独柱墩梁桥偏载下垮塌案例的统计分析

张晋豪，钟立途，陈冠超

（1.广州新中轴建设有限公司，广东 广州 510000；2.广州市会展大厦投资开发有限公司，广东 广州 510000；3.广州市琶洲城市建设投资有限公司，广东 广州 510000）

对于桥梁倾覆问题，国内外学者进行了大量研究。长期荷载作用下，桥面铺装破坏，桥梁主体结构开裂，承载能力逐步下降甚至垮塌，其中桥梁垮塌后果是最严重的[1]。WARDHANA 等[2]统计分析了20 世纪末期美国垮塌桥梁的寿命和主要原因；DIAZ 等[3]统计了哥伦比亚的桥梁垮塌事故，并对垮塌原因进行了分析；汪广丰[4]分析了近年来城市桥梁垮塌案例，提出预防城市桥梁垮塌的对策；邢丽丽等[5]分析了国内7 座桥梁垮塌案例，发现造成垮塌的原因是多方面的，主要原因是洪水、超载、设计缺陷和养护不足；SHI 等[6]研究了偏心超载车辆导致独柱墩高架桥垮塌的原因和机理；刘均利等[7]通过调查发现，在2007—2015 年期间，5座独柱墩桥梁发生倾覆破坏，占垮塌梁桥的62.5%。由此可见，国内外缺少对因超载导致独柱墩桥梁破坏及预防措施的研究。

1 垮塌桥梁的概况

1.1 内蒙古包头丹拉高速入口引桥

2007-10-23，位于内蒙古包头市民族东路的高架桥，其中一跨长35 m、宽25.5 m 的箱梁侧翻倾覆，有4 辆货车坠落。该桥在2005 年12 月投入使用，单跨最大是35 m，至事发时投运不足2 年。

最终查明原因，事发时桥面上该跨正好有3 辆货车经过，总质量严重超出该桥设计的允许荷载，结果导致这跨桥上部结构失稳发生倾覆。此桥梁设计为独柱墩。

1.2 津晋高速公路港塘互通匝道桥

2009-07-15 凌晨，位于天津滨海新区的津晋高速公路跨港塘公路和南环铁路的互通式立交A 匝道，在4 号墩到9 号墩之间的桥面发生整体垮塌，损坏长度约109 m，5 辆货车从匝道坠落。这座桥梁在2002 年投运，至发生坍塌时运行时间为7 年。

最终查明坍塌原因，由于3 辆货车严重超载，而且前后紧贴着匝道右侧前进，桥面偏载严重，导致桥面失稳坍塌。匝道处连续梁中墩设计成了无盖梁独柱墩，这种设计容易导致桥面上部结构失稳倾覆。

1.3 浙江上虞春晖互通立交桥

2011-02-21，浙江上虞春晖互通立交桥从绍兴至宁波、台州方向的匝道桥面发生了整体坍塌并倾覆，结果导致桥面上4 辆货车侧翻，坍塌倾覆的桥面总长120 m。这座立交桥在2006 年建成通车，至事发时运行了5 年。

最终查明坍塌原因，事发时有运煤车队卡车严重超载，同时有3 辆车紧贴靠右前行，导致偏载严重，超过结构设计的允许荷载。此匝道桥的中墩结构也是采用无盖梁的独柱墩。

1.4 哈尔滨三环路群力高架匝道桥

2012-08-24 T05：00，哈尔滨三环路群力高架在洪湖路上桥的分离式匝道桥突发倾覆坍塌，损坏桥面长度约120 m，在桥面上行驶的3 大1 小共4 辆货车坠落。

最终查明坍塌原因，4 辆货车总重超过400 t，严重超载，并在倾覆的120 m 匝道桥面上集中靠右行驶，偏载严重，大大超过设计允许荷载。而且，该匝道桥的连续梁中墩也是采用无盖梁的独柱墩。

