南北大涌中橋支座脫空原因分析及處理方案

巫殷富

摘要：本文根據(jù)施工案例，分析南北大涌中橋支座脫空的原因及探討支座脫空處理方案。

關(guān)鍵詞：橋梁設(shè)計(jì)原因分析處理方案

Abstract: this paper according to the construction case, analyzes the north and south gushing support the cause and the void medium-sized Bridges discusses void bearing deal.

Key words: analysis of the causes of bridge design scheme

中圖分類號(hào)：U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

1 工程概況

南北大涌中橋位于輕工路立交橋兩側(cè)輔道與南北大涌相交處，跨徑組合為10+16+10m，右偏角為102.4°，按左右兩幅設(shè)置，左右兩幅橋?qū)捊詾?4.00m。橋面布置為6.0m（人行道）+7.50m（行車道）+0.50m（防撞墻）=14.00m。設(shè)計(jì)荷載等級(jí)為公路-I級(jí) ，按雙幅設(shè)計(jì)，雙向4車道單幅橋?qū)挾龋?m(人行道)+7.50m(行車道)+0.5m(防撞欄)=14.00m

2 橋梁設(shè)計(jì)概述

該橋下部結(jié)構(gòu)采用樁柱式橋墩、墩梁固接，墩柱為1.2m(橫橋向)×0.6m（順橋向）方柱，橋墩采用Φ130cm鉆孔灌注樁，樁柱之間轉(zhuǎn)接承臺(tái)厚1.50m。橋臺(tái)采用樁接蓋梁橋臺(tái),臺(tái)帽厚120cm，寬120cm，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁，樁直徑Φ100cm。樁基礎(chǔ)皆按嵌巖樁設(shè)計(jì)。

上部結(jié)構(gòu)為無梁板結(jié)構(gòu)，采用C50砼，跨中及端部梁高40cm，墩頂梁高90cm。無梁板在與禪西大道人行道相接端做成異型塊，異型塊厚25cm，與無梁板整體澆筑，異形塊左幅最大挑出寬度為6.143m，右幅最大挑出寬度2.253m。

該橋采用滿堂支架現(xiàn)澆施工。縱向鋼束采用33束13Φs15.2鋼絞線通長配置，錨下張拉控制應(yīng)力σcon=1339MPa，中橫梁采用6束15Φs15.2鋼絞線，張拉控制應(yīng)力σcon=1395MPa，預(yù)應(yīng)力鋼束采用雙控張拉，以張拉力控制為主。

3 現(xiàn)場情況及原因分析

施工單位在2011年4月下旬即對(duì)南北大涌中橋左幅縱向鋼束進(jìn)行張拉，在鋼束張拉完畢拆除支架后，施工單位發(fā)現(xiàn)0#橋臺(tái)及3#橋臺(tái)均有支座脫空現(xiàn)象，于是通知我公司設(shè)計(jì)人員。得知消息后，我公司立即組織橋梁技術(shù)人員到施工現(xiàn)場調(diào)查情況。

經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)地調(diào)查，發(fā)現(xiàn)南北大涌中橋左半幅橋0#橋臺(tái)及3#橋臺(tái)支座均有脫空現(xiàn)象，且0#橋臺(tái)支座脫空較3#橋臺(tái)支座脫空大， 0#橋臺(tái)右側(cè)脫空最大值達(dá)到2.9cm，往左側(cè)依次減少，邊上異型塊處支座未脫空，3#橋臺(tái)支座最大脫空值在0.5cm―1.0cm之間。

圖4-20#橋臺(tái)支座脫空現(xiàn)象圖4-3 3#橋臺(tái)支座脫空現(xiàn)象

通過對(duì)橋下無梁板梁底的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)梁底及梁底與橋墩交接處結(jié)構(gòu)良好，未見開裂，亦未觀測到裂縫。初步判斷為縱向鋼束配置偏大，至支座出現(xiàn)負(fù)反力從而將梁端拉起。現(xiàn)場認(rèn)為梁體結(jié)構(gòu)未受損，可對(duì)支座采取錨固措施防止梁端上撓繼續(xù)發(fā)展。初步擬定在橋臺(tái)臺(tái)帽處植入錨固鋼筋，與梁體縱向鋼筋搭接，后澆筑封錨砼以防止梁端上撓變大，同時(shí)在支座底部墊鋼片，以填充支座與墊石之間的空隙，防止橋梁運(yùn)營后車輛加載使得梁端上下移動(dòng)對(duì)梁體產(chǎn)生疲勞破 壞。對(duì)現(xiàn)場調(diào)查完畢之后，我公司立即組織內(nèi)部技術(shù)人員對(duì)該橋梁端上撓的現(xiàn)象進(jìn)行認(rèn)真研究分析，分析結(jié)果如下：

