桥侧大面积堆土致斜交梁桥倒塌事故分析

以杭州绕城高速上发生垮塌的斜交桥梁为案例，通过现场调查取证，获取了案例桥施工图纸、地质情况和现场的破坏信息。在此基础上，采用摩尔-库仑模型模拟土体的弹塑性性质，用实体单元来模拟盖梁、承台、桥墩、桩基等桥梁结构，用不同区域的均布荷载来模拟堆载作用，并且设置接触单元来考虑桩-土相互作用，模拟桩-土之间的滑移和分离，建立三维有限元模型。同时研究了土体的物理参数（淤泥层和亚黏土层弹性模量）、堆载高度和斜交角对桥梁结构的影响。研究结果表明：大面积堆土导致近堆土侧桥墩、桩基发生比远堆土侧更大的位移，对于斜交桥，该位移方向与两侧桥墩连线即盖梁的方向成一定角度，从而导致近侧桥墩、桩基在轴力、弯矩和剪力外，需要承受较大的扭矩；随着斜交角从0°增加到40°，近侧桥墩、桩基承受的扭矩持续增大，扭矩逐步成为控制桩基破坏的主要因素；堆载引起淤泥层的沉降会导致该部分土层产生较大的负摩阻力，进一步改变了桩身轴力的分布；土体的弹性模量、堆土高度对桥梁在堆载作用下的横向位移和内力有很大影响；杭州绕城高速垮塌的主要原因是在软弱层上堆土导致桩基发生压、弯、剪、扭破坏。