劃重點(diǎn)

★ 獨(dú)柱墩橋因?yàn)樽陨斫Y(jié)構(gòu)制約，確實(shí)更容易發(fā)生傾覆事故。

★ 獨(dú)柱并非原罪，它也有諸多優(yōu)點(diǎn)，保障安全最根本是不要超載。

在剛剛過(guò)去的2021年，一起橋梁側(cè)翻事故引起多方關(guān)注：12月18日下午，位于湖北鄂州市的滬渝高速滬渝向轉(zhuǎn)大廣高速匝道橋發(fā)生側(cè)翻，造成4人死亡8人受傷。據(jù)當(dāng)時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)照片，橋面和橋墩都完整，也沒(méi)有出現(xiàn)斷面；橋面向一側(cè)傾倒，再結(jié)合單柱墩，可以判斷是典型的傾覆事故。

事故現(xiàn)場(chǎng)。據(jù)鄂東大橋公司負(fù)責(zé)人對(duì)媒體透露，在隨橋墜落的4輛車(chē)中有3輛大貨車(chē)，其中一輛是重達(dá)198噸的大貨車(chē)，拉著變電設(shè)備，后面兩輛貨車(chē)在推，三輛車(chē)是連接桿相連。橋面?zhèn)确?，這輛嚴(yán)重超重的貨車(chē)斷成了兩截。|中新網(wǎng)

傾覆事故是由于橋面受力不均衡（單側(cè)受到極大力）導(dǎo)致。之前無(wú)錫312國(guó)道跨線橋傾覆事故和哈爾濱陽(yáng)明灘大橋傾覆事故，也是同一原因。近十幾年來(lái)，橋梁垮塌事故中獨(dú)柱墩橋頻頻出現(xiàn)，這也讓網(wǎng)友們紛紛爭(zhēng)論：這種橋?yàn)槭裁催€要存在？真的不是設(shè)計(jì)上的問(wèn)題嗎？

其實(shí)，這個(gè)問(wèn)題橋梁設(shè)計(jì)專(zhuān)家也有考慮過(guò)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，橋梁建筑有多種考慮因素，很多時(shí)候獨(dú)柱墩橋確實(shí)是更合理的選擇。而我們平時(shí)在城市中行走，也會(huì)經(jīng)常在高架橋上發(fā)現(xiàn)獨(dú)柱墩的身影。了解一些橋梁設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，或許可以讓我們免除對(duì)獨(dú)柱墩橋的誤解。

01

獨(dú)柱墩橋易傾覆的背后

獨(dú)柱墩橋就像它的名字一樣，是一種只在中間采用單柱式橋墩的橋梁。它上方承載的橋面尺寸往往遠(yuǎn)超橋墩面積，所以在橋面兩側(cè)特別是邊緣位置，容易產(chǎn)生非常大的力矩，由此發(fā)生傾覆事故也就非常好理解。

這次事件中，三輛重型卡車(chē)加上其運(yùn)輸?shù)奶卮笮妥冸娫O(shè)備，總重達(dá)到驚人的482噸，是該橋梁車(chē)輛通過(guò)限重（197噸）的2.45倍。而且由于當(dāng)時(shí)橋面養(yǎng)護(hù)，車(chē)輛并未按照大件運(yùn)輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)走匝道中間，而是靠邊走到了橋梁外側(cè)。悲劇就這樣發(fā)生了。

一架波音747飛機(jī)重量在170噸左右，超載貨車(chē)已達(dá)198噸，而我國(guó)高速路限重為49噸。這種程度的超載并不多見(jiàn)。|圖蟲(chóng)創(chuàng)意

02

為什么仍要建造獨(dú)柱墩橋？

那么如此“危險(xiǎn)”的設(shè)計(jì)，為什么還會(huì)被廣泛使用呢？其中主要考慮到橋梁建造設(shè)計(jì)中的兩個(gè)最關(guān)鍵因素：用途和造價(jià)。而這兩者實(shí)際上是無(wú)法完全分離的。實(shí)際操作中，必然優(yōu)先選擇在滿足用途的前提下，最大程度地降低造價(jià)。

從用途上說(shuō)，獨(dú)柱墩橋最常見(jiàn)的應(yīng)用場(chǎng)景，一個(gè)是城市高架道路，另一個(gè)是高速公路的跨線部分。前者要求盡量減少占用寶貴的城市路面，后者要求盡量減少征用農(nóng)地。

在城市高架下，獨(dú)柱墩橋?qū)β访娴那终純H有橋墩面積，并且正好形成中央隔離帶，兩側(cè)都可以布設(shè)普通的城市道路，至多各犧牲半條車(chē)道。而若使用對(duì)稱(chēng)的雙橋墩，不僅橋墩中央的空間難以利用，兩側(cè)也會(huì)各損失一條車(chē)道。除非上面的路面寬度極大（可以跨過(guò)下面的公路），一般都不會(huì)選擇雙橋墩。

