从无锡高架桥倾覆事件分析独柱墩梁桥倾覆原因

随着我国交通基础设施建设的快速发展，城市高架桥的结构形式越来越多样化。由于其结构简单，桥下间隙大，占地面积小，工程成本低等特点，独柱墩桥被广泛用于城市立交桥和高架桥中。但是，由于采用了单点支撑方法，将在偏心荷载下极大地考验独柱墩桥的横向稳定性。目前，大多数桥梁设计者只考虑桥梁的纵向抗剪和抗弯性能是否满足要求，而对横向稳定性的分析却不怎么重视。当一些驾驶员在独柱墩桥上驾驶严重超载的货车时，其横向稳定性很差，横梁最有可能倾覆。

以2019年10月10日无锡市高架桥面倾覆事故为例，分析研究了独柱墩线性梁桥的倾覆机理，总结了倾覆的原因，并提出了一些方法，提高横向桥梁稳定性。

一、独柱墩直线梁桥倾覆原因分析

1事故原因总结

根据无锡高架桥的倾覆视频和相关新闻报道数据，可以总结出以下有效信息：①事故桥是三跨预应力混凝土连续梁桥，连接端是花瓶墩和双支座组合的形式，中间支点是独柱的花瓶墩和单支座组合的结构形式，平面线形是直线； ②发生事故的卡车超载严重（两辆大卡车超载共计300t）； ③事故桥主梁梁体横向侧翻，但结构整体基本完好，桥墩完好无损。

2支座受力分析

在上部偏心载荷的作用下，桥梁的联端支座一定程度的扭转变形会导致不均匀的力，从而导致支座反作用力的重新分布。随着上偏心载荷的逐渐增加，梁体的扭转逐渐增大。当它增加到一定值时，背离倾覆轴一侧的单向受压支座逐渐与梁体分离，整个系统由几 何不变的结构变为几何可变的机构，梁体绕倾覆轴转动。偏心荷载继续增大，并且当旋转角度达到某个值时，梁体向侧面滑移，从而导致桥梁倾覆。

3倾覆轴线的确定

进行抗倾覆计算的前提是确定倾覆轴线。由于无锡高架桥中间支点采用了独柱墩结构，事发路段的平面线 形又为直线。可以很直观地认识到倾覆轴线就是联端桥台最外侧支座的连线。

4、倾覆机理研究

抗倾覆稳定系数的表达式

为了简化计算，可以做以下假设：①假设桥的每个跨度相等。 ②假设整个桥梁可以看作是平面结构，而梁体重力在整个平面内是均匀分布的； ③假设桥梁除了横向倾覆外不会发生其他形式的损坏； ④在对受力情况进行假设分析时，可以将桥梁视为刚体，而不考虑桥梁变形的影响。

5倾覆原因总结

无锡高架桥倾覆的原因可归因于内部和外部2方面的原因。内部原因是由于独柱墩桥结构的不合理性引发的。这种不合理性使得桥梁在极端载荷条件下可以横向旋转，从而导致桥梁的一侧卸载，另一侧过载，并且两侧支座受力不均匀的情况下，一侧的支座与梁体分离。外部原因主要是造成事故的车辆严重超载，远远超过了桥梁设计的极限荷载。

结果，倾覆力矩大大增加，抗倾覆力矩不足以抵抗倾覆力矩，并且抗倾覆稳定性系数K<1，从而发生倾覆。外部因素是这场倾覆事故的主要因素。