基于長期監(jiān)測的橋梁支座滑移研究

代 少 敏

(廣東華路交通科技有限公司，廣東 廣州 510420)

基于長期監(jiān)測的橋梁支座滑移研究

代 少 敏

(廣東華路交通科技有限公司，廣東 廣州 510420)

針對支座滑移異常情況，采用位移計對橋梁過渡墩支座進行了滑移監(jiān)測，并利用有限元軟件進行了模擬計算，通過對監(jiān)測結(jié)果與理論計算值進行對比，探討了支座滑移狀況及原因，分析了支座滑移受阻對結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生的影響，并提出了相應(yīng)的養(yǎng)護措施。

橋梁工程，支座，長期監(jiān)測

橋梁支座是橋梁結(jié)構(gòu)的重要組成部分，對于大跨度橋梁尤為重要。支座滑移量偏大，嚴(yán)重時可能導(dǎo)致支座失效及梁體滑移、墩柱傾斜開裂等，對橋梁的使用壽命和結(jié)構(gòu)安全存在影響。

針對九江大橋主橋過渡墩支座滑移異常情況，采用布設(shè)位移計的方法對橋梁支座滑移進行長期跟蹤監(jiān)測，建立橋梁有限元模型，模擬溫度升降條件下梁端位移情況，通過對監(jiān)測結(jié)果與理論計算值進行對比，分析支座滑移狀況及原因，為支座的養(yǎng)護決策提供依據(jù)，確保橋梁安全運營。

1 概述

九江大橋主橋上部結(jié)構(gòu)為(50+100+160+160+100+50)m變截面連續(xù)箱梁，與其相鄰的北主橋采用(40+3×50)m等截面連續(xù)剛構(gòu)，南主橋采用(10×50+40)m等截面頂推連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)。

九江大橋南、北主橋以及主橋上部結(jié)構(gòu)和跨徑信息見表1，立面圖如圖1所示。

表1 九江大橋主橋跨徑信息表

九江大橋箱梁支座均采用盆式橡膠支座，有雙向活動支座、單向活動支座和固定支座等3種，其中活動支座順橋向位移設(shè)計值限值為±100 mm。該橋過渡墩于2010年10月進行了墩頂截面增大及支座更換處理。

2 支座滑移監(jiān)測

為了解支座更換后的工作狀況，掌握支座滑移規(guī)律，并為橋梁支座的養(yǎng)護決策提供依據(jù)，自2011年起對過渡墩支座進行滑移監(jiān)測。限于篇幅，本文以左幅橋為例。

支座滑移監(jiān)測主要是在支座附近布置振弦式位移計，通過其測量支座附近梁體與橋墩的相對位移，進而得出支座與梁體的相對滑移。

監(jiān)測頻率為一年兩次，分別選擇當(dāng)?shù)貧鉁叵鄬^高和較低的時間，一般為7月～8月和11月～12月，實際監(jiān)測過程中，可以根據(jù)現(xiàn)場情況進行相應(yīng)調(diào)整。 2011年9月～2014年7月共進行了7次監(jiān)測，監(jiān)測歷程表見表2。

表2 支座滑移監(jiān)測歷程表

各期支座監(jiān)測結(jié)果見表3。表中支座滑移量均為上一期的相對值，其中負(fù)值表示梁體縮短，正值表示梁體伸長。

表3 支座滑移監(jiān)測結(jié)果 mm

從表3數(shù)據(jù)來看，主要有以下幾點：

1)總體上，監(jiān)測結(jié)果基本符合梁體隨溫度升降而伸縮的變化規(guī)律。

2)主橋20號墩支座各期相對滑移量很小，考慮測量儀器誤差，該支座未出現(xiàn)相對滑移，而北主橋20號墩支座相對滑移量值偏大。

3)南主橋26號墩支座各期相對滑移量均偏大。

3 基于滑移監(jiān)測和有限元模型的原因分析

應(yīng)用有限元軟件建立主橋的有限元模型，經(jīng)計算分析得出該橋整體升降溫時梁端的水平位移理論值。以第7期數(shù)據(jù)為例，20號墩頂支座滑移理論值與實測值對比見圖2。

結(jié)合表3數(shù)據(jù)來看，主橋20號墩支座未出現(xiàn)相對滑移，當(dāng)溫度上升時，橋墩會與主橋箱梁一起變形，從而導(dǎo)致北主橋該墩支座相對滑移量遠(yuǎn)大于理論值。支座滑移受阻的主要原因為支座壓力偏大或支座安裝時調(diào)平塊放置不當(dāng)造成。

主橋20號墩支座滑移受阻對橋梁結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生影響：

1)主橋箱梁與20號墩水平向類似剛接，橋墩需適應(yīng)箱梁受溫度影響而產(chǎn)生的縱向變形，即橋墩受箱梁伸縮影響而呈現(xiàn)縱向水平方向來回擺動，從而使得橋墩承受附加內(nèi)力處于不利狀態(tài)，溫差越大，橋墩變形也會越大。

2)由于主橋20號墩支座不能滑移，主橋箱梁會產(chǎn)生附加內(nèi)力，對主梁受力也不利。

3)由于20號墩與主橋箱梁一起變形，導(dǎo)致北主橋在20號墩上的支座滑移量偏大，從而對該支座正常工作狀態(tài)產(chǎn)生不利。

主橋26號墩頂支座壓力也偏大，但該墩支座較20號墩支座狀況好，對橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響相比20號墩支座小。

4 結(jié)論及對策

采用位移計對過渡墩支座進行滑移監(jiān)測，利用有限元軟件建立橋梁有限元模型，通過對監(jiān)測結(jié)果與理論計算值進行對比，探討支座滑移狀況及原因，并分析支座滑移受阻對結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生的影響。

通過數(shù)據(jù)分析該橋共有2個支座滑移受阻，其中主橋20號墩支座完全受阻，支座滑移受阻的主要原因為支座壓力偏大或支座安裝時調(diào)平塊放置不當(dāng)造成。支座滑移受阻會對橋墩及梁體產(chǎn)生不利影響，并導(dǎo)致該橋墩另一支座滑移過大。

針對支座滑移情況，建議采取的養(yǎng)護措施有：

1)對支座滑移異常的橋墩進行傾斜監(jiān)測，并加強對橋墩的檢查，防止相關(guān)病害出現(xiàn)。

2)繼續(xù)對支座滑移情況進行監(jiān)測，并加強對橋梁的檢查，及時掌握支座滑移動態(tài)。

3)做好對支座的日常養(yǎng)護，為確保橋梁結(jié)構(gòu)安全，應(yīng)適時對異常支座進行更換處理。

[1] 姚玲森.橋梁工程[M].北京：人民交通出版社，1985.

[2] 夏 娟，奚 勇，劉洪濤.橋梁支座典型病害分析及對策[J].華東公路，2008(3)：32-34.

[3] 李愛武.橋梁支座病害成因及防治[J].山西建筑，2011，37(13)：183-184.

Study of bridge bearings slip based on the long-term monitoring

Dai Shaomin

(GuangdongHualuTransportTechnologyCo.,Ltd,Guangzhou510420,China)

Aiming at the displacement anomalies of the bearing, displacement meters are used for monitoring of the bearings on the transition piers of the bridge. The simulation analysis is carried out by using the finite element software. Through the comparison of monitoring results and theoretical calculation value, the situations and reasons are explored. The possible influence of the bridge structure is analyzed. Finally, some corresponding curing measures are put forward.

bridge engineering, bearing, long-term monitoring

2015-01-12

代少敏(1984- )，男，工程師

1009-6825(2015)09-0184-02

U445.71

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