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多联混凝土连续弯箱梁桥病害成因

发布时间:2023-01-05

1、桥梁偏移概况

  广东省茂湛高速公路茂名互通立交位于茂名市坡心镇,系高速公路与高水一级公路交叉,是茂名市的一个重要出入口,其中某匝道桥跨越高水线,桥跨组合为4×20 m+(30 m+40 m+30 m)+3×20 m,双向四车道,桥面宽16 nl(组合为0.5 m+7.25 m+1.0 m+7.25m+0.5 m),桥面为水泥混凝土铺装。桥下净空约为5m ,全桥长240 nl。上部结构的第一和第三联为钢筋混凝土连续箱梁,第二联为预应力混凝土连续箱梁,第一联位于半径为120m的圆曲线上,第二联部分桥跨位于半径为120m的圆曲线,部分桥跨位于缓和曲线段和直线段,第三联桥跨位于直线段。第一联与第三联通过牛腿搭接在第二联上。下部结构为肋板式轻型桥台和柱式桥墩,钻孔灌注桩基础。平面布置见图1所示。

  2006年6月,检查发现该桥第一联和第二联绕固定支座发生了偏转,第二联4号墩位置梁体最大偏转量为19 cm,该位置盆式橡胶支座的四氟板被挤出,固定支座所在墩柱(2号墩与6号墩)均出现了环向裂缝。梁体偏转情况见图2所示。

  2、计算分析

  根据弯桥病害情况,主要针对弯桥横桥向偏位和支座反力进行计算。

  利用midas/civil2006建立空间模型,梁体截面中心和支座节点采用弹性连接(刚接)模拟,联与联之间的牛腿连接采用无质量矩形梁单元模拟。结构模型参见图3。

  考虑荷载工况为:自重、二期恒载、预应力、活载(汽超20)、均匀升降温和汽车离心力,其中均匀升降温按3O℃ 考虑,汽车离心力按照新规范公路I级车道荷载考虑,集中力加在第一联与第二联相接牛腿位置。计算结果表明,结构在横桥向的移位对温度荷载最为敏感,在升温30 cI=荷载下,第一联与第二联相交位置横向爬移量为54 mm(图4),其余荷载对该桥的横桥向影响较小。

  计算最不利荷载组合下的支反力见表1。

  3、病害成因分析

  从计算结果可以看出,在温度荷载作用下,结构在第一联与第二联相交位置处的最大变形为5.4cm,远小于检查结果19cm;结构支反力内外支座差异不大,未出现支座脱空现象(未出现支座负反力现象)。分析算值的一个主要原因。

  3)本桥的构造是将第一联桥通过牛腿的方式搭在第二联桥上,设计在该位置间隙是4 cm。由于早期施工时没有充分意识到该间隙的重要性(设计也并非按照不同的温度情况给出间隙量),很多施工时的杂物以及浇注伸缩缝刚性带时的混凝土掉落在间隙内,填塞了间隙,当外部温度升高时,弯桥产生伸长,使得第一联桥与第二联桥在搭接位置顶死,导致桥梁横向滑移量增大。

  4、结论与建议

  1)由于施工时支座放置的不正确,导致了弯桥的滑移现象,又由于没有充分意识到滑移的不可逆性和搭接位置间隙的重要性,使该弯梁外滑移量高达l9cm ;

  2)在进行弯桥支座设计时,应保证每个墩柱位置有横向限位支座,阻止弯桥的爬移,但横向限位支座不宜多设,避免梁体产生过大的温度次内力;

  3)按现有支座的结构,弯桥的滑移是不完全可逆的,只有在设计构造和约束上控制其位移量,才能够做到阻止弯桥过大滑移的现象发生;

  4)对于多联弯梁桥来说,联与联搭接位置(不管是以何种构造进行搭接)必须预留足够的间隙,其量值建议按照梁体最大伸长量+转动量在顺桥向的分量来进行设置,同时,充分考虑到施工以及温度的因素;

  5)双柱墩结构保证了弯桥在荷载组合工况下不出现负反力,是值得肯定的一种弯桥下部结构的构造形式。

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