橋梁下部結(jié)構(gòu)復(fù)位研究

劉波

（西安市市政設(shè)施管理局，陜西 西安 710000）

橋梁下部結(jié)構(gòu)復(fù)位研究

劉波

（西安市市政設(shè)施管理局，陜西 西安 710000）

為快速有效治理西安附近某橋橋墩和樁基的縱向偏移，分析比較了兩個(gè)糾偏方案的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合本橋的實(shí)際狀況，本著少擾動(dòng)、少損害固有結(jié)構(gòu)構(gòu)件的思想，采用了牽拉+頂推同步非對(duì)稱加載工藝并采用位移+應(yīng)力控制技術(shù)對(duì)6#橋墩實(shí)施糾偏工作，通過理論計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)控制對(duì)比分析，位移和應(yīng)變都在控制范圍之內(nèi)，說明采用牽拉+頂推同步非對(duì)稱加載的施工方法可以滿足工程中橋多墩糾偏要求，是可靠合理的。

同步；非對(duì)稱；加載；多墩糾偏；控制

0 引言

由于城鎮(zhèn)化快速推進(jìn)，城市橋梁和干道橋梁發(fā)展極為快速，尤其是城鄉(xiāng)接合部干道與城市連接部立交橋較為集中，管理單位對(duì)該部分管理不夠重視，導(dǎo)致該區(qū)域橋梁下部空間容易被侵占甚至堆積建筑垃圾，危及橋梁下部結(jié)構(gòu)的安全性能。

1 案例分析

西安附近某橋，結(jié)構(gòu)形式為6×30 m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)箱梁橋；下部為柱式橋墩（三柱式）鉆孔樁基礎(chǔ)。最高橋墩33 m，橋長(zhǎng)1 830.5 m，橋面寬度20.65 m。由于大量建筑垃圾堆積在該橋6#橋墩下，在重力荷載偏壓作用下，導(dǎo)致6#橋墩軸線發(fā)生縱橫向偏移，該橋6#墩支座中心線產(chǎn)生最大偏移390 mm，伸縮縫高差達(dá)360 mm，已超出規(guī)范限值要求。墩身裂縫分布于系梁以上7～12m，寬度為0.05～0.3 mm，深度為5～12 cm；樁身裂縫分布于系梁以下2～8 m，寬度為0.05～0.25 mm，深度為3～8 cm；承載力不滿足設(shè)計(jì)要求。該橋存在較大安全隱患，在橋墩偏移后第一時(shí)間實(shí)行了限制通行的措施，病害分析如圖1和圖2所示。橋墩、樁基縱向偏移距離示意見表1和圖3。

圖1 清除建筑垃圾后橋墩

圖2 梁體脫離支座

表1 建筑垃圾清除后約束解除前6#墩位位移變化

圖3 6#橋墩位移示意

2 病害治理方案研究

為防止橋墩大偏心失穩(wěn)傾覆，對(duì)6#橋墩兩側(cè)設(shè)置臨時(shí)支撐，解除墩頂約束，使兩端梁體重力釋放到臨時(shí)支撐上，確保梁體安全。墩頂解除約束24 h后，6#橋墩殘余變形見表2。從表2的數(shù)據(jù)可以看出除墩頂橫向變形外，支座中心、墩頂、樁頂均已超出規(guī)范要求。要治理6#墩縱向偏位，方法一是拆除重建，但是拆除重建需要耗費(fèi)較大的人力和物力，且需要長(zhǎng)時(shí)間中斷交通，會(huì)造成長(zhǎng)時(shí)間交通擁堵和較壞的社會(huì)影響，因此該方法不科學(xué)。方法二是利用現(xiàn)代控制技術(shù)對(duì)偏位墩柱實(shí)施糾偏工作，糾偏工作效率高、成本低，但是該方法施工技術(shù)水平較高，控制難度大，存在較大風(fēng)險(xiǎn)。糾偏涉及頂推工藝、應(yīng)力控制、安全控制等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此制定科學(xué)合理的糾偏方案和施工控制指導(dǎo)書意義重大。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件決定對(duì)6#墩實(shí)施糾偏工作，由于6#橋墩不但橋墩縱向有偏移，樁基縱向也有偏移，且橫斷面偏移量不一樣，因此采用常規(guī)的單點(diǎn)頂推法不能達(dá)到預(yù)定效果，還有可能發(fā)生次生災(zāi)害，故需要對(duì)該橋墩實(shí)施多點(diǎn)頂推，即在蓋梁和承臺(tái)處設(shè)置頂推點(diǎn)，并制定了兩個(gè)方案進(jìn)行分析比較，現(xiàn)將比選方案介紹分析如下。

