湖北高速大桥事故反思独柱墩桥屡屡倾覆一条腿是原罪吗？,湖北大桥垮塌

来源：新华每日电讯

作者：观察智库观察员崔贺喜

12月18日，湖北鄂州沪渝高速匝道桥从沪渝高速转大广高速侧翻，截至当天造成4死8伤。大乔路车主称，肇事货车从陕西临潼进站，载重198吨，超载400%。

2021年12月19日，航拍湖北鄂州G50沪渝高速公路引桥桥面侧翻事故现场。图|中新社

据了解，事发桥梁为独柱式桥墩桥梁，这已经不是独柱式桥墩桥梁第一次出事了。

2019年10月10日，江苏无锡，312国道上海方向西港路跨桥路段发生桥面坍塌。图|人民视觉

为什么单墩桥梁会反复坍塌？安全吗？

1经常翻车

1995年，日本大阪和神户首都圈发生7.2级地震。由于日本建筑的抗震设计较好，地震中倒塌的房屋数量并不多。然而，阪神高速神户线独柱式桥墩桥梁倾覆3335.46万余米，独柱式桥墩桥梁整体向一侧坍塌。桥墩根部的混凝土完全坍塌，钢筋屈服。

1995年1月17日，日本阪神大地震后的航拍照片。

不仅在日本，近十年来在中国也发生了多起独柱式桥墩桥梁倾覆事故。

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2009年7月15日，金金高速公路唐钢收费站800米处匝道桥坍塌，5辆货车坠落，造成6死4伤。经初步调查，5辆货车逆行进入大桥，右转时大桥重心偏移，导致大桥垮塌。

2012年8月24日，即将进入阳明滩大桥主桥的哈尔滨机场高速江南至江北最后一段发生倾覆，四辆货车冲下大桥。经调查，事故的直接原因是4辆超载货车同时在121.96米长的梁右侧行驶，匝道上的钢-混凝土连续组合梁一侧偏载，导致匝道倾覆。

在这次事故中，超载确实是桥梁倾覆的原因。——4辆卡车重达482吨，远远超过桥梁承载能力(197吨)。但也有专家认为，不应该回避桥梁的其他问题，其中最重要的是设计问题。单墩的设计结构导致桥梁平衡性差。事发时，四辆车的重量压在一边，大桥失去平衡，随后坍塌。

2015年6月19日，粤赣高速广东河源南口匝道桥突然倾覆，造成一死四伤。事故的直接原因是：三辆大货车进入收费站时，在一座跨桥的同侧缓慢行驶，导致横梁扭转，进而发生掉梁事故。

注：掉梁是指横梁脱离原墩支撑，滚到地上。从当时的视频和照片来看，横梁的完整性完好无损。

2019年10月10日，一辆满载6捆钢卷的货车途经江苏省无锡市锡山区312国道上海方向K135时，在此矗立了15年的跨线桥桥面发生侧翻，西港路3辆车被埋。

据警方介绍，还有一辆大货车，装了7卷，载重只有30多吨，一卷钢卷的重量超过28吨。两辆货车累计超载300多吨。记者从附近道路的交通标志了解到，该路段限重只有40吨。

最终，事故造成三死两伤。

注：无锡各大钢贸市场运输车辆必须通过312国道，全国范围内做钢贸业务；对于无锡锡山区东湖塘的居民来说，国道大桥下的西港路是他们进入市区最便捷的路线。无锡高架桥侧翻事故涉及的路段是他们的“必经之路”。

根据流传的现场视频，事故的整个桥面都发生了侧翻

1987年9月20日，中国第一座城市高架桥——广州人民路高架桥——号正式竣工。开幕当天，15万人涌向高架桥参观。时任《羊城晚报》摄影记者的朱穗丰，从新亚酒店天台向下拍摄，捕捉到了这一历史瞬间。

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在那个年代，城市高架道路是现代城市的标志。广州人民路高架改善了交通状况，增加了可通行车辆。当时可通行车辆超过5万辆。

它用一个桥墩支撑整个高架桥。

自20世纪80年代以来，独柱式桥墩桥梁理论逐渐形成，90年代得到初步应用。进入21世纪后，在国内外城市立交和高速公路立交桥领域得到了广泛应用。

在公路桥梁建设过程中，地形、

地物、占地面积和景观等因素影响，下部墩往往采用独柱支承方式，以减少土地占用、改善下部结构布局、缓解桥梁基础与地下建筑位置冲突、增加视野及桥型美观度。而且独柱墩桥梁工程量相对较小，特别是跨线斜交时可采用较小跨径跨越，较为经济。

在基建条件有限的情况下，这类桥梁往往成为唯一选择。

不过，随着我国经济不断发展，交通流量、车辆载重不断增大，特别是大型货车车辆超载现象频发，独柱墩桥梁倾覆事故也渐渐增多。

近几年，独柱墩桥的安全问题也受到了学者的广泛关注。

在2019年初召开的北京力学会第二十五届学术年会上，中国矿业大学学者彭世魁、罗穿云就提交了《独柱墩桥梁倾覆稳定性分析》论文，明确表示，“独柱墩桥梁横向稳定性较差，容易发生整体倾覆事故。”

横向抗倾覆稳定性不足，是独柱墩桥的先天劣势。

虽然独柱墩桥的上下部结构受力性能可满足桥梁设计规范要求，但其桥墩横向支承体系为单支点支承，在偏载作用下，结构的横向抗倾覆非常不稳定，导致桥梁整体抗倾覆稳定性的安全储备不足。

