某高速公路互通立交E匝道橋典型病害分析與加固設(shè)計(jì)

董超

摘要：對(duì)于曲線橋梁，業(yè)界存在“十彎九爬”的說(shuō)法，本人在橋梁檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)多座曲線梁橋存在位移現(xiàn)象或存在位移趨勢(shì)；在溫度、混凝土徐變以及車輛荷載離心力等因素的作用下，易產(chǎn)生向曲線外側(cè)的位移或者某個(gè)位置的偏轉(zhuǎn)，而這部分偏轉(zhuǎn)并非完全可逆的，隨著運(yùn)營(yíng)時(shí)間的增長(zhǎng)，偏位會(huì)逐步加大，改變了梁體的受力狀態(tài)，對(duì)結(jié)構(gòu)受力不力，同時(shí)不斷發(fā)展的偏移量也存在較大的安全隱患。

中圖分類號(hào)：U44文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791(2012)04(a)-0000-00

1引言

近些年曲線橋位移事件不斷發(fā)生，輕者中斷交通，重者造成人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失，如：天津十一經(jīng)路立交橋東側(cè)引橋位移量達(dá)34cm，深圳某立交A匝道橋第3聯(lián)梁體整體位移、轉(zhuǎn)動(dòng)，深圳市華強(qiáng)北立交A匝道橋梁體位移等，造成事故的原因多樣，涉及設(shè)計(jì)、施工、超載、日常維護(hù)保養(yǎng)、定期檢查等多方面。本人在近兩年橋梁檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)多座曲線橋的梁體存在偏移現(xiàn)象，如：濱海南海N4匝道橋第二聯(lián)曲線梁位移5cm，后海灣填海區(qū)沙河西路Ⅰ標(biāo)橋梁工程（沙河環(huán)北立交）第一聯(lián)曲線梁位移3cm、某高速互通立交 JK0+138.114匝道橋第二聯(lián)曲線梁位移5cm，某高速互通立交B匝道橋第一聯(lián)曲線梁位移4cm，某高速互通立交E匝道橋第一聯(lián)曲線梁位移6cm等。鑒于以往事故教訓(xùn)，相關(guān)單位高度重視，對(duì)此均采取了相應(yīng)的維修預(yù)防措施，嚴(yán)防事故發(fā)生。

2實(shí)例

2.1概況

以某高速互通立交E匝道橋?yàn)槔?，該匝道橋跨越高速公路主線，位于曲線上，全橋按左右幅分修，上部構(gòu)造采用4×20+4×20+3×35+3×20+3×20m，其中：4×20m和3×20m為現(xiàn)澆連續(xù)板梁，3×35m為現(xiàn)澆連續(xù)箱梁；下部結(jié)構(gòu)采用柱式橋墩，其中分聯(lián)墩為雙柱墩，其余各橋墩均為獨(dú)柱墩，擋土式及肋板式橋臺(tái)，基礎(chǔ)采用鉆孔樁基礎(chǔ)；橋臺(tái)及分聯(lián)墩處設(shè)置矩形板式橡膠支座，橋墩柱頂設(shè)置圓形板式橡膠支座。該橋主要病害發(fā)生在右幅第一聯(lián)（R1~R4跨）。

2.2橋梁主要病害

①右幅第一聯(lián)梁體曲線外側(cè)的位移6cm,0#臺(tái)右側(cè)擋塊完全破損，4#墩左側(cè)上方梁端擠壓破損，重車通過(guò)時(shí)梁體晃動(dòng)明顯。②梁體腹板、底板普遍存在裂縫，裂縫主要分布在1/4~3/4跨徑范圍內(nèi)，最大裂縫寬度達(dá)0.35mm，重車通過(guò)時(shí)裂縫寬度變化0.03mm。③一輛五類貨車向外側(cè)翻在右幅第1聯(lián)橋面上，貨車自重21T，載有3卷鋼板，每卷15T，共計(jì)約66T，造成梁體橫向位移增加了1.2cm，R1#伸縮縫縫寬增加1.3cm，止水帶完全拉裂。

2.3病害原因及結(jié)構(gòu)計(jì)算分析

2.3.1裂縫

本段橋梁為鋼筋混凝土連續(xù)箱梁，底板橫向裂縫及腹板豎向裂縫屬于普通鋼筋混凝土梁的正常受力裂縫，從計(jì)算結(jié)果看梁體抗彎、抗剪承載力及正常使用極限狀態(tài)下的裂縫寬度計(jì)算均滿足規(guī)范要求。

原設(shè)計(jì)狀態(tài)下上部結(jié)構(gòu)驗(yàn)算結(jié)果為：梁體關(guān)鍵截面抗彎承載力在最不利彎矩狀況下最大值為14799.6KN.m,抗剪承載力最大值為8816.4KN；梁體跨中豎向變形最大值為20mm＜2000/160=125mm，裂縫寬度計(jì)算值最大值為0.152mm＜0.2mm（規(guī)范限值）。

