独柱墩桥梁抗倾覆加固施工技术研究

秦金国

摘 要： 针对独柱墩桥梁抗倾覆加固施工技术进行了系统的研究，依托实际工程，提出了三种加固方案：抗拔约束装置、墩柱增设钢盖梁与钢套筒以及墩柱增加。经工程技术经济对比，选取了加固方案二。而后，讨论了施工过程中的质量控制要点和加固中新技术的应用，如高性能材料、智能传感器、数字化建模等。研究成果可为类似工程提供借鉴。

关键词： 独柱墩桥梁 抗倾覆 加固技术 施工质量 智能传感技术

中图分类号： TU753文献标识码： A文章编号： 1679-3567（2024）04-0044-04

Research on the Anti-Overturning Reinforcement Construction Technology of Single-Column Pier Bridges

QIN Jinguo

Nantong Jianghai Highway Engineering Co.， Ltd.， Nantong， Jiangsu Province， 226300 China

Abstract： This paper systematically studies the anti-overturning reinforcement construction technology of singlecolumn pier bridges. Relying on actual projects， it proposes three reinforcement schemes： uplift restraint devices， adding steel capping beams and steel sleeves to pier columns and adding pier columns， and selects the second reinforcement scheme through the comparison of engineering technology and economy. Then， it discusses the key points of quality control during construction and the application of new technologies during reinforcement， such as high-performance materials， intelligent sensors and digital modeling. The research results of this paper can provide reference for similar projects.

Key Words： Single-column pier bridge； Anti-overturning； Reinforcement technology； Construction quality； Intelligent sensing technology

在现代桥梁工程中，独柱墩桥梁因其独特的结构特点和良好的适用性，被广泛应用于各种地形和环境中。然而，随着交通负荷的增加和环境条件的变化，这类桥梁面临着日益严峻的抗倾覆挑战。特别是在极端天气和地质活动频繁的区域，独柱墩的稳定性成为保障桥梁安全和功能性的关键因素。因此，探究有效的独柱墩加固技术，对于延长桥梁寿命、提高其安全性和可靠性具有重大意义。本文依托于实际工程，探究独柱墩抗倾覆加固施工关键技术，以期为类似工程提供借鉴。

1 独柱墩桥梁概述

独柱墩桥梁最显著的特点是桥梁仅由单个支柱支撑（见图1），这种设计不仅减少了材料的使用，还优化了桥梁的视觉效果和环境适应性。独柱墩的设计使桥梁具有较高的灵活性，特别适用于地形复杂或空间受限的场景，如河流、峡谷或城市交通枢纽。

2 项目概况

本文以某山区高速公路桥梁为例，高速公路全长137.156 km，设计速度100 km/h，该桥梁位于高速公路K30+275处，桥长57 m，上部结构：（10+2×16+10）m钢混连续板，下部结构：桩基础。

3 独柱墩加固方案比选

在考虑经济性、施工难度和景观影响的基础上，针对项目特点提出了三种不同的独柱墩加固方案。这些方案旨在提高桥梁的横向抗倾覆能力，同时考虑对交通流量的最小影响和成本效益。

3.1 方案一：设置抗拔约束装置

此方案涉及在桥梁的边缘处安装抗拔装置，以增强结构的整体稳定性。通过这种方式，桥梁的原有受力模式得以保留，同时实现横向稳定性的增强。抗拔装置设计简单、施工便捷，且成本相对较低。然而，由于锚固和空间限制，该方案适用于较小范围的情况，抗拔力相对有限。

3.2 方案二：墩柱增设钢盖梁、墩身加钢套筒

该方案通过在墩顶增加钢盖梁和墩身加钢套筒，从单支承变为多支承，增强了结构的抗扭变形能力。在常规负载下，新增支座不参与承载，而在偏载情况下，新支座开始发挥作用，避免梁体倾覆。这一方案要求墩柱具有较高的强度，涉及的施工步骤包括植筋、钢盖梁安装和支座增设等。在满足交通净空的条件下，该方案成本适中，是一种可行的选择[1]。

