高墩梁式橋橋墩偏位檢測及分析

招商局重慶公路工程檢測中心有限公司，重慶 400067

近年來，橋梁墩柱發生偏位現象屢見不鮮，一則會造成梁體發生相對移位，造成落梁等重大事故；二則在上部結構重力和車輛荷載作用下，偏位橋墩彎矩大大增加，易造成墩柱環向開裂，甚至斷裂、垮塌［1］。

造成橋墩偏位的原因復雜，例如：施工偏差、棄土或者滑坡造成偏壓、不合理的梁端構造造成梁體滑移帶動橋墩位移、基礎發生沉降等［2］。

1 工程概況

某大橋上部結構為3×40m+3×40m+3×40m先簡支后結構連續預應力混凝土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 檢測內容

由于巡查發現該橋存在墩柱傾斜、伸縮縫拉開等病害，為查明病害并分析其病因，除常規外觀檢查外，還做了如下檢測：

①所有墩柱偏位測量；

②支座位移測量、支座傾角測量；

③伸縮縫間距測量。

3 橋墩偏位檢測結果

對1#～8#墩的縱、橫向垂直度進行了測量，以墩柱地面線為參考點，縱向以向大里程方向、橫向向左側為正，主要測量結果見表1。

表1 墩頂偏位檢測結果 cm

圖1 6#墩縱橫向偏位圖

4 支座檢測結果

支座縱向位移發生在雙向盆式橡膠支座位置，其中0#臺支座位移7.0～8.5cm；3#墩小樁號側支座位移11.0～18.0cm、大樁號側10.0～12.0cm；6#墩小樁號側支座位移9.7～10.5cm、大樁號側16.0～18.0cm；9#臺支座位移較小。

全橋支座上調平鋼板均有不同程度的傾斜，角度范圍為-2.45°～+7.15°，其中6#墩大樁號側支座傾斜最為明顯。6#墩大樁號側1#～4#支座上調平鋼板有22～30cm接長。主梁有明顯的后澆混凝土段。

5 伸縮縫間距檢測結果

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、9#臺）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、9#臺）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 橋墩偏位理論計算分析

依據上述檢查結果以及理論計算合理判定橋墩偏位的具體原因，推斷可能的強制偏位。

6.1 1#墩偏位計算分析

支座、伸縮縫及墩柱偏位測量結果如前所述，假定0#臺伸縮縫初始間距為4.0cm，則依據實測間距推測其拉開距離為5.4～5.8cm。

2-1#與2-2#墩柱實際測量高度不到20m，導致實測偏位值偏小。

綜合檢測結果，推測第一聯主梁向大樁號側移動5.0cm 左右，即1#墩柱強制位移取5.0cm，荷載組合取上部結構恒載+墩柱自重+墩柱強制位移5.0cm［3］。通過計算，墩底最大拉應力為2.7MPa ＞ftk=2.01MPa 時，此時理論上墩柱底部截面已經開裂，與現場檢查墩底未見裂縫不符。

現假設1#墩柱墩底拉應力等于設計標準值，此時，墩頂的最大強制偏位為4.5cm，墩底最大拉應力為2.0MPa。故1#墩最大強制位移應不超過4.5cm，其余偏位值應為施工誤差造成。

6.2 3#墩偏位計算分析

3#墩柱設有四氟滑板支座，如果以墩底拉應力等于設計標準值進行墩柱偏位控制，則反算的墩頂偏位值遠大于實測偏位值，故以墩頂所能產生的最大水平推力進行控制［3］，即最大靜摩擦力431 kN。

計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，計算此時3#墩柱墩頂的偏位值為6.7cm，故推定3#墩頂最大強制偏位為6.7cm。

6.3 6#墩偏位分析

現場觀測到6#墩大樁號側1#～4#支座上調平鋼板有22～30cm 接長，遺留有鋼管支撐且未發現有錯動痕跡，其地面位置未發現開裂痕跡，故推測6#墩偏位大部分由于施工導致。依據與1#墩相同的方法試算，推測出墩頂最大強制偏位為70mm。

7 橋墩偏位及支座位移成因分析

第一聯：主梁向大樁號縱向滑移不超過4.5cm，1#墩柱、2#墩柱及0#臺支座相對滑移均不應超過4.5cm，其余應為施工偏差。

第二聯：（1）4#墩、5#墩縱向偏位方向相反，兩端伸縮縫間距無明顯變化，推斷第二聯主梁并未發生移動，4#、5#墩柱偏位主要由施工誤差導致；（2）3#墩頂最大強制偏位6.7cm，其余應為施工偏差造成；（3）6-1#、6-2#墩柱橫向偏位數值差別較大，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致；6#墩縱向偏位也大部分由施工導致，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，施工時支座上調平鋼板未調平，向大樁號側不同程度傾斜，導致支座反力面發生變化，向小樁號側有水平分力，引起墩柱偏位；（3）固定支座墩1#墩為雙圓柱高墩，縱向水平制動能力相對薄弱。

8 結論

（1）橋墩偏位檢測和原因分析、量值計算比較復雜，應綜合外觀檢查、橋墩偏位測量、支座位移測量、伸縮縫間距測量等結果，結合檢算進行分析和判斷。

（2）對于彎坡斜高墩梁橋，應合理設置制動墩并保證其足夠的剛度。

（3）對于縱坡較大梁橋，設計和施工時均應注意梁端細部構造，保證支座調平鋼板與支座支撐面垂直。