表2 約束解除后6#墩位移變化

3 糾偏方案

3.1 方案一：多點(diǎn)頂推法

多點(diǎn)頂推就是選擇合適點(diǎn)位對(duì)橋墩進(jìn)行頂推，由于6#墩構(gòu)造形式為三柱式，為實(shí)現(xiàn)非對(duì)稱加載，墩頂蓋梁兩端設(shè)置1、3加載點(diǎn)，承臺(tái)設(shè)置2、4加載點(diǎn)，如圖4所示。由于小箱梁的橫向連接為橫隔板，為加強(qiáng)端橫隔板的剛度，在布置圖1、3頂點(diǎn)時(shí)要對(duì)端部小箱梁底部進(jìn)行加固，以提高箱梁的整體受力性能，防止頂推過程中破壞小箱梁橫向聯(lián)系。該方案的優(yōu)點(diǎn)是施工簡(jiǎn)單，頂推墩柱時(shí)反力支撐體系由小箱梁來承擔(dān)，不需要增設(shè)額外的反力支撐體系，在一定程度上減少了工程費(fèi)用，縮短了工期。但是小箱梁端部為預(yù)應(yīng)力錨具布置區(qū)域，在小箱梁端部加固中要做大量的分析、計(jì)算和量測(cè)工作，稍有失誤就會(huì)損害錨具，施工難度較大、風(fēng)險(xiǎn)較高。頂點(diǎn)2、4布置在承臺(tái)上，為增大安全系數(shù)，反力支撐由4#橋墩和5#橋墩共同承擔(dān)。頂推由液壓千斤頂實(shí)施，通過理論計(jì)算可以實(shí)現(xiàn)同步頂推，控制較為簡(jiǎn)便。

圖4 方案一頂推示意

3.2 方案二：推拉結(jié)合法

考慮到加固小箱梁端工藝復(fù)雜危險(xiǎn)系數(shù)較大等原因，為避開箱梁端部敏感區(qū)，方案二采取推拉結(jié)合的方法，即在蓋梁上設(shè)置牽拉點(diǎn)1、3，由于承臺(tái)具有質(zhì)量大、抗傾覆能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，反力支撐由1#臺(tái)來承擔(dān)，在1#臺(tái)承臺(tái)上設(shè)置牽引點(diǎn)2、4。頂點(diǎn)6、8布置于6#墩承臺(tái)上，為增大安全系數(shù)，反力支撐由4#橋墩和5#橋墩共同承擔(dān)。頂推由液壓千斤頂實(shí)施，通過理論計(jì)算可以實(shí)現(xiàn)同步頂推，控制較為簡(jiǎn)便。該方案的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)原有建筑物擾動(dòng)性小，施工難度小，控制程度低。牽拉+頂推施工是一種新的施工工藝，牽拉工藝單個(gè)進(jìn)程牽拉量較大，可以實(shí)現(xiàn)同步非對(duì)稱加載，適合大位移糾偏，能根據(jù)結(jié)構(gòu)物的構(gòu)造形式因地制宜合理利用既有資源，縮短施工工期，降低工程費(fèi)用，對(duì)原有結(jié)構(gòu)物損傷的風(fēng)險(xiǎn)較小。結(jié)合該橋的實(shí)際情況，在本次糾偏中采用牽拉+頂推施工同步非對(duì)稱加載工藝，布置示意如圖5所示。

圖5 方案二牽拉示意

4 施工控制

本次糾偏施工控制采用位移+應(yīng)力控制，位移控制點(diǎn)由全站儀實(shí)施監(jiān)控，測(cè)點(diǎn)布置于4#橋墩、5#橋墩、6#橋墩、1#臺(tái)的墩頂蓋梁和承臺(tái)，應(yīng)力測(cè)點(diǎn)設(shè)置于6#橋墩、6#橋墩樁基頂點(diǎn)布置側(cè)，測(cè)點(diǎn)布置如圖6所示，控制點(diǎn)位移蓋梁端控制值不超過10 mm，承臺(tái)值不超過5 mm，混凝土應(yīng)變值不超過46 με。根據(jù)糾偏各階段現(xiàn)場(chǎng)采集實(shí)測(cè)值都小于理論計(jì)算值，說明糾偏中對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)構(gòu)件傷損較小，糾偏結(jié)束后墩頂最大偏移值為17 mm，樁頂最大偏移值為-3 mm，糾偏結(jié)束后6#橋墩位移變化見表3。

圖6 監(jiān)控測(cè)點(diǎn)布置示意

表3 糾偏后6#墩位移變化

5 結(jié)論

本文通過牽拉+頂推同步非對(duì)稱加載工藝并采用位移+應(yīng)力控制技術(shù)對(duì)6#橋墩實(shí)施糾偏工作，墩頂最大糾偏量243 mm，樁基最大糾偏位移83 mm，在糾偏和頂推過程中墩身、樁基沒有產(chǎn)生裂縫，且4#橋墩、5#橋墩和1#橋臺(tái)的位移變化都在控制范圍內(nèi)，說明采用牽拉+頂推同步非對(duì)稱加載的施工方法可以滿足工程中橋多墩糾偏要求，是可靠合理的。

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U445.7

B

1009-7716（2016）05-0169-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.05.048

2016-02-18

劉波（1979-），男，陜西榆林人，工程師，從事橋梁檢測(cè)養(yǎng)護(hù)工作。