曲線連續(xù)梁橋梁體橫向偏位分析及處治

(重慶交通大學(xué) 土木工程學(xué)院　重慶　400074)

引言

隨著城市現(xiàn)代化的快速發(fā)展以及對(duì)交通要求的大幅度提高，曲線梁橋得以廣泛應(yīng)用。它不僅能很好地適應(yīng)橋梁選址受地形地物限制的需求，而且線條平順流暢滿足了現(xiàn)代人不斷提高的審美要求。

城市人口密度較大，建筑布置密集，曲線梁橋以其占地面積小，線形布置靈活能很好適應(yīng)這個(gè)特殊環(huán)境，在城市立交橋中應(yīng)用最為廣泛的曲線梁橋是立交匝道橋，匝道橋能夠聯(lián)系位于不同高程上的主線和交叉線，便于各個(gè)沖突方向的車流順利通行。

橋梁上部結(jié)構(gòu)由于溫度變化、汽車制動(dòng)力以及設(shè)計(jì)不合理等原因，極易使主梁在橫向或縱向產(chǎn)生滑移，造成梁體偏移(橫向偏位和爬行)，伸縮縫卡死，蓋梁擋板開裂和支座損壞等問(wèn)題。由于該類型的病害初期不直接危及到橋梁的使用安全，所以一直得不到研究人員和管理者的重視。本文將就曲線梁橋梁體橫向偏位展開討論分析，并結(jié)合實(shí)例介紹部分處理措施。

一、橫向偏位概述

(一)概念

曲線梁橋由于其特殊的結(jié)構(gòu)形式，在多種因素長(zhǎng)期反復(fù)地相互作用、互相影響的情況下，會(huì)產(chǎn)生部分殘余徑向位移。徑向位移不斷積累后可能會(huì)引起支座的剪斷、墩柱開裂、梁端伸縮縫的剪切，甚至梁體的傾覆等。

曲線梁橋的橫向偏位是曲線梁橋病害中的主要病害，也是曲線梁橋區(qū)別于直線橋的獨(dú)有病害。曲線梁橋出現(xiàn)橫向偏位病害大大降低了曲線梁橋的結(jié)構(gòu)承載力和行車安全。

(二)成因

曲線梁橋出現(xiàn)橫向偏位是內(nèi)外因素共同作用的結(jié)果：內(nèi)在因素有結(jié)構(gòu)自重、曲率半徑、支撐布置形式等；外在因素有溫度、車輛荷載、混凝土收縮徐變以及預(yù)應(yīng)力作用影響等。

二、橫向偏位病害處治措施

曲線連續(xù)梁橋的橫向偏位問(wèn)題會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的受力和變形產(chǎn)生不利的影響，現(xiàn)綜合上述各種內(nèi)外因素對(duì)梁體橫向偏位影響的分析，提出幾點(diǎn)曲線梁橋橫向偏位問(wèn)題的加固方法及預(yù)防措施。

(一)曲線梁橋橫向偏位加固方法

1.梁體復(fù)位

曲線梁橋的梁體產(chǎn)生位置偏離后，為了確保行車安全，需將產(chǎn)生偏位的梁體恢復(fù)到設(shè)計(jì)位置。

梁體復(fù)位的方法常采用頂升和頂推復(fù)位結(jié)合。頂升系統(tǒng)是對(duì)曲線梁橋進(jìn)行豎向頂升，解除梁底支座約束，并將梁體置于臨時(shí)墩處。頂推系統(tǒng)是對(duì)位于臨時(shí)墩上的梁體通過(guò)滑動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行橫向復(fù)位。

梁體復(fù)位工作包括：施工前準(zhǔn)備→搭建操作平臺(tái)→頂升梁體→梁體頂推平移→更換支座→落梁

2.更換支座

曲線梁橋發(fā)生橫線較大的偏位后，會(huì)導(dǎo)致各墩頂上的橡膠支座出現(xiàn)不同程度上的拉裂和剪切破壞，情況嚴(yán)重時(shí)甚至出現(xiàn)壓死現(xiàn)象。支座損壞會(huì)嚴(yán)重影響曲線梁橋的承載力，加大曲線梁橋橫向側(cè)移的病害。因此，曲線梁橋發(fā)生橫向偏位導(dǎo)致?lián)p壞的支座應(yīng)該及時(shí)更換。