（1）上部梁體在運(yùn)營狀態(tài)下能夠正常使用

通過對(duì)該橋的計(jì)算模型進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)橋梁在作用短期組合及作用長期組合下，梁體均未出現(xiàn)拉應(yīng)力，梁體能滿足全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的要求，即該梁在運(yùn)營狀態(tài)下能夠正常使用。

上部結(jié)構(gòu)采用橋梁博士3.2建模計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如下：

圖4-6 作用長期組合效應(yīng)正應(yīng)力

在該組合下，橋梁縱向未出現(xiàn)拉應(yīng)力，滿足規(guī)范要求。

圖4-7 作用短期組合效應(yīng)正應(yīng)力圖

在該組合下，橋梁縱向未出現(xiàn)拉應(yīng)力，滿足規(guī)范要求。

（2）在梁體張拉鋼束完畢后支座出現(xiàn)負(fù)反力是支座脫空的原因

通過對(duì)該橋施工階段模型進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在鋼束張拉完畢后，兩橋臺(tái)支反力皆為-442KN,如橋臺(tái)支座選用拉力支座則不會(huì)出現(xiàn)支座脫空現(xiàn)象?，F(xiàn)選用普通板式橡膠支座，未能豎向固定梁端，導(dǎo)致端部上撓。但上撓后梁體并未出現(xiàn)裂縫等影響梁體正常使用的現(xiàn)象。

（3）銳角處的混凝土剛度比鈍角處的小及左側(cè)6.143m寬的異型塊的自重是0#橋臺(tái)左右兩側(cè)支座脫空值有差別的原因

銳角處的混凝土剛度比鈍角處的小,使得銳角處向上上撓使得右側(cè)上撓較左側(cè)大，且0#橋臺(tái)左側(cè)無梁板與禪西大道相接處設(shè)有6.143m寬的異型塊，異型塊與無梁板整體現(xiàn)澆，無梁板左右兩側(cè)不平衡自重因而左側(cè)上撓小，而有異型塊側(cè)由于未張拉鋼束，支座未出現(xiàn)脫空現(xiàn)象 。

（4）由于施工時(shí)波紋管放樣與設(shè)計(jì)有差別，澆筑砼時(shí)引起波紋管走位、預(yù)應(yīng)力張拉不均勻,放張不對(duì)稱,都有可能導(dǎo)致梁體受力與設(shè)計(jì)計(jì)算有偏差,這些都是梁端上撓產(chǎn)生的原因。

（5）缺乏足夠時(shí)間的混凝土徐變、橋面整體化不及時(shí)等,都會(huì)導(dǎo)致梁體現(xiàn)澆后增大梁體拱度,從而導(dǎo)致支座脫空。

為慎重起見，我公司對(duì)梁體的上撓繼續(xù)觀察，看后續(xù)發(fā)展對(duì)梁體有無影響，上撓變形是否增加。

經(jīng)過數(shù)日觀察，觀察到梁端上撓并未繼續(xù)發(fā)展，梁體趨于穩(wěn)定狀態(tài)，更加證實(shí)了當(dāng)初梁體未受損的判斷。

4 支座脫空處理方案

綜合以上分析結(jié)果，經(jīng)過我院專業(yè)技術(shù)人員的探討，我公司于2011年5月9日正式向業(yè)主單位提交了處理方案，處理方案如下：

（1）對(duì)還未澆筑上部梁體的右半幅橋，對(duì)鋼束進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

后經(jīng)過優(yōu)化配束計(jì)算，縱向鋼束依然按13Φs15.2配置，通長鋼束只要14束，其余4束及6束在邊跨分批折斷，即可滿足強(qiáng)度及應(yīng)力要求，且支座未出現(xiàn)拉

力。單幅橋縱向鋼束為11.261t，較原設(shè)計(jì)17.5t減少了6.24t。

（2）對(duì)已經(jīng)產(chǎn)生梁體上撓的左半幅橋，擬采用直徑為25mm的HRB335鋼筋制作錨栓，錨栓下端植入橋臺(tái)臺(tái)帽，錨栓上端伸入無梁板內(nèi)與板內(nèi)鋼筋焊接，限制梁體繼續(xù)向上移動(dòng)，在支座與墊石之間采用鋼板塞緊，其余小縫隙采用支座膠灌注。施工單位按該方法處理后，支座未再出現(xiàn)脫空現(xiàn)象，達(dá)到了預(yù)期效果。

5 結(jié)束語

通過這次工程案例，告誡我們?cè)O(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)時(shí)要嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真，不宜因?yàn)樵O(shè)計(jì)時(shí)間緊迫等其它原因，忽略了設(shè)計(jì)質(zhì)量的控制。