魏国杰
（广东省南粤交通龙怀高速公路管理中心，广东省清远市 513000）
摘要：针对桥梁运营过程中出现的桥梁倾覆事故的发生，为确保公路桥梁桥梁运营安全，加强独柱墩桥梁的设计验算和重新复核尤为重要，针对已运营高速公路，公路独柱墩桥梁评估和整治工作，应组织开展独柱墩结构抗倾覆验算，按照验算结果加快独柱墩桥梁的整治，同时做好营运期的交通管制工作，确保桥梁运营安全。
关键词：公路桥梁；独柱墩；抗倾覆；验算
0 引言
公路交通事业的蓬勃发展带来了公路运输车辆的激增，众多桥梁承受极大的荷载运营，桥梁安全越来越引起相关部门和社会公众的关注。为保障公路独柱墩桥梁的营运安全，科学开展公路独柱墩桥梁横向抗倾覆安全性的设计验算与整治工作,要求桥梁应按照结构原设计依据的标准规范，进行主梁、盖梁、桥墩、基础和支座的承载能力极限状态和正常使用极限状态验算；持久状况下，桥梁的结构体系不应发生改变，并应按规定进行横桥向抗倾覆性能验算。本文通过实例进行验算运营桥梁的独柱墩安全。
1 工程概况
拟建大桥为跨越国道及丘陵间凹地，因地形地物受限存在固结圆形独柱墩设计
国道现状宽23m，本项目拟对交叉处前后150m进行改造，改造后道路等级为双向四车道一级公路，全宽24.5m，其中中央分隔带宽3m，左侧路缘带宽2×0.5m，行车道宽4×3.75m，硬路肩宽2×2.0m，土路肩宽2×0.75m。大桥拟在国道中央分隔带设墩，按远期双向六车道净空设计（公路远期规划）。
2 桥梁布置
大桥位于直线段上，与国道线交角约30度，纵坡3.6％，桥面双向横坡2%，桥梁布置受路线交叉角度及预留桥下6车道通行净空所限，设计采用在被交路中央设置独柱桥墩、两孔桥梁上跨的方式跨越国道。
桥梁采用上下行整体式断面，左幅桥梁起点桩号为K167+026.7，终点桩号为K167+409.3，桥梁全长为382.6m，桥跨径组成为7×25+(22+40+40+25)+3×25m；右幅桥梁起点桩号为K167+026.7，终点桩号为K167+384.3，桥梁全长为357.6m，桥跨径组成为6×25+(25+40+40+22)+3×25m。桥面净宽2×11.5m，桥梁全宽25.5m，正交布置。
大桥利用22+2*40+25m（25+2*40+22m）上跨国道，上部结构均采用现浇预应力混凝土连续箱梁，下部结构采用柱式桥墩，其中两孔40m桥跨之间设置独柱墩，位于国道中央分割带，设置两根桩基础，桥墩直径2m，墩帽2m高范围内渐变直径3m，并与上部箱梁固接连接；其余均采用双柱墩，柱顶设支座，单排桩基础。
桥梁布置平立面及支撑间距详见下图（单幅桥）。
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3 独柱墩桥梁验算
3.1、参考规范及标准
（1）《公路工程技术标准》JTG B01-2014；
（2）《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2004；
（3）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004；
（4）《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2007；
（5）《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011。
3.2、主要材料及参数
混凝土、钢绞线和钢筋等材料的弹性模量、设计抗压（拉）强度等基本参数均按规范取值。
（1） 混凝土
主梁混凝土等级：C50,弹性模量：34500MPa,沥青混凝土容重：24kN/ m3,钢筋混凝土容重：26kN /m3。
（2） 预应力钢绞线
直径：15.24mm,公称面积：140mm2,弹性模量：195000MPa,标准强度：1860MPa,热膨胀系数：0.000012,松弛率：≤2.5%,管道摩阻系数u：0.17,管道偏差系数k：0.0015,一端锚具变形及钢束回缩6mm。
（3） 普通钢筋
采用HPB300和HRB400两种。
3.3、荷载取值与荷载组合
（1）一期恒载
混凝土容重取26kN/ m3，按实际断面计取重量，包括主梁、端横梁、中横梁等重量。
（2）二期恒载
包括护栏、桥面铺装等，沥青混凝土容重取24kN/ m3，水泥混凝土容重取26kN/ m3。
（3）活载
汽车活载采用公路－Ⅰ级。
（4）温度力
体系温差按照整体升温20℃、降温25℃计算；
温度梯度值按《公路桥涵设计通用规范》采用。
（5）风荷载
取设计基本风速V10=27.2m/s，基本风压W0=450Pa
（6）基础不均匀沉降
固结墩按沉降10mm考虑，其余桥墩均按沉降5mm考虑。
（7）收缩徐变
按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》计算。
（8）荷载组合
按《公路桥涵设计通用规范》要求进行组合。
3.4、计算方法及模型
结构验算按梁格理论进行，根据桥梁的实际施工过程和施工方案划分施工阶段；荷载组合均按照规范要求执行。
将箱梁截面沿横桥向划分为13条纵梁，纵梁之间通过横梁相连，离散后的结构模型共计1067个节点，1915个单元。
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图2 模型渲染图
3.5、计算过程
本报告验算的主要内容为：
（A）独柱墩的极限状态承载能力验算；
（B）结构整体稳定性验算；
（C）对活载最不利布置情况下支座是否脱空进行验算。
3.5.1 独柱墩极限状态承载能力验算
（1）极限状态下独柱墩的面内和面外的抗弯承载能力计算结果如下，从图中可以看出，独柱墩面内外均满足抗弯承载能力要求。
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（2）极限状态下独柱墩的面内和面外的抗压承载能力计算结果如下，从图中可以看出，独柱墩面内外均满足抗压承载能力要求。
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3.5.2 结构整体稳定性验算
结构的第一阶失稳模态如下图，为桥墩的纵桥向失稳，该模态下的稳定系数K=16.1。
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图3 结构第一阶失稳模态
3.5.3 支座脱空验算
在最不利活载布置情况下，各支点的反力如下，从表中看可见各支座均未脱空。
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3.6、验算结果
① 独柱墩的极限状态承载能力满足规范要求。
② 结构第一阶失稳模态为纵向反对称失稳，稳定系数为16.1。
③ 在最不利活载布置情况下各支座均未脱空。
4 结论
本文通过梁格理论进行结构验算，根据桥梁的实际施工过程和施工方案划分施工阶段,荷载组合均按照规范要求执行,独柱墩的极限状态承载能力满足规范要求,桥梁运营处于安全状态。
参考文献
[1] 《公路工程技术标准》JTG B01-2014；
[2]《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2004；
[3]《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004；
[4]《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2007；
[5] 《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011。