3.重新布置支座體系

支座體系設(shè)置的不合理也是引起曲線梁橋產(chǎn)生嚴(yán)重橫向偏位的一個(gè)重要因素。已有的支座體系對(duì)曲線梁橋沒(méi)有起到有效的限制約束效果，導(dǎo)致曲線梁橋產(chǎn)生側(cè)向位移不斷積累。所以，在利用頂升、頂推結(jié)合的復(fù)位方式進(jìn)行梁體復(fù)位的同時(shí)，還應(yīng)考慮重新對(duì)支座體系進(jìn)行合理設(shè)置，限制梁體偏位的產(chǎn)生。

(二)曲線梁橋橫向偏位預(yù)防措施

1.增大曲率半徑

根據(jù)前文對(duì)曲線梁橋橫向偏位產(chǎn)生的原因分析，增大曲率半徑能夠有效的減小離心力，減小曲線梁橋梁體底部的徑向位移，同時(shí)減小主梁向外側(cè)的扭轉(zhuǎn)和內(nèi)側(cè)支座受拉的可能性。因此，在條件允許的前提下，盡可能的增大曲線梁橋的曲率半徑有利于預(yù)防曲線梁橋偏位的產(chǎn)生。

2.設(shè)置側(cè)向彈性支撐

如圖3-1所示，在曲線梁橋的橋梁端部的梁體和防震擋塊之間設(shè)置彈性支承。彈性支撐離梁體有一定的距離，一旦曲線梁橋在外界因素影響下產(chǎn)生一定量的橫向唯一，梁體向外偏位接觸到限位擋塊后，就會(huì)往曲線內(nèi)側(cè)反彈一定的距離。這種方法通過(guò)側(cè)向限位的方式來(lái)減小曲線梁橋位移，對(duì)曲線梁橋的橫向偏位起到一個(gè)很好的緩沖和限制作用。

3.設(shè)置合理的支座預(yù)偏心距離

中心點(diǎn)鉸支承體系下的曲線梁橋設(shè)置支座預(yù)偏心，即將點(diǎn)鉸支座往曲線外側(cè)偏移一定的距離，雖然不能改善主梁所受的彎矩，但偏心距離設(shè)置合理的情況下卻能夠有效的改變主梁的扭轉(zhuǎn)變形和支座的受力情況。點(diǎn)鉸支座設(shè)置合理的偏心距可以很好地改善梁體內(nèi)部的扭矩情況，適應(yīng)曲線梁產(chǎn)生的側(cè)向變形，且不易被破壞，達(dá)到預(yù)防曲線梁橋橫向偏位的目的。

三、總結(jié)

很多曲線連續(xù)梁橋由于各種內(nèi)外因素(自重、曲率半徑、支撐形式、溫度、車輛荷載、混凝土收縮徐變等)的長(zhǎng)期持續(xù)、反復(fù)作用，曲線梁橋發(fā)生的側(cè)向偏位所產(chǎn)生的殘余位移會(huì)不斷累積，產(chǎn)生較大的位移，形成橫向偏位的現(xiàn)象，甚至引發(fā)一些安全事故，給國(guó)家造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，在社會(huì)上也造成了很大的負(fù)面影響。

由于橫向偏位現(xiàn)象的存在，需要對(duì)梁體橫向偏位病害進(jìn)行加固、預(yù)防。在選擇橋梁糾偏方案時(shí)，需要綜合考慮，遵循“安全第一，預(yù)防為主”原則，選擇施工工藝先進(jìn)、安全系數(shù)較高的方案，避免在實(shí)施過(guò)程中出現(xiàn)不可控的風(fēng)險(xiǎn)。