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公路交叉,是茂名市的一個重要出入口,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。上部結構的第一和第三聯(lián)為鋼筋混凝土連續(xù)箱梁,第二聯(lián)為預應力混凝土連續(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。下部結構為肋板式輕型橋臺和柱式橋墩,鉆孔灌注樁基礎。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,第二聯(lián)4號墩位置梁體最大偏轉量為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號墩與6號墩)均出現(xiàn)了環(huán)向裂縫。梁體偏轉情況見圖2所示。
2、計算分析
根據(jù)彎橋病害情況,主要針對彎橋橫橋向偏位和支座反力進行計算。
利用midas/civil2006建立空間模型,梁體截面中心和支座節(jié)點采用彈性連接(剛接)模擬,聯(lián)與聯(lián)之間的牛腿連接采用無質量矩形梁單元模擬。結構模型參見圖3。
考慮荷載工況為:自重、二期恒載、預應力、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。計算結果表明,結構在橫橋向的移位對溫度荷載最為敏感,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),其余荷載對該橋的橫橋向影響較小。
計算最不利荷載組合下的支反力見表1。
3、病害成因分析
從計算結果可以看出,在溫度荷載作用下,結構在第一聯(lián)與第二聯(lián)相交位置處的最大變形為5.4cm,遠小于檢查結果19cm;結構支反力內外支座差異不大,未出現(xiàn)支座脫空現(xiàn)象(未出現(xiàn)支座負反力現(xiàn)象)。分析算值的一個主要原因。
3)本橋的構造是將第一聯(lián)橋通過牛腿的方式搭在第二聯(lián)橋上,設計在該位置間隙是4 cm。由于早期施工時沒有充分意識到該間隙的重要性(設計也并非按照不同的溫度情況給出間隙量),很多施工時的雜物以及澆注伸縮縫剛性帶時的混凝土掉落在間隙內,填塞了間隙,當外部溫度升高時,彎橋產生伸長,使得第一聯(lián)橋與第二聯(lián)橋在搭接位置頂死,導致橋梁橫向滑移量增大。
4、結論與建議
1)由于施工時支座放置的不正確,導致了彎橋的滑移現(xiàn)象,又由于沒有充分意識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l9cm ;
2)在進行彎橋支座設計時,應保證每個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,避免梁體產生過大的溫度次內力;
3)按現(xiàn)有支座的結構,彎橋的滑移是不完全可逆的,只有在設計構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(不管是以何種構造進行搭接)必須預留足夠的間隙,其量值建議按照梁體最大伸長量+轉動量在順橋向的分量來進行設置,同時,充分考慮到施工以及溫度的因素;
5)雙柱墩結構保證了彎橋在荷載組合工況下不出現(xiàn)負反力,是值得肯定的一種彎橋下部結構的構造形式。