照《公路钢筋混凝土和预应力混凝土桥梁施工设计规范》的规定，优化解决独柱墩桥梁抗倾覆问题的方式主要包括三类，第一类，这种方式的特征是优化改变结构受力体系，优化改良结构破坏方式，比较适合运用在高墩建设中。 第二类，需要将独柱墩的单支受力位置转化为双支点受力位置以及三支点受力位置，这种方式的应用优势在于不会直接改变桥梁结构的受力情况，能够进一步提升抗倾覆处理能力，减少抗倾覆能力，但是会对桥下空间进行压缩处理。

第三类，设计冗余约束力，工作人员应该尽量提高冗余的约束力，但是应该尽量减少抗倾覆能力。在设计加固处理、改造方案的过程中，应该坚持安全原则、经济原则、美观原则，需要充分考虑桥梁的功能需要、施工可行性、检查养护处理要求以及美观设计要求，确定一个经济适用性比较高的施工方案。在设计加固处理方案的过程中，需要尽可能确保原结构的支撑体系处于稳定不变的状态，应该使用原本独柱结构进行桥墩优化改造，将独柱单支座体系更改为横向多支座体系，或是使用原本用于过渡的墩以及桥台进行构件优化改造。在设计加固方案以及施工方案时，需要防止因为结构变更、改造设计产生新型问题，需要制定一些比较专业的施工建设方案，进一步提升独柱墩桥的整体施工质量，结合国家规定的设计指南确定工程指导思想以及本桥处理位置，在优化改造的过程中，应该将独柱墩的墩顶设计为钢盖梁，需要在原支座附近位置增设一些支座，可以在活载状况下进行受力，能够在原恒载影响下新增支座不需要参与受力，能够进一步提升抗倾覆系数，应该在桥墩两侧位置和梁体之间设置一些抗倾覆拉杆。

2.2抗倾覆研究

在确定好加固处理方案以后，需要对新结构展开抗倾覆设计和结构计算，在加固处理之前，应该设置一些双支座以及单支座。值得特别注意的是，需要使用三个支座，在整体梁转向左侧倾覆处理以后，右侧支座应该保持在脱空状态，不需要参与到受力之中。在整体梁直接转向右侧倾覆处理以后，左侧支座会发生脱空问题，因此工作人员需要对双支座体系开展受力分析。在处于持久情况下，桥梁结构体系一般不会出现变动，应该在作用力的影响下，独柱墩桥的单向受压支座始终处于受压情况。依照作用标准知进行组合处理的过程中，应该在充分考虑汽车荷载力的基础上，保证整体式截面的简梁以及连续梁具有的永久作用、可变作用不受影响。

2.3增设钢盖梁

在建设独柱墩桥梁的过程中，通过增设钢盖梁、及时更换桥梁支座，在箱梁位置出现问题时及时进行检修处理，能够对桥梁起到加固处理的作用。在增设钢盖梁的过程中，首先需要对桥梁基底位置进行处理，在完成钻孔处理、抱箍处理、钢盖梁安装以后，应该使用一些胶黏剂在桥梁中植入足够数量的化学锚栓，运用压力注浆法检查施工质量，在浆液经过静置已经处于固化状态时，应该提前安装支座，增设钢盖梁，并对钢构件开展防腐处理，最后对增设钢盖梁的施工流程进行质量验收。

2.4增设抗拉拔装置

在建设独柱墩桥梁的梁底位置时，应该安装一些抗拉拔装置，抗拉拔装置的主要构成部分是锚固钢结构以及销轴，锚固钢结构通常可以划分为上部分以及下部分，一般会利用销轴连接上下部分。在处理锚固钢结构时，需要将植入的化学螺杆和箱梁结构、桥墩结构连接在一起，钢爪一般主要由3块钢板构成，工作人员应该将钢板焊接处理在锚固基底板位置上，能够起到加固桥梁的作用。增设抗拉拔装置时，首先工作人员需要进行施工放样处理，其次，应该在钻孔处理以后使用螺栓进行连接，再次，安装足够数量的抗拉拔装置以及销轴，最后进行质量验收。

2.5增设桩柱

为了进一步提升独柱墩桥梁的安全稳定性，应该尽量降低桥墩立柱所承担的偏心受压作用力，由于匝道桥梁以及箱梁底部比较狭窄，工作人员应该确保桩基间距不变的基础上，结合实际情况进行植筋处理，将桥墩位置的箱梁以及横梁的长度增加，在独柱墩桥梁的外侧位置或者内侧位置增设适量的桥墩，通过增加合适的桥墩数量，将独柱桥墩更改为双柱桥墩，能够有效提升箱梁位置的扭矩力。在桥梁箱梁位置以及横梁位置需要进行接长处理时，为了能够避免浇注质量受到影响，应该暂时封闭桥梁位置。