城市高架常使用單柱墩，它占地面積較小。|圖蟲(chóng)創(chuàng)意

而在高速公路的跨線處，幾個(gè)橋墩就可以支撐起高速間的路線交互和銜接，下方占用的農(nóng)地每畝不過(guò)幾十平方米。

有了這個(gè)好處，再考慮到上百?lài)嵉某蠹\(yùn)輸幾年都遇不到一次，即便遇到也可以繞道，或者提供專(zhuān)門(mén)的路政服務(wù)（如封路、走匝道中間等），獨(dú)柱墩橋被廣泛使用也就不奇怪了。

而且，這種結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的獨(dú)柱墩橋，還具有建設(shè)周期短、施工難度低，以及后期養(yǎng)護(hù)容易等特點(diǎn)，性?xún)r(jià)比可以說(shuō)非常高。

另外，還有研究表明，相比雙柱來(lái)說(shuō)，獨(dú)柱墩更加防撞：一條直徑4.0米的圓獨(dú)柱與兩條2.83 米直徑的圓柱體積相等，但剛度卻是一條直徑2.83米圓柱的4倍。這在許多匝道、河海上的引橋和城市中的立交中尤為重要。

并且，對(duì)于一些比較復(fù)雜的立交，受空間限制，不用獨(dú)柱基本就不可能。

如果這座橋使用獨(dú)柱，把三條柱的材料合成一條獨(dú)柱，它的剛度會(huì)增加到9倍，大概這部車(chē)也撞不壞。|尹德蘭《橋梁設(shè)計(jì)的冗余度》（2013）

由此看來(lái)，獨(dú)柱墩橋非但不是落后設(shè)計(jì)，相反還是很多道路建設(shè)場(chǎng)景中的最好、甚至是唯一選擇。

03

防范獨(dú)柱墩橋安全隱患

雖然獨(dú)柱墩橋梁有種種優(yōu)越之處，但是受到自身結(jié)構(gòu)制約，這種橋在強(qiáng)烈地震以及嚴(yán)重超載等極端情況下，確實(shí)更容易發(fā)生災(zāi)難性失穩(wěn)和傾覆。

比如在地形復(fù)雜且人口密度極高的日本，其道路建設(shè)中就大量采用了獨(dú)柱墩橋梁。而日本又是一個(gè)地震高發(fā)的國(guó)家，1995年的阪神大地震，直接導(dǎo)致附近高速路網(wǎng)癱瘓，12座大橋發(fā)生橋面跌落或傾覆，其中4座獨(dú)柱墩橋，無(wú)一例外都發(fā)生了大范圍傾覆。

1995年，日本阪神發(fā)生7.2級(jí)大地震，6400多人死亡，神戶線600多米的獨(dú)柱墩橋整體傾覆。|網(wǎng)絡(luò)圖片

不過(guò)高強(qiáng)度地震畢竟是小概率事件，在那種烈度下，各種橋梁結(jié)構(gòu)的耐震能力都非常有限。但超載引發(fā)的傾覆，卻是完全可以避免的禍患。

一般來(lái)說(shuō)，橋梁規(guī)定的車(chē)輛載重上限與橋梁實(shí)際能夠負(fù)載的重量之間，本身都有不小的差距，稱(chēng)為安全冗余。如果只是小范圍超載，但仍在橋梁的實(shí)際承載范圍之內(nèi)，可以認(rèn)為橋梁的結(jié)構(gòu)不會(huì)受到實(shí)質(zhì)性損壞，壽命也不會(huì)受影響。

但如果大幅超載或者長(zhǎng)期中等超載，就有可能導(dǎo)致橋梁真的受損。嚴(yán)限超載的意義也正在于此。目前仍然有不少司機(jī)和運(yùn)輸企業(yè)罔顧紅線，最終導(dǎo)致橋梁壽命損失甚至發(fā)生嚴(yán)重事故。

鑒于獨(dú)柱墩的特點(diǎn)，2018年頒布的新版橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范中已經(jīng)對(duì)獨(dú)柱墩抗傾覆問(wèn)題進(jìn)行了相關(guān)規(guī)定與要求，相關(guān)橋梁管理單位也開(kāi)展了大范圍的既有獨(dú)柱墩橋梁的抗傾覆加固工作。

但目前使用的各種加固方式，并不能對(duì)橋梁承重能力帶來(lái)數(shù)量級(jí)的提升，維修后也很少提高過(guò)往車(chē)輛的載重限額。總的來(lái)說(shuō)，以行政手段規(guī)范運(yùn)輸行為，禁止超限車(chē)輛通過(guò)，才是避免悲劇的根本途徑。

04

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