现代交通基础设施中，桥梁作为连接城市的重要纽带，其安全性和稳定性至关重要。在21世纪初期基建条件有限的情况下，独柱墩桥梁以土地占用少、施工方便、经济美观等优势，成为公路桥梁建设的优先选择。然而，在承受超出桥梁承载设计值、严重超载货车的冲击下，独柱墩桥梁可能面临倾覆侧翻的潜在风险。
PART.01 桥梁倾覆原因分析
桥梁倾覆侧翻原因其实是简单的物理学——杠杆原理。要避免桥梁倾覆，只有两个办法：要么桥梁结构自重够大，要么车流一侧的力臂特别短。
独柱墩与双柱墩桥梁力臂对比
01单柱式桥墩
单柱式桥墩也叫独柱墩，大多设置在桥体的中轴线位置。在桥面宽度一定的情况下，与双柱式桥墩相比，桥梁最外侧与柱墩支点的距离更大（即力臂更大），这意味着，相对较轻的重量就可以引起独柱墩的侧翻。
02没有设置盖梁
独柱墩桥梁的抗倾覆能力是偏弱的，考虑到这一点，通常会在独柱墩上设置盖梁并增设多个支点，从而一定程度改善抗倾覆性能。
03钢箱梁结构
钢箱梁虽然施工便捷，但其重量是明显低于混凝土箱梁，因此抗倾覆能力不如混凝土箱梁。特别是采用钢箱梁+独柱墩结构的桥梁往往更容易发生侧翻。
04桥梁具有弧度
有无弧度的桥梁力臂对比
在桥梁倾覆侧翻时，桥体通常会沿着两个桥梁柱墩支点间的轴线发生旋转侧翻。当车辆经过具有弧度桥梁的外侧车道时，车辆离柱墩支点轴线的距离要比直线桥梁更大（即力臂更大），因此也更容易发生侧翻。
05货车超载
历史总是惊人的相似，回顾桥梁侧翻事件会发现，绝大多数桥梁侧翻事件中都有至少一辆严重超载的车辆，当车辆重量超过桥梁承载设计值时，又刚好走在了最外侧车道，将难以避免发生桥梁侧翻。
PART.02 独柱墩桥梁加固
为了提升独柱墩桥梁的抗倾覆性能，工程领域涌现了一系列创新的加固技术。
方案一：增设墩柱及支座
通过打桩、浇筑混凝土、增设支座等工艺将单支承改为多支承，增强主梁中墩的抗扭转能力，以满足抗倾覆加固需求。此外，通过采取一系列措施，如增加桩柱和增大墩柱截面等，提高中墩的整体强度，以适应改变支承方式后墩身内力的增加。
增设墩柱抗倾覆加固
①方案优势：
将中墩的单支承改为多支承，根据计算明确支承的距离，保证在3.4倍活载作用下，边支座仍不发生脱空，从而有效地防止箱粱的倾覆破坏。此外，这种加固方案可以显著提高墩柱的整体强度及安全性。
②方案缺点：
此方案的缺点在于改变了原有结构的受力模式，导致横梁从原来的负弯矩受力变为正弯矩受力，因此需要重新进行结构验算，包括结构配筋的重新评估。此方案施工工期相对较长。
③方案简评：
这一方案施工难度小，适用于桥宽较大、净空不受限制的情况，但需要重新验算横梁强度。该方案造价较高。
方案二：设置抗拔约束装置
通过种植锚栓、粘钢等工艺在边墩增设抗拔约束装置，增强桥梁的抗倾覆性能，以避免因边支座的脱空引起的倾覆侧翻。
抗拔约束装置
①方案优势：
抗拔约束装置构造简单、施工便捷、成本较低，基本不影响正常交通，且对结构原有的受力模式几乎无影响。
②方案缺点：
因锚固构造及空间限制，抗拔约束装置设计难度大，强度设计值通常偏小，仅在所需拉力较小的情况下适用。
③方案简评：
验算荷载支座拉力较小时适用。该方案造价较低。
方案三：加盖梁改多支承
在独柱墩的墩顶增设盖梁，将单支承改为多支承，从而加强结构抗扭转变形能力。
独柱墩桥梁抗倾覆加固
①方案优势：
此方案的优势在于将中墩的单支承改为多支承，根据计算明确支承的距离，保证在3.4倍活载作用下，边支座仍不发生脱空，从而有效地防止箱粱的倾覆破坏。
②方案缺点：
此方案的缺点在于改变了原结构的受力模式，导致横梁从原来的负弯矩受力变为正弯矩受力，因此需要重新进行结构验算，包括结构配筋的重新评估。还需要额外对加固后的墩柱进行强度验算。施工过程较为繁琐。
③方案简评：
净空不受限制、桥体宽度不大的情况适用此方案，但需要对加固后的结构强度进行重新验算。该方案造价适中。
方案四：单墩加强
原设计带承台的独柱墩，通过植筋、浇筑混凝土、增设支座等工艺，增大原有柱墩截面并增加支承点，从而加强桥梁整体抗倾覆能力及柱墩的强度。
单墩加强抗倾覆加固
①方案优势：
此方案可靠性高、适用性良好，可用于方形、圆形柱墩。将中墩的单支承改为多支承，根据计算明确支承的距离，保证在3.4倍活载作用下，边支座仍不发生脱空，从而有效地防止箱粱的倾覆破坏。此外，这种加固方案显著提高了墩柱的整体安全性。
②方案缺点：
需要检查加固后结构对净空的影响；安装更换支座时影响交通；工期较长；改变了原有结构的受力模式，导致横梁从原来的负弯矩受力变为正弯矩受力，因此需要重新进行结构验算，包括结构配筋的重新评估。
③方案简评：
这一方案工期较长，适用于净空不受限制的情况，但需要重新验算横梁强度。该方案造价适中。
方案五：增设盖梁拉大支座间距
通过植筋、浇筑混凝土、增设支座等工艺，在边墩处加长端横梁和盖梁，必要时需增设盖梁，拉开边支座间距，加强桥梁整体结构抗倾覆侧翻性能。
拉大支座间距
①方案优势：
通过增设盖梁、增长横梁、拉开处支座的间距，保证在基本组合下不发生脱空，使箱梁及中墩满足抗倾覆性能需求，从而有效地防止箱梁的倾覆破坏。
②方案缺点：
此方案的缺点在于改变了原有结构箱梁、横梁、盖梁的受力模式，因此需要重新进行结构验算，包括结构配筋的重新评估。必要时对横梁、盖梁进行加固。施工过程较为繁琐。
③方案简评：
这一方案适用于净空不受限制的情况，但需要重新验算横梁强度。
在独柱墩桥梁抗倾覆加固的过程中，我们见证了工程技术的进步。通过综合运用现代结构工程学、先进的加固材料和创新的加固方法，成功地提升了独柱墩桥梁的抗倾覆性能，为交通基础设施的可靠性和安全性做出了积极的贡献。我们期待看到更多这样的加固技术，为城市和社会创造更加稳固、安全的未来。感谢您的阅读、分享与收藏！