3.3 方案三：增加墩柱

本方案通过在原有的单支承基础上增加混凝土或钢管桩柱，实现多点支承，以提升桥梁的抗扭倾覆能力。这种方法可以改善原有墩柱的受力状态，从而提高其安全性。不过，该方案对桥下的空间要求较高，涉及桩基施工、混凝土浇筑或钢管安装等多个步骤，因此施工周期较长，成本也相对较高。

5.1 高性能材料的应用

高性能混凝土（High Performance Concrete， HPC）是一种具有优异的强度、耐久性和工作性的混凝土，特别适用于要求高承载能力和长期耐久性的结构中。纤维增强聚合物（Fiber Reinforced Polymer， FRP）则是一种由纤维材料（如碳纤维、玻璃纤维）增强的塑料复合材料，以其高强度和轻质特性被广泛应用于结构加固中。这些材料的应用显著提升了桥梁结构的承载能力、耐蚀性和抗裂性，有效增强了独柱墩的稳定性。

5.2 智能传感技术

现代桥梁健康监测系统集成了多种传感器，实时收集和分析关于桥梁结构状态的数据。这些数据包括但不限于地震动、挠度、振动、拱脚变位、温度、湿度等。系统能够通过数据统计和趋势分析，提前发出预警，为桥梁养护决策提供科学依据。此外，通过App和小程序，相关人员可以随时随地查看桥梁的实时数据，确保及时响应潜在的安全问题。

5.3 先进的加固方法

最新的加固技术，如外预应力技术和粘贴钢板技术，为提高独柱墩的稳定性提供了新的解决方案。外预应力技术通过在桥梁外部施加压力，有效地增强了结构的整体稳定性。而粘贴钢板技术则是通过在墩柱表面粘贴钢板来增加其刚度和承载能力[2-4]。

5.4 数字化建模和仿真

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）是一种基于数字技术的建筑项目管理工具，它允许建筑师、工程师和建设者在建筑项目的整个生命周期内，从规划、设计到施工和管理，进行高效的协作和信息交换。计算机辅助工程（Computer-Aided Engi？ neering，CAE）软件则是用于工程分析的应用软件，包括有限元分析、计算流体动力学、多体动力学和优化。BIM和CAE软件的结合使桥梁设计和分析更加精确，优化了加固方案，并确保了施工的有效性和安全性[5-6]。

6 结语

本研究对独柱墩桥梁的抗倾覆加固施工技术进行了深入探讨，提出了几种有效的加固方案，并重点关注了施工过程中的质量控制要点，同时探索了新技术在加固工程中的应用。

从方案比选中可以得出，虽然每种加固方法都有其优缺点，但墩柱增设钢盖梁、墩身加钢套筒方案在多个方面表现优异，包括在保持原有结构特性的同时提高了整体稳定性，以及施工的可行性和经济效益。这表明在选择加固方案时，应综合考虑技术可行性、经济效益和工程实施的实际条件。

在施工质量控制方面，研究强调了工厂预制加工的重要性，凿毛处理的精确度，以及钢构件安装和植筋的精密操作。这些控制要点的遵守对保证施工质量和结构安全至关重要。

此外，研究探讨了高性能材料、智能传感技术、先进加固方法以及数字化建模和仿真在加固工程中的应用。这些新技术的引入不仅提高了独柱墩的稳定性和安全性，而且为桥梁工程的未来发展提供了新的视角和方法。

参考文献

[1]孔令元.独柱墩桥梁抗倾覆增设钢盖梁受力可靠性分析及改进措施[J].广东公路交通，2018，44（4）：115-118，125.

[2]叶嘉豪.独柱墩桥梁抗倾覆验算及抗倾覆加固处治措施[J].建筑技术开发，2019，46（16）：142-144.

[3]陈针.独柱墩桥梁抗倾覆加固技术应用[J].福建交通科技，2022（4）：65-69.

[4]刘骁.独柱墩桥梁增设钢盖梁设计与验算分析[J].低温建筑技术，2021，43（11）：115-119.

[5]张伟.独柱墩桥梁加固施工与技术[J].工程技术研究，2021，6（20）：245-246.

[6]张胜龙.曲线简支钢箱梁抗倾覆分析研究[J].交通科技与管理，2023，4（14）：153-155.