这就好比一个人单腿独立很容易摔倒，双腿站立就没问题。超载车辆偏载通过只有一条“腿”的独柱墩桥时，就存在桥梁整体侧翻和墩柱被破坏的安全隐患。

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倾覆无征兆、难以预防，也是独柱墩桥的劣势。

支座对梁体没有拉结作用，一旦桥梁在突发的超限荷载作用后发生扭转，梁体就会发生侧滑。在桥梁设计中，为防止梁体侧滑，一般会在盖梁两端增加2个混凝土挡块。但在梁体硕大的重力作用下，混凝土挡块起的作用非常有限。

注：支座，梁身与桥墩之间起缓冲作用的构造物。

实际上，面对以上问题，全国各省市都开始了对独柱墩桥的自查，独柱墩桥应用逐渐减少，多使用双柱墩或者多柱墩。

3 历史遗留问题如何解决？

我们首先来看看国外经验：

美国自1971年开始，逐渐在公路桥梁建设中使用限位器，以防止相邻桥梁之间产生过大的相对位移，以及防止地震时桥跨发生落梁；

日本在1972年的《道路桥耐震设计指针解说》中便引入了防落梁的规定；2002年3月，日本发布《道路桥示方书同解说·耐震设计篇》，要求特别考虑桥梁系统整体的抗震性能, 把支座、连梁装置作为主要结构构件来设计。

为解决独柱墩桥的问题，中国也做出了诸多努力：

我国旧版桥梁设计规范明确要求，“公路桥涵的持久状态设计应按承载能力极限状态的要求，对构建进行承载力及稳定计算，必要时应进行结构的倾覆和滑移的验算……”2018年，《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》实施，明确要求进行横向抗倾覆设计。

旧版规范对桥梁抗倾覆亦有设计要求，2018年行业规范修订后，行业规范做了更细致的规定，冗余设计量、对超载的承载能力大大提高。

还有一些城市颇具先见之明，对已有独柱墩桥梁进行抗倾覆性能加固。

注：抗倾覆性能加固主要是对独柱墩桥梁下部结构进行改造加固，增加横桥向支撑点的数量，以提高独柱墩桥梁整体抗倾覆稳定性。

武汉光谷软件园附近一座高架桥，因降雪道路封闭。图｜视觉中国

以武汉为例。武汉有16座独柱墩桥梁，共有277根独柱墩。从2013年起，武汉决定对独柱墩桥梁进行加固。经过前期论证，最终拿出了加钢盖梁和辅助支座的方案，实施加固。随后，加固工程陆续铺开，给独柱墩装上“蝴蝶”托翼。目前，武汉已完成16座独柱墩桥梁加固改造，给桥梁安全上了一道保险。

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此外，武汉在每块梁下安装传感器，及时掌握桥梁的“身体状况”，防患于未然。今年11月，传感器发回的数据显示，三环线琴断口桥两块并排的梁，承受力一大一小。这说明存在安全隐患，要及时排除隐患。

数据分析发现，这可能是超限超载车辆造成的。两块桥梁需要重新加强横向联系，达到平均受力，才能消除隐患。按照这一思路处置后，琴断口桥很快恢复健康。

2019年，南京市交通运输局亦对城市桥梁独柱墩桥梁进行摸底，开展城市桥梁独柱墩抗倾覆专题研究。经摸排和抗倾覆验算，城市桥梁29座独柱墩桥梁合计308联跨中，165联跨抗倾覆性能满足最新规范要求。

针对囿于各种因素而不能满足安全要求的桥梁联跨，南京计划通过减小基础负荷、增设抗拉拔装置或支座、增设钢牛腿、增大桥墩截面等加固手段提高桥梁抗倾覆性能。

4 不能承受之重，压出“内伤”

当前，部分货车司机出于运输成本考虑，仍然会超载运输，一些货车甚至超载至其最大总质量的2倍甚至3倍。

2018年7月30日，江苏镇江交警在夜查重型货车。图｜IC photo

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在我国过去发生的独柱墩桥倾覆事故中，多少都有超载的身影。

中国工程院外籍院士、美国工程院院士邓文中曾指出，车辆超载对桥梁安全有明显危害。

如果超载过度，使得桥梁的应力或者倾覆系数超过设计的安全系数，桥梁可能立即倒塌；如果超载尚未大到能把桥梁压倒，引起的应力仍会对结构的使用寿命产生很大的影响。长此以往，一座符合标准的桥梁服役十多年后，可能就会被压出“内伤”。

例如，钢结构的疲劳寿命一般可以假设与应力幅的3次方成反比。如果车辆超载100%，应力幅就大了1倍，那么原本100年的桥梁使用寿命就减少为12.5年。此外，据测算，车辆每超限超载30%，公路养护费用就要增加200%。

无锡事故中的312国道，是无锡市区最主要的一条干线公路，承担了往来于上海、苏州、常州、南京的大量过境交通和货运交通，事故路段周边聚集大量物流货运停车场。截至高架倾覆，其通车已有14年左右。

附近群众表示，超载运输在这里是常态。“大型货车实在太多，而且许多都严重超载，睡在床上连床都是摇晃的。”当地一位市民说：“超载的大货车真是马路杀手。晚上很多大货车呼啸而过，大家一直议论迟早出大事。”

本次湖北事发大桥路权方称，引发此次事故的货车从陕西临潼入站上高速，载重198吨，超载400%，不排除进站口收费站有失职的可能。

对此，陕西高速临潼站方面表示，涉事超载货车有道路运输部门的超限审批手续，经检测入站，已将数据报湖北交管部门，但不排除货车有假报审批数据违规进站的可能，具体情况正由两地高速交管部门调查。

既然是超载车辆导致桥梁破坏，那能否提高桥梁设计等级，使得桥梁即便在超载车辆的重压下依然不坍塌呢？

对此，专家表示，提高设计标准意味着工程造价的大幅提高，再坚固的桥梁也无法承受无限制的超载。因此，加强桥梁的监控与维护、治理超载才是根本。