2.6增加墩柱的截面面积

工作人员通过增加桥梁墩柱的截面面积，在桥梁墩顶位置新增设两个板式橡胶底座或是盆式橡胶底座，运用多个支点进行支承处理，需要新增一些结构植筋、桥墩结构、承台连结，使之成为一个整体。这种方式的优化改良效果比较好，经济适用性比较高，后期维护起来比较方便，经过优化改造以后桥梁更加美观。在施工处理过程中，工作人员首先需要先进行施工准备工作，在柱墩基础位置进行开挖处理、在承台面露出以后，需要对桥梁墩柱位置、承台位置进行凿毛处理，对钢筋实施绑扎处理、在进行植筋操作以后，需要新增设一些截面立模，运用混凝土进行浇筑处理，随后需要进行养护处理，在完成新增支座的安装工作以后，需要进行验收处理。

2.7对桥梁裂缝进行补强处理

正常情况下，桥梁结构在出现倾覆风险之前，需要发射一些预警信号，独柱桥墩桥梁将会出现砼裂缝问题，施工单位需要对裂缝问题实施全面分析，应该对桥梁施工位置的安全稳定性具有一定了解，运用补强加固举措优化改良裂缝问题。若是混凝土结构的裂缝位置地域0.05毫米的时候，几乎不会影响独住墩桥梁的安全稳定性，因此不需要进行加固处理，如果混凝土裂缝宽度已经超出0.05毫米的时候，应该在桥梁表面位置对接缝实施密封处理，若是裂缝宽度过大，应该在裂缝位置填充一些钢筋结构。

在进行封缝处理的时候，施工企业应该先运用钢丝刷清理砼表面，在运用流动水实施冲刷处理时，应该在裂缝表面适当涂抹一些含有聚合物的水泥材料，在涂抹过程中应该紧贴裂缝位置进行处理。在运用玻璃四部创建封闭环境，优化处理好封缝工作，若是桥梁砼的缝隙比较大，应该实施灌缝处理。在进行灌缝处理时，需要先清理干净间隙位置，将准备好的丙酮溶液缓慢的倒入在间隙位置中，然后在钻孔区域运用环氧水泥实施灌浆处理，直到灌满即可以终止灌缝操作。

2.8体外预应力加固技术

通过使用体外预应力加固技術，可以节省施工成本，而且能够进一步提高墩柱的预应力大小、承载能力，刚度值，有助于避免桥梁墩柱由于过度疲劳存在问题。例如：在使用混凝土材料之前需要在准备阶段进行张拉处理，工作人员应该详细的记录下来有关数据，从而提升混凝土施工质量。

3加固施工时需要注意的事项

在增设抗拉拔装置施工之前，技术人员需要先利用无损检测技术对桥梁原有结果钢筋实施定位处理，尽量不要在桥梁原有结构钢筋位置设计孔位，在确定好孔位以后，应该在抗拔钢板位置上实施开孔处理，防止对桥梁原本的受力钢筋产生不利影响，在安装抗拔拉构件之前，最好提前在水泥构件上先开展抗拉拔试验，在确定无误后再在桥梁上增设抗拉拔装置。

在增设盖梁的时候，工作人员需要重点考虑现有预应力大小和施工预应力存在的差值，在对植筋位置进行钻孔处理时，应该尽量降低对原本结构钢筋的损伤，挑选一些强度比较高、密度比较大的钢筋实施绑扎处理、焊接处理。在增设盖梁时，需要保证桥梁新旧支座在受力上处于一致状态，在确保植筋施工质量不受影响的基础上，保证新旧盖梁可以形成紧密结合的状态。

在独柱墩桥梁单侧位置增设桩柱的过程中，施工人员应该结合桥下空间面积、地质条件、施工情况，选择适宜性比较高的机械设备，尽量做到不会对原有桥梁安全稳定性产生负面影响。在设计箱梁以及横梁的接长时，需要确保植筋施工质量不受影响，保证新旧砼在出现收缩现象、徐变现象时不会导致桥梁出现开裂问题。

结论：综上所述，独柱墩桥梁在长时间使用以后，容易出现倾覆问题，为了避免桥梁倾覆产生安全事故，有关单位应该通过增设抗拉拔装置、增设钢盖梁、设计加固方案，从而提升桥梁加固处理效果，为行人、车辆提供通行安全保障。

参考文献：

[1]柴加兵.独柱墩桥梁抗倾覆分析及加固设计研究[J].北方交通，2021（06）：9-12.

[2]陈金涛，王宏伟.独柱墩梁桥抗倾覆参数分析与加固措施研究[J].科学技术创新，2020（24）：152-153.

[3]张稳，唐靖.独柱墩桥梁抗倾覆稳定性分析及加固设计[J].中国水运（下半月），2019，19（11）：210-212.