高速上跨独柱墩桥梁抗倾覆加固分析

文/邱冬、李超

1 前言

早期建设的四跨三独柱墩形式的高速支线上跨桥其抗倾覆能力对于现行规范大多皆已不满足要求，为保障桥梁使用的安全性，需对不满足抗倾覆能力的桥梁进行加固改造[1]。对于加固的独柱墩桥梁不仅要考虑使其加固后的抗倾覆能力满足现行要求，还要考虑加固的位置不会影响桥下通行空间，具有一定的施工空间及条件保障施工的可行性。桥、案例2 为老居分离立交、案例3 为K827+360 分离立交[2]。桥梁相关信息及加固前抗倾覆稳定系数见表1，上部结构形式图见图1。

表1 上跨独柱墩桥参数信息表

图1 桥墩及桥台截面图/cm

2 工程概况

本文梳理了江西省内已修建的四跨三独柱形式的独柱墩桥梁，通过归纳从中挑选出3 座其上部结构形式一致的作为分析目标。案例1 为三子塘支线上跨

3 抗倾覆分析内容

从三座独柱墩上跨桥中选出抗倾覆性能最差的K827+360 分离立交做加固分析，按照现行的规范要求通过某有限元软件进行计算，案例加固前后都将按照竣工图纸与现行规范要求统一用公路II 级用作验算荷载，加固方式选用单支撑改多支撑加固方法。加固支座最大间距以梁低4m 的宽度为参考，设为3.6m。活载分析中车道的布载将以最大偏心来考虑，因桥宽为8m，以影响最大的单车道来考虑活载。验算分析暂不考虑桥梁的技术状况检查这一因素，如主梁、桥墩结构变位、结构裂缝、支座脱空等对抗倾覆能力的影响。

4 验算结果及分析

4.1 验算结果

如果桥与路正交情况，则选择加固中墩，加固支座平时不参与受力，结果桥台支座未出现负反力，横向抗倾覆系数为最小为3.49，计算数据详见下表2。

表2 K827+360 分离立交中墩加固验算表

根据竣工图纸情况，K827+360 分离立交与桥下道路为斜交，中墩加固可能影响交通空间，由此再次考虑加固一处边墩，加固支座平时不参与受力，结果桥台一侧出现负反力，横向抗倾覆系数为最小为3.06，计算数据详见下表3。

表3 K827+360 分离立交边墩加固验算表

4.2 验算分析

选定的高速支线独柱墩上垮桥加固中墩时，计算结果皆满足现行规范的要求，选择加固边墩时特征状态1 验算不满足要求，特征状态2 验算满足要求。通过数据可以看出加固位置的不同对结果有着一定的影响，加固中墩稳定性偏向均衡，加固边墩偏远一侧的桥墩可能会不满足要求，需要进行额外的加固改造[3]。

5 结语

独柱墩桥梁若需针对横向抗倾覆能力进行加固设计，在不影响桥下交通及施工空间的条件下可以考虑对中部墩柱进行加固。中部墩柱加固条件不满足的情况下可以选择加固边墩，加固后进行加固核验如果仍不满足要求，则考虑加固另一侧的边墩，进行对称加固，或者选择对另一侧桥台进行端部加长处置，拉长支座间距。