桥梁抗倾覆计算分析及对策措施

邓雪峰 吴臻旺 张元恒

摘要：通过对近年来全国发生的几起桥梁侧翻事故进行案例分析，结合本地一些重要点位桥梁的抗倾覆计算分析结果，分析原因，总结经验教训，提出防治对策措施。为既有桥梁的加固整治和新建桥梁的优化设计提供借鉴和参考。

关键词：城市桥梁； 抗倾覆； 计算分析； 对策措施

中图分类号：U447文献标志码：A

0引言

近年来，全国陆续发生几起桥梁侧翻事故，造成重大的人员伤亡和财产损失，社会影响大，群众关注度高。本文旨在通过对鄂州大广高速事故、江苏无锡312国道高架桥坍塌、浙江萧山高架引桥垮塌事故、广东粤赣高速大桥倾覆事故、哈尔滨阳明滩大桥倾覆事故、“11·26”南京高架桥垮塌事故、内蒙古包头高架桥坍塌事故等进行分析，并结合成都市区内环路某跨线桥进行分析计算，分析桥梁发生倾覆事故的主要原因，总结经验教训。提出设计预防、加宽桥墩、加宽盖梁、增加连接件等防治对策措施。为既有桥梁的加固整治和新建桥梁的优化设计提供借鉴和参考。最后从桥梁倾覆事故和计算分析得出在设计阶段、使用阶段、维护保养、管理层面等方面的重要启示和思考。

1典型案例分析

通过对鄂州大广高速事故、江苏无锡312国道高架桥坍塌、浙江萧山高架引桥垮塌事故、广东粤赣高速大桥倾覆事故、哈尔滨阳明滩大桥倾覆事故、“11·26”南京高架桥垮塌事故、内蒙古包头高架桥坍塌事故等进行综合对比分析（表1）。

通过对七座桥梁垮塌事故的初步分析研判，可以得出车辆超载偏载、独柱墩单支座、梁体自重较轻等是造成桥梁倾覆垮塌的主要因素。

2桥梁抗倾覆计算分析

2.1抗倾覆验算方法

根据JTG 3362-2018《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁设计规范》第4.1.8条的条文说明，发生倾覆事故的桥梁基本特征为：上部结构采用整体式箱梁，结构体系为连续梁，上部结构由单向受压支座支撑；桥台或过渡墩采用双支座或三支座，跨中桥墩全部或部分采用单支座。在对各座桥的各联进行抗倾覆风险场景判定后，选取最具代表性的联跨进行验算（图1）。

根据JTG 3362-2018《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》第4.1.8条［1］，持久状况下，梁桥不应发生结构体系的改变，并同时应满足下列规定。

在作用基本组合下，单向受压支座始终保持受压状态。

按作用标准值进行组合时，整体式截面简支梁和连续梁的作用效应应符合式（1）的要求。

Sbk.i/Ssk，i≥2.5（1）

具体计算过程参照新桥规第4.1.8条的条文说明进行。

2.2某跨线桥抗倾覆验算

2.2.1桥梁总体情况

该跨线桥全长661.02 m，其中桥跨长度为453.8 m。上部结构设计为混凝土连续弯箱梁桥，分A、B、C、D共4联（表2）。

A、B、D联跨度均为5×21.8 m，C联跨度较大，为（21.8+26.77+26.03+31+21.8） m，因此，选取具有代表性的C联箱梁进行抗倾覆验算。混凝土箱梁采用直腹板单箱单室截面，顶板宽10.0 m，底板宽7 m，两侧各外挑1.5 m，两边跨箱梁中心高度为1.2 m，中间三跨箱梁中心高度为1.3 m。

2.2.2计算荷载

恒载

一期恒载：结构自重。

二期恒载：防撞栏杆：单侧10.23 kN/m；桥面铺装：7 cmC40混凝土+防水层+5 cm沥青混凝土铺装。

活载

按照现行城-A级进行计算。软件自动考虑活载的不利布置。

2.2.3计算模型

利用Midas软件建立空间三维杆系模型（图2）。

2.2.4支座反力

计算得到结构在恒载支反力和活载作用下最小支反力如图3、图4所示。

2.2.5抗倾覆验算

将1-1、6-1作为失效支座，计算结果见表3。

将1-2、6-2作为失效支座，计算结果见表4。

C联桥梁在基本组合下，1-1、1-2、6-1、6-2出现负反力，单向受压支座出现脱空；按作用标准值组合时抗倾覆稳定系数为1.12，小于2.5。

综上，该联桥梁抗倾覆稳定性不满足新桥规要求。建议尽快采取相应的处理措施。

3桥梁抗倾覆防治对策措施［2-4］

3.1设计预防

（1）桥墩设置多支座，尽量避免设置单支座桥墩。

（2）偏心荷载较大时宜设置门架桥墩，门架桥墩可为主梁提供较大的扭矩以防止倾覆。

（3）钢箱梁端部压重，当支座反力较小时可灌注混凝土以避免倾覆。

3.2加宽桥墩

（1）既有桥梁桥墩外包加宽，原墩外表面凿毛，种植钢筋后包裹混凝土加宽。

（2）既有桥梁桥墩两侧增加立柱，新增立柱采用钢结构并与原桥墩连接为一体。

（3）新增立柱采用钢结构并与原桥墩连接为一体，与原墩等厚两侧增加浇筑混凝土。

3.3加寬盖梁

桥墩增加钢抱箍盖梁，盖梁采用钢构件与桥墩连接采用抱箍。

3.4增加连接件

（1）增加盖梁同时增设连接件，增加盖梁以拉大支座间距同时增加连接构件。

（2）增加锚固钢板增设连接件，在梁体和桥墩上分布增加锚固钢板作为连接件的基础。

4结束语

通过对桥梁侧翻事故进行案例分析、梳理、总结；部分桥梁抗倾覆计算复核，得出在设计阶段、使用阶段、维护保养、管理层面等方面的重要启示和思考。

（1）设计阶段，尽量避免使用独柱单支座桥梁结构，不可避免时，偏载影响应考虑充分。

（2）使用阶段，超重车辆过匝道尽量走桥面中央，遇到多辆重车靠桥梁单侧排行时，应尽量避免同步过桥。

（3）维护保养，匝道桥面单侧打围施工时，避免两辆及以上车辆同时通过打围区域。

（4）管理层面，加快全面复查独柱单支座桥梁结构，根据验算结果从速处理。

参考文献

［1］中交公路规划设计院有限公司.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范： JTG 3362-2018［S］.北京：人民交通出版社股份有限公司，2018.

［2］殷新锋，杨小旺，丰锦铭，等.独柱墩连续弯梁桥抗倾覆稳定影响因素分析［J］.公路与汽运，2016，（1）：156-161.

［3］牛洪刚.城市公路桥梁抗倾覆验算与加固改造的设计方案研究［J］.公路工程，2018（2）：129-133.

［4］赵牧舟，潘盛山，王吉翀.大跨径小半径连续弯梁桥抗震性能研究［J］.北方交通，2017（5）：1-4.

［作者简介］邓雪峰（1981—），男，硕士，正高级工程师，从事桥梁隧道及交通规划设计质理管理。