独柱墩难以约束扭矩
对于此次事件的具体原因,该教授向南都记者做了详细分析。他说,对于连续的曲线桥,即呈一种曲线形状的多跨梁桥,从理论上讲所有桥墩都可以采用独柱墩,一般在两端的桥台,设置能抵抗车辆沿桥梁一侧行走产生偏载的抗扭支座,一般是两个支座,中间支承柱可以采用独柱桥墩。
粤赣高速这座桥和上虞春晖立交桥,中间都是采用的独柱墩。“连续曲线桥中间采用独柱墩,不但可以节省工程造价,还可以改善桥下视野,因此在立交的匝道中被广泛采用。”他介绍说,分析表明,主梁不会有因为设计独柱墩而被压断的可能性,这也就是这座桥及上虞桥主梁从桥墩上掉下来也没有断的原因。
该教授继续解释说,桥梁在弯曲不厉害也就是比较直时,中间采用独柱墩与采用双柱墩,汽车全走在一边时是有明显区别的。“弯得不厉害时,偏载的扭转累积作用更大,如果中间都设独柱墩,汽车偏载所产生的扭转作用大部分传递到两端桥台,所有中间孔的扭矩最终累积到梁端的双支座上。较大的扭矩将使某一侧的端支座产生上拔力,如没有特殊措施,将使支座脱空。”
因此,在他看来,在曲率半径较大时不宜设计中间独柱墩的多跨连续梁,尤其是在较宽的直桥上不应设置多跨中间独柱墩。这就是为什么70多米的桥,虽然中间有两个桥墩,好像很稳固,但是中间是独柱墩,其实很容易侧翻。
该教授进一步分析说,近年来采用独柱墩的曲线桥时常发生侧倾事故,其主要原因就是由于中间的独柱不能约束扭矩,扭矩全部转移到梁端致使一端支座脱空。“按照小位移假定,只要整个梁的重心没有跑出任意两个外围桥墩间的连线,桥墩脱空并不会造成梁的侧倾。但是,在偏心荷载作用下,主梁发生扭转,当转角大到一定程度时,支反力的下滑分力将超过支座侧向的约束能力,此时主梁就会下滑,同时水平分力还会将墩柱侧向推倒,因此独柱桥梁的桥墩需要专门进行侧向抗推验算。”
粤赣高速这座桥与上虞春晖立交桥倒塌非常相似,这座桥也是中间的独柱桥墩由于主梁很大的扭转角而从侧向被推倒了,所以梁就塌下来了。
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