高墩梁式橋橋墩偏位檢測(cè)及分析

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。