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      高墩梁式橋橋墩偏位檢測(cè)及分析

      2020-05-08 09:17:30
      江西建材 2020年4期
      關(guān)鍵詞:偏位墩頂墩柱

      招商局重慶公路工程檢測(cè)中心有限公司,重慶 400067

      近年來(lái),橋梁墩柱發(fā)生偏位現(xiàn)象屢見不鮮,一則會(huì)造成梁體發(fā)生相對(duì)移位,造成落梁等重大事故;二則在上部結(jié)構(gòu)重力和車輛荷載作用下,偏位橋墩彎矩大大增加,易造成墩柱環(huán)向開裂,甚至斷裂、垮塌[1]。

      造成橋墩偏位的原因復(fù)雜,例如:施工偏差、棄土或者滑坡造成偏壓、不合理的梁端構(gòu)造造成梁體滑移帶動(dòng)橋墩位移、基礎(chǔ)發(fā)生沉降等[2]。

      1 工程概況

      某大橋上部結(jié)構(gòu)為3×40m+3×40m+3×40m先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土T 梁,全橋超高3%。平面位于R=748,A=335 緩和曲線及圓曲線上,縱坡2.64%。

      橋臺(tái)為重力式,1#(高22m)、2#(高36m)、6#(高40m)、7#(高32m)、8#(高14m)墩采用雙圓柱墩,3#(高51.5m)、4#(高60.5m)、5#(高57.5m)墩采用空心薄壁墩。

      2 檢測(cè)內(nèi)容

      由于巡查發(fā)現(xiàn)該橋存在墩柱傾斜、伸縮縫拉開等病害,為查明病害并分析其病因,除常規(guī)外觀檢查外,還做了如下檢測(cè):

      ①所有墩柱偏位測(cè)量;

      ②支座位移測(cè)量、支座傾角測(cè)量;

      ③伸縮縫間距測(cè)量。

      3 橋墩偏位檢測(cè)結(jié)果

      對(duì)1#~8#墩的縱、橫向垂直度進(jìn)行了測(cè)量,以墩柱地面線為參考點(diǎn),縱向以向大里程方向、橫向向左側(cè)為正,主要測(cè)量結(jié)果見表1。

      表1 墩頂偏位檢測(cè)結(jié)果 cm

      圖1 6#墩縱橫向偏位圖

      4 支座檢測(cè)結(jié)果

      支座縱向位移發(fā)生在雙向盆式橡膠支座位置,其中0#臺(tái)支座位移7.0~8.5cm;3#墩小樁號(hào)側(cè)支座位移11.0~18.0cm、大樁號(hào)側(cè)10.0~12.0cm;6#墩小樁號(hào)側(cè)支座位移9.7~10.5cm、大樁號(hào)側(cè)16.0~18.0cm;9#臺(tái)支座位移較小。

      全橋支座上調(diào)平鋼板均有不同程度的傾斜,角度范圍為-2.45°~+7.15°,其中6#墩大樁號(hào)側(cè)支座傾斜最為明顯。6#墩大樁號(hào)側(cè)1#~4#支座上調(diào)平鋼板有22~30cm接長(zhǎng)。主梁有明顯的后澆混凝土段。

      5 伸縮縫間距檢測(cè)結(jié)果

      全橋4 條伸縮縫,其中D80 型2 條、D160 型2 條,

      (1)14℃氣溫下,D80 型伸縮縫(0#臺(tái)、9#臺(tái))間距平均值分別為9.8cm,6.5cm;D160 型伸縮縫(3#墩、6#墩)間距平均值分別為8.5cm,5.6cm。

      (2)21℃氣溫下,D80 型伸縮縫(0#臺(tái)、9#臺(tái))間距平均值分別為9.4cm,5.8cm;D160 型伸縮縫(3#墩、6#墩)間距平均值分別為8.2cm,5.6cm。

      6 橋墩偏位理論計(jì)算分析

      依據(jù)上述檢查結(jié)果以及理論計(jì)算合理判定橋墩偏位的具體原因,推斷可能的強(qiáng)制偏位。

      6.1 1#墩偏位計(jì)算分析

      支座、伸縮縫及墩柱偏位測(cè)量結(jié)果如前所述,假定0#臺(tái)伸縮縫初始間距為4.0cm,則依據(jù)實(shí)測(cè)間距推測(cè)其拉開距離為5.4~5.8cm。

