橋梁下部結構復位研究

劉波

（西安市市政設施管理局，陜西 西安 710000）

橋梁下部結構復位研究

劉波

（西安市市政設施管理局，陜西 西安 710000）

為快速有效治理西安附近某橋橋墩和樁基的縱向偏移，分析比較了兩個糾偏方案的優缺點，結合本橋的實際狀況，本著少擾動、少損害固有結構構件的思想，采用了牽拉+頂推同步非對稱加載工藝并采用位移+應力控制技術對6#橋墩實施糾偏工作，通過理論計算和現場實時控制對比分析，位移和應變都在控制范圍之內，說明采用牽拉+頂推同步非對稱加載的施工方法可以滿足工程中橋多墩糾偏要求，是可靠合理的。

同步；非對稱；加載；多墩糾偏；控制

0 引言

由于城鎮化快速推進，城市橋梁和干道橋梁發展極為快速，尤其是城鄉接合部干道與城市連接部立交橋較為集中，管理單位對該部分管理不夠重視，導致該區域橋梁下部空間容易被侵占甚至堆積建筑垃圾，危及橋梁下部結構的安全性能。

1 案例分析

西安附近某橋，結構形式為6×30 m預應力混凝土簡箱梁橋；下部為柱式橋墩（三柱式）鉆孔樁基礎。最高橋墩33 m，橋長1 830.5 m，橋面寬度20.65 m。由于大量建筑垃圾堆積在該橋6#橋墩下，在重力荷載偏壓作用下，導致6#橋墩軸線發生縱橫向偏移，該橋6#墩支座中心線產生最大偏移390 mm，伸縮縫高差達360 mm，已超出規范限值要求。墩身裂縫分布于系梁以上7～12m，寬度為0.05～0.3 mm，深度為5～12 cm；樁身裂縫分布于系梁以下2～8 m，寬度為0.05～0.25 mm，深度為3～8 cm；承載力不滿足設計要求。該橋存在較大安全隱患，在橋墩偏移后第一時間實行了限制通行的措施，病害分析如圖1和圖2所示。橋墩、樁基縱向偏移距離示意見表1和圖3。

圖1 清除建筑垃圾后橋墩

圖2 梁體脫離支座

表1 建筑垃圾清除后約束解除前6#墩位位移變化

圖3 6#橋墩位移示意

2 病害治理方案研究

為防止橋墩大偏心失穩傾覆，對6#橋墩兩側設置臨時支撐，解除墩頂約束，使兩端梁體重力釋放到臨時支撐上，確保梁體安全。墩頂解除約束24 h后，6#橋墩殘余變形見表2。從表2的數據可以看出除墩頂橫向變形外，支座中心、墩頂、樁頂均已超出規范要求。要治理6#墩縱向偏位，方法一是拆除重建，但是拆除重建需要耗費較大的人力和物力，且需要長時間中斷交通，會造成長時間交通擁堵和較壞的社會影響，因此該方法不科學。方法二是利用現代控制技術對偏位墩柱實施糾偏工作，糾偏工作效率高、成本低，但是該方法施工技術水平較高，控制難度大，存在較大風險。糾偏涉及頂推工藝、應力控制、安全控制等關鍵環節，因此制定科學合理的糾偏方案和施工控制指導書意義重大。根據現場條件決定對6#墩實施糾偏工作，由于6#橋墩不但橋墩縱向有偏移，樁基縱向也有偏移，且橫斷面偏移量不一樣，因此采用常規的單點頂推法不能達到預定效果，還有可能發生次生災害，故需要對該橋墩實施多點頂推，即在蓋梁和承臺處設置頂推點，并制定了兩個方案進行分析比較，現將比選方案介紹分析如下。

表2 約束解除后6#墩位移變化

3 糾偏方案

3.1 方案一：多點頂推法

多點頂推就是選擇合適點位對橋墩進行頂推，由于6#墩構造形式為三柱式，為實現非對稱加載，墩頂蓋梁兩端設置1、3加載點，承臺設置2、4加載點，如圖4所示。由于小箱梁的橫向連接為橫隔板，為加強端橫隔板的剛度，在布置圖1、3頂點時要對端部小箱梁底部進行加固，以提高箱梁的整體受力性能，防止頂推過程中破壞小箱梁橫向聯系。該方案的優點是施工簡單，頂推墩柱時反力支撐體系由小箱梁來承擔，不需要增設額外的反力支撐體系，在一定程度上減少了工程費用，縮短了工期。但是小箱梁端部為預應力錨具布置區域，在小箱梁端部加固中要做大量的分析、計算和量測工作，稍有失誤就會損害錨具，施工難度較大、風險較高。頂點2、4布置在承臺上，為增大安全系數，反力支撐由4#橋墩和5#橋墩共同承擔。頂推由液壓千斤頂實施，通過理論計算可以實現同步頂推，控制較為簡便。

圖4 方案一頂推示意

3.2 方案二：推拉結合法

考慮到加固小箱梁端工藝復雜危險系數較大等原因，為避開箱梁端部敏感區，方案二采取推拉結合的方法，即在蓋梁上設置牽拉點1、3，由于承臺具有質量大、抗傾覆能力強等優點，反力支撐由1#臺來承擔，在1#臺承臺上設置牽引點2、4。頂點6、8布置于6#墩承臺上，為增大安全系數，反力支撐由4#橋墩和5#橋墩共同承擔。頂推由液壓千斤頂實施，通過理論計算可以實現同步頂推，控制較為簡便。該方案的優點是對原有建筑物擾動性小，施工難度小，控制程度低。牽拉+頂推施工是一種新的施工工藝，牽拉工藝單個進程牽拉量較大，可以實現同步非對稱加載，適合大位移糾偏，能根據結構物的構造形式因地制宜合理利用既有資源，縮短施工工期，降低工程費用，對原有結構物損傷的風險較小。結合該橋的實際情況，在本次糾偏中采用牽拉+頂推施工同步非對稱加載工藝，布置示意如圖5所示。

圖5 方案二牽拉示意

4 施工控制

本次糾偏施工控制采用位移+應力控制，位移控制點由全站儀實施監控，測點布置于4#橋墩、5#橋墩、6#橋墩、1#臺的墩頂蓋梁和承臺，應力測點設置于6#橋墩、6#橋墩樁基頂點布置側，測點布置如圖6所示，控制點位移蓋梁端控制值不超過10 mm，承臺值不超過5 mm，混凝土應變值不超過46 με。根據糾偏各階段現場采集實測值都小于理論計算值，說明糾偏中對現有結構構件傷損較小，糾偏結束后墩頂最大偏移值為17 mm，樁頂最大偏移值為-3 mm，糾偏結束后6#橋墩位移變化見表3。

圖6 監控測點布置示意

表3 糾偏后6#墩位移變化

5 結論

本文通過牽拉+頂推同步非對稱加載工藝并采用位移+應力控制技術對6#橋墩實施糾偏工作，墩頂最大糾偏量243 mm，樁基最大糾偏位移83 mm，在糾偏和頂推過程中墩身、樁基沒有產生裂縫，且4#橋墩、5#橋墩和1#橋臺的位移變化都在控制范圍內，說明采用牽拉+頂推同步非對稱加載的施工方法可以滿足工程中橋多墩糾偏要求，是可靠合理的。

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U445.7

B

1009-7716（2016）05-0169-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.05.048

2016-02-18

劉波（1979-），男，陜西榆林人，工程師，從事橋梁檢測養護工作。