2011年4月某日有人突然發(fā)現(xiàn)，施工中的某市高架橋（圖1），四孔一聯(lián)預(yù)應(yīng)力單箱匝道橋向外側(cè)傾斜，兩端雙支座橋墩的內(nèi)側(cè)支座脫空4cm，中間三個(gè)獨(dú)柱墩橡膠支座嚴(yán)重偏載變形，但尚未脫空（圖2）。橋面兩側(cè)護(hù)欄模板已架設(shè)，外側(cè)護(hù)欄混凝土澆筑結(jié)束。匝道橋內(nèi)側(cè)翼板與主橋翼板之間空隙只有2cm，匝道橋內(nèi)側(cè)護(hù)欄模板插在兩個(gè)翼板之間，緊貼在主車道橋翼板、混凝土護(hù)欄外側(cè)，約束匝道橋傾斜，尚無法判斷箱梁傾斜是否會(huì)繼續(xù)發(fā)展。
圖1.匝道橋總體計(jì)算簡圖
圖2.匝道傾斜狀況圖
1． 快速判斷傾斜原因
立即用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法判斷所處狀態(tài)，計(jì)算圖示如圖3，計(jì)算結(jié)果如表1。計(jì)算結(jié)果表明端部內(nèi)側(cè)支座出現(xiàn)負(fù)反力，結(jié)構(gòu)已經(jīng)入臨界狀態(tài)，確認(rèn)箱梁匝道傾斜橋是由于護(hù)欄偏載造成的。
表1.支座反力計(jì)算表
圖3.支座反力計(jì)算簡圖 圖4.支座模型
因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)力學(xué)方法只能判斷臨界狀態(tài)，不能判斷傾斜位移是否中止，需要另行處理。立即臨時(shí)編制了一個(gè)考慮橡膠支座彈性變形的有限單元法計(jì)算程序，把橡膠支座當(dāng)做溫克爾彈性地基，逐次施加護(hù)欄荷載，找出傾斜狀態(tài)發(fā)展全過程。
因?yàn)檫@是外部平衡問題，箱梁采用弗拉索夫剛性橫截面假定，只采用了四個(gè)梁單元。
考慮到中墩橡膠支座面積較大，分成兩塊計(jì)算；端墩橡膠支座較小，分隔較遠(yuǎn)，不再分割（圖4）。實(shí)際上應(yīng)該把橡膠支座分成很多小塊，更加精確（圖5）。因當(dāng)時(shí)情況緊急，沒有時(shí)間精細(xì)劃分。
縱向預(yù)應(yīng)力和護(hù)欄荷載加在剛臂上。逐孔施加混凝土護(hù)欄澆筑荷載，加載過程中發(fā)現(xiàn)負(fù)反力，立即解除約束，繼續(xù)加載（圖6），直到加載結(jié)束。
計(jì)算過程中輸出支座反力見表2，最終橋梁豎向位移見圖7。端橋墩內(nèi)側(cè)支座脫空4.211cm，外側(cè)支座下壓0.7249cm；中墩截面內(nèi)側(cè)翼板端部內(nèi)側(cè)上翹7.309cm，外側(cè)下壓8.531cm。
結(jié)果與現(xiàn)場情況基本相符，說明橋梁處于穩(wěn)定狀態(tài)，內(nèi)側(cè)主橋摩阻力不足以阻止匝道橋旋轉(zhuǎn)。
圖5.支座精確細(xì)分圖 圖6. 支座解除步驟
3.處理措施及后續(xù)工作
1．立即在匝道橋橋面內(nèi)側(cè)靠近護(hù)欄模板處均布壓沙袋100噸，同時(shí)清除主橋和匝道橋翼板之間的填塞物，讓匝道橋能自由回傾。隨著加載，當(dāng)晚橋梁就歸位。檢查橋梁無病害以后次日再澆筑內(nèi)側(cè)護(hù)欄，同時(shí)在相應(yīng)位置卸除沙袋。
2．根據(jù)計(jì)算的中墩傾斜位移可以計(jì)算出支座傾斜偏角（圖8），α=0.0187弧度，小于支座產(chǎn)品容許的0.02弧度，暫時(shí)可以不更換支座。
3．建議設(shè)計(jì)單位采用更精細(xì)的計(jì)算模式檢驗(yàn)全橋，包括下部構(gòu)造。
4．建議用3輛150噸超常規(guī)重車偏載復(fù)核一聯(lián)四跨匝道橋的傾覆穩(wěn)定性。
5．建議匝道橋入口設(shè)2.5m限高閘門，通車初期派專人嚴(yán)看死守。后來市交警出臺了重車上橋罰6分、同時(shí)罰500元的規(guī)定。
由于采用了快速分析計(jì)算，處理思路清晰，整個(gè)事件處理不到一天，工程按時(shí)交付使用至今。
圖7.計(jì)算輸出位移圖 圖8.支座變形角
表2. 逐孔澆注護(hù)欄迭代計(jì)算輸出表（單位：噸）
注：（1）II、III、VI、V號中墩的支座號是指分割成左右兩塊的編號；
（2）澆注第3、4孔護(hù)欄時(shí)反力出現(xiàn)負(fù)值后，作脫空處理。
表3. 中墩外力表
（作者 安徽省公路學(xué)會(huì)副理事長 劉效堯）