1.5 赣粤高速城南互通匝道桥

2015-06-19，粤赣高速上一个按设计使用年限100年标准建造的匝道桥，通车时间不到10 年，就发生了垮塌。

最终查明坍塌原因，4 辆满载瓷土的重载五型货车并排行驶在粤赣高速城南互通匝道桥梁时，独柱墩桥梁垮塌，4 辆重载货车掉落桥下。

1.6 湖北鄂州沪渝高速与大广高速花湖互通匝道桥

2021-12-18，沪渝高速与大广高速在湖北鄂州境内花湖互通，由沪渝高速向大广高速转向的匝道发生倾覆坍塌。

最终查明坍塌原因，D 匝道处当时有重达190 t 的大件运输车通过，而发生倾覆坍塌的匝道桥面为独柱墩。

2 超载垮塌桥梁具体分析

2.1 车辆超载情况

在6 座超载致毁的独柱墩桥梁中，在垮塌前桥梁技术状况良好，车辆超载情况如表1 所示[7]。从表中可以看出，肇事车辆单车总重均严重超过车辆准载量，其中津晋高速匝道桥，哈尔滨三环路群力高架匝道桥，赣粤高速城南互通匝道桥3 座独柱墩连续梁桥是被多辆超载车辆所组成的车队压垮。津晋高速匝道桥垮塌的5 辆货车总重超过700 t，湖北鄂州沪渝高速与大广高速花湖互通匝道桥超载车辆重达190 t[7]。

表1 部分因超载导致垮塌的独柱墩桥梁

2.2 垮塌桥梁损失情况

桥梁垮塌造成巨大的经济损失和人员伤亡，有关部门对经济损失情况公布不详细，本文只统计了人员伤亡情况，如表2 所示。6 座独柱墩桥梁垮塌均造成了人员伤亡，总共有13 人死亡，27 人受伤。尤其是津晋高速匝桥垮塌事故造成6 死7 伤，哈尔滨三环路群力高架匝道桥造成3 死5 伤，都产生了极其负面的社会影响[7]。

表2 垮塌桥梁损失情况

表2 （续）

2.3 垮塌桥梁地理分布

从桥梁垮塌地理分布情况可以看出，主要集中在老工业区（黑龙江）、矿产能源丰富地区（内蒙古）、及经济发达的中部及沿海地区（天津、浙江、广东、湖北），如表3 所示。

表3 垮塌桥梁地理分布

2.4 垮塌桥梁运营时间

对垮塌桥梁的运营时间进行统计，如表4 所示。从表中可以看出，6 座桥梁运营期均未超过10 年，尤其是哈尔滨三环路群力高架匝道桥和湖北鄂州沪渝高速与大广高速花湖互通匝道桥，均是维修后不满1 年就发生坍塌，远远低于桥梁设计寿命，给社会资源造成极大的浪费。

表4 垮塌桥梁运营时间

3 结束语

曲线桥独柱墩设计存在小概率隐患，国内货车超载等问题进一步增大事故概率。连续曲线桥中间采用独柱墩，不但可以节省工程造价，还能改善桥下视野，因此在立交的匝道中被广泛采用。独柱墩结构抗扭能力较弱，扭矩全部转移到梁端致使一端支座脱空。在偏心荷载作用下，主梁发生扭转，当转角大到一定程度时，支反力的下滑分力将超过支座侧向的约束能力，此时主梁就会下滑，同时水平分力还会将墩柱侧向推倒，因此独柱桥梁的桥墩需要专门进行侧向抗推验算。

基于此，提出如下建议：①为了安全，应尽量少用独柱式桥墩结构，并以建设运营的独柱墩桥梁结合实际情况，更改交通标线，在独柱桥墩的这几跨的桥面上仅设置中间一个车道；②高速公路管理公司等业主单位应加强对货车的管理，严禁超载车辆上桥；③独柱墩连续梁的高速公路匝道桥和城市高架桥的垮塌风险较高，应尽快进行维修加固处理，提高这类桥的整体性和构件的承载能力。