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某山区高速斜坡型大纵坡桥梁支座破坏原因分析

发布时间:2022-03-23 10:04:23 浏览数:


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摘 要:山区高速建设过程中,受限于地形情况,常出现斜坡型大纵坡桥梁。山区高速斜坡型大纵坡桥梁对于施工质量控制要求较高,施工质量控制不严,常出现支座破坏,严重影响桥梁运营安全。本文通过检测数据分析,得出支座位移过大产生的主要原因包括两部分:梁体架设过程中支座安装时的原始错位,以及运营过程中由于梁底预埋钢板不水平产生下滑力引起的支座累积位移。建议山区高速斜坡型大纵坡桥梁支座安装时要严格控制原始错位量,严格控制梁底预埋钢板成桥后的水平度。

关键词:山区高速;大纵坡;梁底预埋钢板;支座破坏

1 工程概况

某山区高速斜坡型大纵坡桥梁,通过专项检测发现该桥右幅0#台、右幅1#墩及右幅4#墩球型支座存在位移超限,中央钢盆与上钢板错位、脱空现象。该桥梁跨径组合为4×30m+(65+110+65)m,桥梁全宽24.5m,分为左右两幅。桥面系:沥青混凝土桥面铺装;D80、D240、D160伸缩缝;桥面纵坡-4%。上部结构:预应力砼简支变连续装配T梁+连续刚构。下部结构:引桥下部结构均为双柱式墩、桩基础,主桥连接墩为单薄壁空心墩,主墩为双肢薄壁墩,桥台为U型台、扩大基础,钻孔灌注桩基础。预应力砼装配T梁采用球型支座(其中2#墩为墩梁固结),4#墩连续刚构侧及7#台处采用盆式橡胶支座。5#、6#墩为刚构墩,无支座。设计荷载等级:公路-Ⅰ级。桥型图展开立面图如图1所示。

2 桥梁检测结果

2.1 支座检测结果

该桥右幅0#台、右幅1#墩、右幅4#墩球型支座出现支座中央钢盆与支座上钢板错位现象,个别支座钢盆部分悬空于支座上钢板之外。左幅1#墩支座正常,左幅4#墩支座存在错位现象,但均未超限(钢盆相对上钢板向小里程方向錯位4~6cm,支座刻度允许10cm)。各墩顶支座存在的主要病害见表1。表1中支座的编号规则为:支座以A-B表示,其中A表示墩号,B表示支座横向编号,从中间路线设计线往两侧分别为1~5。

2.2 支座梁底预埋钢板水平度检测结果

该桥右幅支座梁底预埋钢板水平度检测结果见表2。由检测结果可知,大部分梁底支座预埋钢板都存在不同程度的倾斜,小桩号侧偏高。表2中支座的编号规则为:支座以A-B表示,其中A表示墩号,B表示支座横向编号,从中间路线设计线往两侧分别为1~5;过渡墩支座以A"-B"-C"表示,其中A"表示墩号,B"表示桥跨位置,C"表示支座横向编号,从中间路线设计线往两侧分别为1~5。

2.3 伸缩缝宽度检测结果

该桥右幅伸缩缝宽度检测结果见表3。测量示意图见图2-图4。右幅伸缩缝编号规则:由永顺向吉首为正方向,依次为1#伸缩缝、2#伸缩缝、3#伸缩缝。由检测结果可知:伸缩缝宽度基本处于设计的正常范围内。

2.4 主梁梁端间距检测结果

该桥右幅主梁梁端间距检测结果见表4。由检测结果可知:右幅2#伸缩缝处主梁梁端间距处于设计的允许误差内,右幅1#及3#伸缩缝位置处主梁梁端距离台背间距均偏大。

2.5 桥墩竖直度检测结果

右幅1~4#桥墩竖直度检测情况见表5。由检测结果可知:右幅1-1立柱、1-2立柱墩顶基本未发生纵桥向位移,右幅2-1、2-2立柱及3-1、3-2立柱墩顶向纵桥向大桩号方向偏位,右幅4#空心墩墩顶向纵桥向小桩号方向偏位。表5中桥墩立柱编号规则为:对于柱式墩,立柱以A-B表示,其中A表示墩号,B表示墩柱横向编号,从中间路线设计线往两侧分别为1~2。

3 病害原因分析

根据检测数据及其他相似案例经验分析可知,该桥右幅桥墩偏移和支座滑移可能由以下原因组成:

(1)支座滑移的主要原因为:T梁梁底钢板未安装水平,支座存在偏压现象。当支座安装处于水平状态时,竖直向下的重力由支座承担,支座处不会产生水平分力。当支座上钢板处于非水平状态时,T梁的自重会在支座处产生一个水平分力。此水平力沿梁体向下坡方向,带动梁体及固结墩向下坡方向滑移,同时带动活动支座上钢板向下滑移,具体见图9。

(2)在联间墩处产生一个相反方向的水平分力,此反力会带动活动支座处桥墩向上坡方向滑移,使得活动支座墩柱处形成了一定的偏移,墩柱的偏移方向和梁滑移方向相反,即向上滑移,加剧了支座的错位,具体见图10。

(3)影响支座上、下钢板滑移距离的主要由以下两个因素组成:固结墩向下滑移量和伸缩缝处桥墩(联间墩)向上滑移量。即:伸缩缝处桥墩滑偏量B1+固结墩偏移量B2=伸缩缝处支座上下钢板错位量B。但实际测量过程中并不完全吻合,其还受以下几方面因素影响:安装及桥梁检测时温度、安装误差、混凝土的收缩徐变、测量误差等多个方面的影响。

由检测数据可知,右幅2#固结墩发生了纵向偏位,右幅1#伸缩缝宽度基本位于正常范围,而右幅1#伸缩缝位置处主梁梁端距离台背间距明显大于上部伸缩缝宽度,据此推断安装伸缩缝时梁体已发生纵向位移。

4 总结及建议

由于施工质量控制不严,山区高速斜坡型大纵坡桥梁常出现支座破坏,严重影响桥梁运营安全。支座产生的过大位移主要包括两方面原因:一、梁体架设过程中支座安装时的原始错位;二、运营过程中由于梁底预埋钢板不水平产生下滑力引起的支座累积位移。

建议山区高速斜坡型大纵坡桥梁支座安装时要严格控制原始错位量,可采取二次抬梁等措施;严格控制梁底预埋钢板成桥后的水平度。

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