      2-1#與2-2#墩柱實(shí)際測(cè)量高度不到20m,導(dǎo)致實(shí)測(cè)偏位值偏小。

      綜合檢測(cè)結(jié)果,推測(cè)第一聯(lián)主梁向大樁號(hào)側(cè)移動(dòng)5.0cm 左右,即1#墩柱強(qiáng)制位移取5.0cm,荷載組合取上部結(jié)構(gòu)恒載+墩柱自重+墩柱強(qiáng)制位移5.0cm[3]。通過(guò)計(jì)算,墩底最大拉應(yīng)力為2.7MPa >ftk=2.01MPa 時(shí),此時(shí)理論上墩柱底部截面已經(jīng)開裂,與現(xiàn)場(chǎng)檢查墩底未見裂縫不符。

      現(xiàn)假設(shè)1#墩柱墩底拉應(yīng)力等于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值,此時(shí),墩頂?shù)淖畲髲?qiáng)制偏位為4.5cm,墩底最大拉應(yīng)力為2.0MPa。故1#墩最大強(qiáng)制位移應(yīng)不超過(guò)4.5cm,其余偏位值應(yīng)為施工誤差造成。

      6.2 3#墩偏位計(jì)算分析

      3#墩柱設(shè)有四氟滑板支座,如果以墩底拉應(yīng)力等于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行墩柱偏位控制,則反算的墩頂偏位值遠(yuǎn)大于實(shí)測(cè)偏位值,故以墩頂所能產(chǎn)生的最大水平推力進(jìn)行控制[3],即最大靜摩擦力431 kN。

      計(jì)算采用荷載組合如下:1.2×恒載+1.4×汽車荷載+支座摩阻力431 kN,計(jì)算此時(shí)3#墩柱墩頂?shù)钠恢禐?.7cm,故推定3#墩頂最大強(qiáng)制偏位為6.7cm。

      6.3 6#墩偏位分析

      現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)到6#墩大樁號(hào)側(cè)1#~4#支座上調(diào)平鋼板有22~30cm 接長(zhǎng),遺留有鋼管支撐且未發(fā)現(xiàn)有錯(cuò)動(dòng)痕跡,其地面位置未發(fā)現(xiàn)開裂痕跡,故推測(cè)6#墩偏位大部分由于施工導(dǎo)致。依據(jù)與1#墩相同的方法試算,推測(cè)出墩頂最大強(qiáng)制偏位為70mm。

      7 橋墩偏位及支座位移成因分析

      第一聯(lián):主梁向大樁號(hào)縱向滑移不超過(guò)4.5cm,1#墩柱、2#墩柱及0#臺(tái)支座相對(duì)滑移均不應(yīng)超過(guò)4.5cm,其余應(yīng)為施工偏差。

      第二聯(lián):(1)4#墩、5#墩縱向偏位方向相反,兩端伸縮縫間距無(wú)明顯變化,推斷第二聯(lián)主梁并未發(fā)生移動(dòng),4#、5#墩柱偏位主要由施工誤差導(dǎo)致;(2)3#墩頂最大強(qiáng)制偏位6.7cm,其余應(yīng)為施工偏差造成;(3)6-1#、6-2#墩柱橫向偏位數(shù)值差別較大,由于其橫向有蓋梁和系梁連接,故推斷橫向偏位為施工偏差導(dǎo)致;6#墩縱向偏位也大部分由施工導(dǎo)致,1#、2#墩柱垂直度最小施工偏差為7.76cm、12.84cm。

      主要原因:(1)墩柱施工過(guò)程中垂直度及支座安裝位置有較大偏差;(2)橋梁縱坡較大且為彎橋,施工時(shí)支座上調(diào)平鋼板未調(diào)平,向大樁號(hào)側(cè)不同程度傾斜,導(dǎo)致支座反力面發(fā)生變化,向小樁號(hào)側(cè)有水平分力,引起墩柱偏位;(3)固定支座墩1#墩為雙圓柱高墩,縱向水平制動(dòng)能力相對(duì)薄弱。

      8 結(jié)論

      (1)橋墩偏位檢測(cè)和原因分析、量值計(jì)算比較復(fù)雜,應(yīng)綜合外觀檢查、橋墩偏位測(cè)量、支座位移測(cè)量、伸縮縫間距測(cè)量等結(jié)果,結(jié)合檢算進(jìn)行分析和判斷。

      (2)對(duì)于彎坡斜高墩梁橋,應(yīng)合理設(shè)置制動(dòng)墩并保證其足夠的剛度。

      (3)對(duì)于縱坡較大梁橋,設(shè)計(jì)和施工時(shí)均應(yīng)注意梁端細(xì)部構(gòu)造,保證支座調(diào)平鋼板與支座支撐面垂直。

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