成功挽救独柱墩匝道桥临界倾覆的一个工程案例

2011年4月某日有人突然发现，施工中的某市高架桥（图1），四孔一联预应力单箱匝道桥向外侧倾斜，两端双支座桥墩的内侧支座脱空4cm，中间三个独柱墩橡胶支座严重偏载变形，但尚未脱空（图2）。桥面两侧护栏模板已架设，外侧护栏混凝土浇筑结束。匝道桥内侧翼板与主桥翼板之间空隙只有2cm，匝道桥内侧护栏模板插在两个翼板之间，紧贴在主车道桥翼板、混凝土护栏外侧，约束匝道桥倾斜，尚无法判断箱梁倾斜是否会继续发展。

1． 快速判断倾斜原因

　　立即用结构力学方法判断所处状态，计算图示如图3，计算结果如表1。计算结果表明端部内侧支座出现负反力，结构已经入临界状态，确认箱梁匝道倾斜桥是由于护栏偏载造成的。

2.快速判断倾斜是否会继续发展

因为结构力学方法只能判断临界状态，不能判断倾斜位移是否中止，需要另行处理。立即临时编制了一个考虑橡胶支座弹性变形的有限单元法计算程序，把橡胶支座当做温克尔弹性地基，逐次施加护栏荷载，找出倾斜状态发展全过程。

因为这是外部平衡问题，箱梁采用弗拉索夫刚性横截面假定，只采用了四个梁单元。

考虑到中墩橡胶支座面积较大，分成两块计算；端墩橡胶支座较小，分隔较远，不再分割（图4）。实际上应该把橡胶支座分成很多小块，更加精确（图5）。因当时情况紧急，没有时间精细划分。

纵向预应力和护栏荷载加在刚臂上。逐孔施加混凝土护栏浇筑荷载，加载过程中发现负反力，立即解除约束，继续加载（图6），直到加载结束。

计算过程中输出支座反力见表2，最终桥梁竖向位移见图7。端桥墩内侧支座脱空4.211cm，外侧支座下压0.7249cm；中墩截面内侧翼板端部内侧上翘7.309cm，外侧下压8.531cm。

结果与现场情况基本相符，说明桥梁处于稳定状态，内侧主桥摩阻力不足以阻止匝道桥旋转。