多聯(lián)混凝土連續(xù)彎箱梁橋病害成因
2013-07-03 來源:筑龍網(wǎng)
1、橋梁偏移概況

  廣東省茂湛高速公路茂名互通立交位于茂名市坡心鎮(zhèn),系高速公路與高水一級(jí)公路交叉,是茂名市的一個(gè)重要出入口,其中某匝道橋跨越高水線,橋跨組合為4×20 m+(30 m+40 m+30 m)+3×20 m,雙向四車道,橋面寬16 nl(組合為0.5 m+7.25 m+1.0 m+7.25m+0.5 m),橋面為水泥混凝土鋪裝。橋下凈空約為5m ,全橋長240 nl。上部結(jié)構(gòu)的第一和第三聯(lián)為鋼筋混凝土連續(xù)箱梁,第二聯(lián)為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁,第一聯(lián)位于半徑為120m的圓曲線上,第二聯(lián)部分橋跨位于半徑為120m的圓曲線,部分橋跨位于緩和曲線段和直線段,第三聯(lián)橋跨位于直線段。第一聯(lián)與第三聯(lián)通過牛腿搭接在第二聯(lián)上。下部結(jié)構(gòu)為肋板式輕型橋臺(tái)和柱式橋墩,鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。平面布置見圖1所示。

  

  2006年6月,檢查發(fā)現(xiàn)該橋第一聯(lián)和第二聯(lián)繞固定支座發(fā)生了偏轉(zhuǎn),第二聯(lián)4號(hào)墩位置梁體最大偏轉(zhuǎn)量為19 cm,該位置盆式橡膠支座的四氟板被擠出,固定支座所在墩柱(2號(hào)墩與6號(hào)墩)均出現(xiàn)了環(huán)向裂縫。梁體偏轉(zhuǎn)情況見圖2所示。

  

  2、計(jì)算分析

  根據(jù)彎橋病害情況,主要針對(duì)彎橋橫橋向偏位和支座反力進(jìn)行計(jì)算。

  利用midas/civil2006建立空間模型,梁體截面中心和支座節(jié)點(diǎn)采用彈性連接(剛接)模擬,聯(lián)與聯(lián)之間的牛腿連接采用無質(zhì)量矩形梁?jiǎn)卧M。結(jié)構(gòu)模型參見圖3。

  

  考慮荷載工況為:自重、二期恒載、預(yù)應(yīng)力、活載(汽超20)、均勻升降溫和汽車離心力,其中均勻升降溫按3O℃ 考慮,汽車離心力按照新規(guī)范公路I級(jí)車道荷載考慮,集中力加在第一聯(lián)與第二聯(lián)相接牛腿位置。計(jì)算結(jié)果表明,結(jié)構(gòu)在橫橋向的移位對(duì)溫度荷載最為敏感,在升溫30 cI=荷載下,第一聯(lián)與第二聯(lián)相交位置橫向爬移量為54 mm(圖4),其余荷載對(duì)該橋的橫橋向影響較小。

  計(jì)算最不利荷載組合下的支反力見表1。

  3、病害成因分析

  從計(jì)算結(jié)果可以看出,在溫度荷載作用下,結(jié)構(gòu)在第一聯(lián)與第二聯(lián)相交位置處的最大變形為5.4cm,遠(yuǎn)小于檢查結(jié)果19cm;結(jié)構(gòu)支反力內(nèi)外支座差異不大,未出現(xiàn)支座脫空現(xiàn)象(未出現(xiàn)支座負(fù)反力現(xiàn)象)。分析算值的一個(gè)主要原因。

  3)本橋的構(gòu)造是將第一聯(lián)橋通過牛腿的方式搭在第二聯(lián)橋上,設(shè)計(jì)在該位置間隙是4 cm。由于早期施工時(shí)沒有充分意識(shí)到該間隙的重要性(設(shè)計(jì)也并非按照不同的溫度情況給出間隙量),很多施工時(shí)的雜物以及澆注伸縮縫剛性帶時(shí)的混凝土掉落在間隙內(nèi),填塞了間隙,當(dāng)外部溫度升高時(shí),彎橋產(chǎn)生伸長,使得第一聯(lián)橋與第二聯(lián)橋在搭接位置頂死,導(dǎo)致橋梁橫向滑移量增大。

  4、結(jié)論與建議

  1)由于施工時(shí)支座放置的不正確,導(dǎo)致了彎橋的滑移現(xiàn)象,又由于沒有充分意識(shí)到滑移的不可逆性和搭接位置間隙的重要性,使該彎梁外滑移量高達(dá)l9cm ;

  2)在進(jìn)行彎橋支座設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)保證每個(gè)墩柱位置有橫向限位支座,阻止彎橋的爬移,但橫向限位支座不宜多設(shè),避免梁體產(chǎn)生過大的溫度次內(nèi)力;

  3)按現(xiàn)有支座的結(jié)構(gòu),彎橋的滑移是不完全可逆的,只有在設(shè)計(jì)構(gòu)造和約束上控制其位移量,才能夠做到阻止彎橋過大滑移的現(xiàn)象發(fā)生;

  4)對(duì)于多聯(lián)彎梁橋來說,聯(lián)與聯(lián)搭接位置(不管是以何種構(gòu)造進(jìn)行搭接)必須預(yù)留足夠的間隙,其量值建議按照梁體最大伸長量+轉(zhuǎn)動(dòng)量在順橋向的分量來進(jìn)行設(shè)置,同時(shí),充分考慮到施工以及溫度的因素;

  5)雙柱墩結(jié)構(gòu)保證了彎橋在荷載組合工況下不出現(xiàn)負(fù)反力,是值得肯定的一種彎橋下部結(jié)構(gòu)的構(gòu)造形式。
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