在公路橋梁建設(shè)過(guò)程中，由于受地形、占地面積和景觀等影響，其下部墩往往采用獨(dú)柱支承方式。以減少土地占用、改善下部結(jié)構(gòu)布局、減少橋梁基礎(chǔ)與地下建筑位置沖突、增加視野及橋型美觀度。在條件受限時(shí)，這類(lèi)橋梁往往成為唯一的選擇。

隨著獨(dú)柱墩橋梁的大量應(yīng)用，一些突出問(wèn)題逐步顯現(xiàn)：獨(dú)柱墩橋梁發(fā)生整體側(cè)向傾覆；對(duì)于雙懸臂T型橋墩，配筋不足導(dǎo)致懸臂根部蓋梁破壞；在橫向地震等作用下橋墩被彎剪破壞，整個(gè)橋梁倒塌等。在這些形式的破壞中，結(jié)構(gòu)往往無(wú)明顯征兆，危害極大，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會(huì)影響。

雖然獨(dú)柱墩橋梁的上下部結(jié)構(gòu)受力性能可以滿(mǎn)足橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范要求，但是由于其橋墩橫向支承體系為單支點(diǎn)支承，在偏載作用下，結(jié)構(gòu)的橫向抗傾覆非常不穩(wěn)定，導(dǎo)致橋梁整體抗傾覆穩(wěn)定性的安全儲(chǔ)備不足，在超載車(chē)輛偏載通過(guò)時(shí)，存在橋梁整體側(cè)翻和墩柱被破壞的安全隱患。

獨(dú)柱墩支承橋梁主要存在以下三方面的安全隱患：

1、獨(dú)柱墩橋梁在超載車(chē)輛偏心作用及恒載偏心作用下，橋臺(tái)（或連接墩）雙支點(diǎn)位置可能存在支座脫空現(xiàn)象、橋墩單支點(diǎn)位置不能為上部梁體提供橫向約束，導(dǎo)致上部梁體變形過(guò)大，從而形成機(jī)動(dòng)體系，造成橋梁上部結(jié)構(gòu)突然整體側(cè)翻、傾覆。該類(lèi)型的破壞形式屬于無(wú)預(yù)兆的脆性破壞，事先無(wú)明顯預(yù)兆，會(huì)發(fā)生橋塌、車(chē)毀人亡的嚴(yán)重事故。

2、某些橋梁連接墩采用獨(dú)柱墩+蓋梁的構(gòu)造形式，在超載車(chē)輛作用于連接墩位置時(shí)，蓋梁的彎矩和剪力以及獨(dú)柱墩的彎矩達(dá)到最不利荷載工況，當(dāng)內(nèi)力設(shè)計(jì)值遠(yuǎn)大于其截面承載力時(shí)，連接墩的蓋梁或獨(dú)柱墩會(huì)出現(xiàn)承載能力極限狀態(tài)破壞，從而使上部梁體喪失邊界支承條件，形成機(jī)動(dòng)體系而發(fā)生梁體整體側(cè)翻傾覆的事故。

3、獨(dú)柱墩本身屬于偏心受壓構(gòu)件，如果橋墩高度過(guò)大或者橋墩墩身回旋半徑過(guò)小，在超載車(chē)輛偏心作用下，經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)計(jì)算分析可知，支座會(huì)出現(xiàn)較大的橫橋向水平力，可能出現(xiàn)墩柱根部截面彎矩值大于其承載力的不利工況，從而造成橋梁墩柱根部截面的彎剪破壞。

抗傾覆性能加固主要是對(duì)獨(dú)柱墩橋梁下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造加固，增加橫橋向支撐點(diǎn)的數(shù)量，以達(dá)到提高獨(dú)柱墩橋梁整體抗傾覆穩(wěn)定性的目的。

（1）獨(dú)柱墩改為圓端形墻式墩

對(duì)獨(dú)柱墩增大墩身截面面積，橫向加寬成圓端形墻式墩，墩頂安兩個(gè)板式橡膠支座。新增混凝土與原墩身混凝土接觸面需做鑿毛處理，在原基樁橫橋向兩側(cè)增加基樁，新增樁頂增加承臺(tái)，并通過(guò)植筋、混凝土澆筑與原承臺(tái)連成整體。圓端形墻式墩根據(jù)墩高不同采取兩種截面形式：實(shí)體墻式墩和空心墻式墩。

實(shí)體墻式墩主要適用于上部箱梁底板寬度小于6m，墩高小于7m。其是在原有獨(dú)柱墩的基礎(chǔ)上橫向加寬成圓端形的墻式墩，外觀上不會(huì)造成明顯的加固跡象，對(duì)地基的承載能力、沉降量、地基與基礎(chǔ)之間的摩阻力等均有一定要求，以避免在這些外力作用下墩身有過(guò)大的水平位移、轉(zhuǎn)動(dòng)或沉降。

空心墻式墩主要適用上部箱梁底板寬度小于6m，墩高大于7m，它能減輕自重，減小軟弱地基的負(fù)荷。這種橋墩在外形上與實(shí)體式墩并無(wú)大的差別，只是自重較同尺寸的實(shí)體墻式墩輕。空心墩可以采用鋼活動(dòng)模板施工，節(jié)省模板支架，特別對(duì)于高墩，更顯出其優(yōu)越性。

