观察过去十多年的桥梁倾覆典型案例我们发现以下两个比较明显的特点：

1.事故桥梁中的简支梁均为小间距双支座的钢箱梁；

2.事故桥梁中的连续梁均为联端双支座，中支点为独柱墩加单支座的结构体系。

这两个特点揭示了过去高架桥梁发生整体倾覆事故的必要条件：简支梁为小间距双支座钢箱梁，多跨连续梁中支点为单支座加独柱墩设计。下面就这两个设计特点谈谈看法：城市交通线路日益繁忙，交错的路线需要修建高架跨线桥来联通，为了不耽误原有路线的交通通行，往往需要快速完成施工，通常采用整体预制现场吊装的施工方法，进一步为了方便吊装，大多采用重量较轻的钢箱梁。若可以一跨跨过下方原有路线，则采用简支钢箱梁较多，若需多跨连续梁跨越下方原有路线，则会按照经济性原则采用不同材料的多跨连续梁。同时连续梁的中支点桥墩由于受到下方线路的限制，使用空间较小，所以大多采用占用空间较小的独柱墩设计，为进一步节约成本（省略盖梁和多余支座），墩顶往往只设一个支座。

当重车上桥并且集中行驶在主梁一侧时，小间距双支座或者单支座对于主梁扭转的约束效果较弱，导致主梁在弯扭耦合变形下部分支座脱空，进而主梁约束条件恶化，整体发生横向单侧滑移，最终倾覆。通过桥梁整体倾覆的历程可以发现：小间距的双支座或者单支座是桥梁发生倾覆的主要不利因素。而小间距的双支座或者单支座往往配合独柱墩使用，导致人们误会是独柱墩的设计不合理。其实独柱墩设计本身是没有问题的，为防止使用独柱墩的桥梁发生整体性倾覆，我们建议：

1.在独柱墩顶将桥墩和主梁固结，提升桥梁的整体性；

2.或者，在独柱墩顶加设盖梁或采用花瓶墩，并设置间距较大的双支座。

▲ 墩梁固结

▲ 左图为大间距双支座花瓶墩

▲ 右图为盖梁+大间距双支座

同时针对已有的较不利的独柱墩加单支座设计，现在已经有各种各样的加固技术，较常见的是在独柱墩顶加设钢托架，相当于给独柱墩添加“盖梁”并且增设横向大间距的支座，能有效提高桥梁的抗倾覆能力。

第2章 小半径弯桥的抗倾覆

近年来频发的事故引起了国家有关部门和设计单位的高度重视，于2018年修订JTG 3362-2018《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》时对公路桥梁的抗倾覆问题作了专门的规定。

该规范采用支座是否脱空和主梁是否发生无法恢复的转动两种特征状态来判断主梁抗倾覆的安全性，运用倾覆极限状态概念，按全部支座有效的支承体系，计算永久作用标准组合下各失效支座的最小支反力并对相应的有效支座取矩，所得力矩求和后构成主梁的稳定效应，计算可变作用标准组合下各失效支座的最大负反力并对相应的有效支座取矩，所得力矩求和后构成主梁的失稳效应。并且规定横桥向抗倾覆稳定性系数为2.5。

该规范不严格适用于小半径弯桥。弯桥求算稳定和失稳效应时的力矩方向不同，应求矢量和，标量和是对两种效应的放大，这会导致验算中的小半径弯桥内侧翻的稳定性系数普遍相较于直桥偏大，外侧翻的稳定性系数却普遍偏小，得到小半径弯桥外侧翻抗倾覆能力不如直桥的错误结论。

从力学理论和工程经验上来说，同等条件下(简支梁除外)，小半径弯桥的抗倾覆能力一般大于直桥，因为小半径弯桥的结构自重分布相较于直桥偏离各条侧翻轴更远，能提供更大的稳定效应。而对于大半径弯桥，其近似于直桥，可按直桥验算，影响较小。

第3章 梁桥抗倾覆实例分析

我们选取3×30m标准跨径的三跨连续钢梁桥为计算基础，横桥向宽10.5m，桥面横向布置双车道和一条应急车道（桥宽更大时有利于抗倾覆，单车道的桥设计时也会更注意抗倾覆，一般两车道的桥出问题较多），两车道线偏离主梁轴线分别为0.75m和3.85m；汽车荷载采用公路-I级车道荷载，考虑栏杆和桥面铺装等计入二期恒载为70kN/m。分四种情况对公路连续钢梁桥倾覆问题进行分析并作对比，变量包括支座布置方式、主梁轴线形式等，根据公规得到如下各类情况的临界支座横向间距及其变化规律。

1.中跨双支座连续梁

边中跨支座横向间距3.4m为支座1-2和4-2不出现负反力的临界宽度；边中跨支座横向间距2.5m时，支座1-2和4-2的稳定性系数绝对值接近2.5，为临界状态。故边中跨支座横向间距大于3.4m即可满足规范要求。

2.中跨单支座连续梁

边跨支座横向间距7.2m为支座1-2和4-2不出现负反力的临界宽度；边跨支座横向间距10m时，支座1-2和4-2的稳定性系数绝对值均为2.48，为临界状态。桥宽总计10.5m，显然边跨支座横向间距不能达到10m，故本例中边跨双支座，跨中单支座的布置形式不满足规范要求。

3.中跨单支座斜交连续梁

斜桥边跨平行于斜边设置双支座，中跨设单支座，斜角30°。支座在垂直于主梁轴线方向间距为10m时，左侧翻稳定性系数在支座1-1处最不利，绝对值2.76，右侧翻稳定性系数在支座4-2处最不利，绝对值2.52，为临界值。计算表明同等条件下本例中的斜桥相对于直桥无明显抗倾覆优势。

4.中跨单支座曲线连续梁

弯桥轴线曲率半径为100m（小半径），边跨双支座横向间距为13m（>10m）时，外侧翻稳定性系数在支座1-2处最不利，绝对值为2.46，为临界值。按规范验算表明：同等条件下，小半径弯桥外侧翻时稳定性逊于直桥；内侧翻时小半径弯桥稳定性优于直桥。验算结果结合第2章中的论述，印证了规范对于弯桥抗倾覆验算的不合理之处

综上所述，从理论分析和实例验算对比可以发现：

1.规范能有效计算直桥（大半径弯桥）的抗倾覆，也能定性保证小半径弯桥抗倾覆安全，但无法有效（相较于直桥）计算小半径弯桥的抗倾覆稳定和失稳效应。

2.同等条件下，小半径弯桥抗倾覆能力优于直桥、斜桥和大半径弯桥，后者更应注重抗倾覆设计和运营管理。

参考文献

[1]    中华人民共和国行业标准.公路钢筋混凝土及预应力混凝土设计规范(JTG 3362-2018)[S].北京：人民交通出版社，2018.

[2]    中华人民共和国行业标准.公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2015)[S].北京：人民交通出版社，2015.

[3]    李乔.李乔说桥-25：梁桥倾覆机理与受力特征.https://mp.weixin.qq.com/s/ufJwkEogacKcgnb-sWWAHw.2020.01.10

 李乔.李乔说桥-38：独柱墩还能不能用？.https://mp.weixin.qq.com/s/9xVk4bA7ORiGzlGSttLNPw.2022.01.21