2.3.2梁體位移

從檢查情況來(lái)看，右幅第1聯(lián)0#臺(tái)端向曲線外側(cè)位移較大6cm，4#墩側(cè)向曲線內(nèi)側(cè)位移相對(duì)較小4cm，說(shuō)明平時(shí)的運(yùn)營(yíng)與翻車事故導(dǎo)致梁體繞3#墩附近位置發(fā)生了剛體轉(zhuǎn)動(dòng)。

這種位移產(chǎn)生的原因：一是由于梁體支座采用板式橡膠支座，缺乏必要的水平向約束造成；二是梁體的限位措施不當(dāng)，在0號(hào)臺(tái)及4號(hào)墩梁處設(shè)置了鋼筋混凝土抗震擋塊，一定程度上限制了梁體的橫向變位，但是其它橋墩墩頂處無(wú)限位，由于擋塊剛度過(guò)小，難以抵抗梁體向曲線外橫移的趨勢(shì)；三是該橋交通量極為繁忙，超載、重載車輛較多，車輛離心力造成梁體所受的離心力過(guò)大；四是溫度應(yīng)力和日照溫差的作用，彎梁內(nèi)、外側(cè)弧長(zhǎng)不同，造成梁體漲縮不均勻，年復(fù)一年產(chǎn)生了梁體向曲線外側(cè)滑移的累計(jì)；五是66T的貨車翻車造成的沖擊力及2輛大型吊車的作用力，直接導(dǎo)致位移量增加1.2cm，由于作用力是瞬間的，其使梁體產(chǎn)生偏移后，由于支座摩阻力大于活載不是最不利時(shí)產(chǎn)生的水平力及降溫、收縮徐變產(chǎn)生的水平力的合力，所以梁體不會(huì)恢復(fù)到原來(lái)的設(shè)計(jì)狀態(tài)，直到下次最不利荷載產(chǎn)生的水平力大于支座摩阻力時(shí)，梁體又會(huì)往外側(cè)偏移。

正常使用極限狀態(tài)梁體抗傾覆驗(yàn)算結(jié)果表明：豎向支座反力均為正常使用極限狀態(tài)包絡(luò)值，原設(shè)計(jì)狀態(tài)下0#臺(tái)和4#墩內(nèi)側(cè)支座在原設(shè)計(jì)活載及抗傾覆驗(yàn)算活載偏載作用下會(huì)出現(xiàn)脫空現(xiàn)象。

正常使用極限狀態(tài)梁體偏位計(jì)算結(jié)果表明：汽車荷載制動(dòng)力、車輛荷載離心力對(duì)彎橋水平位移影響較大。以汽-超20、掛-120活載作用下的正常使用極限狀態(tài)梁體偏位包絡(luò)值，車輛離心力系數(shù)中設(shè)計(jì)時(shí)速按60km/h計(jì)，梁體最大偏位值為63cm，在0#臺(tái)外側(cè)，與橋梁現(xiàn)狀偏位情況基本一致。

2.4維修加固設(shè)計(jì)

2.4.1梁體裂縫

通過(guò)上述結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果可知，上部結(jié)構(gòu)梁體受力狀況良好，滿足規(guī)范要求，先對(duì)裂縫進(jìn)行封閉處理，考慮到裂縫較多對(duì)結(jié)構(gòu)耐久性的影響及車流量大的現(xiàn)實(shí)情況，對(duì)本聯(lián)梁底粘貼碳纖維布進(jìn)行結(jié)構(gòu)性補(bǔ)強(qiáng)。

2.4.2梁體位移

①對(duì)0#臺(tái)、4#墩支座進(jìn)行頂升更換，重做擋塊，擋塊與梁體間預(yù)留2cm以上間隙，填充柔性材料；在1#墩設(shè)置縱向鋼結(jié)構(gòu)限位裝置，限制梁體相對(duì)墩柱的縱向位移。②對(duì)1#、3#墩樁基四周分別新增16根直徑為30cm的微型嵌巖樁樁基，采用地質(zhì)鉆機(jī)成孔，新老樁基通過(guò)新增承臺(tái)連接，然后對(duì)墩柱加大截面，由1.2m增大為1.4m。③在1、3#墩新增帽梁，新增帽梁與墩柱采用鑿毛植筋連接。④在新增帽梁上進(jìn)行頂梁更換支座，采用3支座的布置形式。

該方案對(duì)交通影響較小，施工簡(jiǎn)單快速且施工風(fēng)險(xiǎn)較低。

3結(jié)語(yǔ)

曲線橋位移現(xiàn)象目前已引起橋梁管理、養(yǎng)護(hù)、檢測(cè)、科研等相關(guān)單位的重視，同時(shí)也做了大量的研究工作，加固設(shè)計(jì)較為成熟，加固效果也得到了檢驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 該項(xiàng)目橋梁檢測(cè)報(bào)告及加固設(shè)計(jì)方案

[2] 官學(xué)敏；連續(xù)曲線鋼筋混凝土箱梁的糾偏加固設(shè)計(jì)與效果[J];中國(guó)市政工程程;2004年01期