（2）獨(dú)柱墩改為三柱式墩

當(dāng)獨(dú)柱墩偶然遭遇超載車(chē)輛作用時(shí)，兩側(cè)新增加的支承點(diǎn)能夠臨時(shí)提供約束上部梁體扭轉(zhuǎn)的反力，保持上部梁體的平衡，防止梁體發(fā)生整體側(cè)翻或傾覆。新增墩柱可根據(jù)墩身高度不同來(lái)選用鋼管柱或鋼筋混凝土柱。此種加固方案優(yōu)先適用墩身低于7m和采用雙基樁+承臺(tái)+獨(dú)柱墩的獨(dú)柱墩橋梁。橋下凈空不高時(shí)，新增加鉆孔灌注樁施工非常困難，因此需要尋求新增結(jié)構(gòu)自重小的加固方法。此方案新增結(jié)構(gòu)自重較小，但加固處理的痕跡明顯，可在墩柱施工完畢后，在三柱墩身增加裝飾板，外觀做成圓端形墻式墩。

此技術(shù)一般做法是利用原獨(dú)柱墩承臺(tái)，在獨(dú)柱墩兩側(cè)（橫橋向）各增加一根圓柱墩，新增墩柱頂端安裝板式橡膠支座。原獨(dú)柱墩若是單柱單樁無(wú)承臺(tái)的結(jié)構(gòu)，則需按下部結(jié)構(gòu)承載能力驗(yàn)算考慮增加基樁和承臺(tái)，新增承臺(tái)通過(guò)植筋、混凝土澆筑與原結(jié)構(gòu)連成整體。

1）鋼管柱加固適用范圍：墩身高度在6m以下。

優(yōu)點(diǎn)：墩柱截面小，鋼管自重輕，充分利用原結(jié)構(gòu)承臺(tái)，不增加新的基樁，施工速度快，適用于高速公路匝道橋和天橋的獨(dú)柱墩加固。

缺點(diǎn)：與原有鋼筋混凝土柱不協(xié)調(diào)、加固處理的痕跡明顯。

2）混凝土圓柱墩加固適用范圍：墩身高度在7m以下。

優(yōu)點(diǎn)：墩柱截面較小，充分利用原結(jié)構(gòu)承臺(tái)，適用于高速公路中央分隔帶的獨(dú)柱墩和箱梁底板較寬的情況，新增結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較鋼管柱高，能適用墩柱高度5-7m的情況。

缺點(diǎn)：加固處理痕跡明顯。

3）獨(dú)柱墩頂加擴(kuò)大端

當(dāng)橋面較寬、墩身較高時(shí)，為節(jié)省墩身及基礎(chǔ)的混凝土體積，減小結(jié)構(gòu)自重，可利用挑出的懸臂或托盤(pán)來(lái)縮短墩身橫向的長(zhǎng)度。懸臂式或托盤(pán)式的擴(kuò)大端部最小高度30-40cm。獨(dú)柱墩頂加蓋梁或花瓶墩都是屬于此種方案。獨(dú)柱墩頂增加擴(kuò)大端的加固方案可選用鋼筋混凝土擴(kuò)大端或鋼結(jié)構(gòu)蓋梁。

鋼筋混凝土擴(kuò)大端：利用原獨(dú)柱墩身，在獨(dú)柱墩頂端（橫橋向）增加擴(kuò)大端，新增擴(kuò)大端頂面安裝2個(gè)板式橡膠支座。當(dāng)橋面較寬、墩身較高時(shí)也可根據(jù)墩身承載能力計(jì)算結(jié)果適當(dāng)增加原墩身截面面積。

鋼箱擴(kuò)大端：鋼箱內(nèi)側(cè)為雙半圓鋼板箍，鋼箍?jī)?nèi)徑根據(jù)獨(dú)柱墩直徑選取，板厚20mm，橫橋向兩側(cè)各設(shè)4道加勁肋，與鋼板箍焊接，順橋向兩支座底板各設(shè)置一道貫通隔板形成格構(gòu)式鋼箱。

結(jié)語(yǔ)

從現(xiàn)行規(guī)范上看，公路橋梁規(guī)范對(duì)橫向傾覆穩(wěn)定性的相關(guān)規(guī)定尚不完善，道路在實(shí)際的運(yùn)營(yíng)中仍存在一系列偶然的不利因素，已發(fā)現(xiàn)部分橋梁發(fā)生傾覆事故或出現(xiàn)后期箱梁開(kāi)裂，造成重大橋梁安全事故，產(chǎn)生嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和極其惡劣的社會(huì)影響。這已引起管理部門(mén)和技術(shù)人員的高度重視，積極組織對(duì)獨(dú)柱墩橋梁的各項(xiàng)性能進(jìn)行檢測(cè)、驗(yàn)算，根據(jù)每座橋的實(shí)際情況，分析最不利的影響，采取最安全施工的技術(shù)對(duì)其進(jìn)行加固，防止橋梁事故的發(fā)生，保證道路的通行安全。