橋梁高墩偏位成因分析及處理方法

張迎年

（湖南金君工程科技有限公司，湖南 長沙 410000）

引言

在現今公路工程建設過程中，特別是山區公路，橋梁高墩越來越多，在施工過程中控制不到位，在使用過程中容易引起橋梁高墩的縱向偏位，對工程質量和行車安全產生不良影響。為了預防橋梁高墩在使用過程中產生縱向偏位，首先針對橋梁高墩產生縱向偏位的原因進行分析，之后詳細地闡述處理方法。

一、橋梁高墩偏位案例

某高速公路橋梁，橋梁全長686.16m，橫跨山溝，最大縱坡2.8%。上部構造由40m 預應力砼連續T 梁組成，下部構造1#、2#、3#、13#、14#、15#、16#墩為雙排圓柱墩，4#～12#為矩形空心墩組成，最高墩達到93.669 米，支座均盆式支座。此次產生橋墩縱向偏位的為右幅3#、13#圓柱墩，均為伸縮縫處，其中3#墩高38.677m，偏位量為31.2mm；13#墩高40.458m，偏位量為27.5mm。

二、成因分析

本橋梁產生礅柱偏位時間為路線通車前，橋面鋪裝完成后，墩頂伸縮縫未施工完成，采用鋼板臨時過度，鄰近路面施工，有較多重型車輛通行。

（一）高圓柱式墩抗彎能力影響

本橋梁兩岸位于陡坡地段，橋位高差變化大、地面縱橫坡陡峭，橋墩高度大，同時半坡地段部分相鄰墩柱的高度相差達到20m 以上，地形變化差異導致橋墩剛度不一，且下部結構均為高圓柱式墩，高圓柱式墩順橋方向抗彎能力較弱，受水平荷載極易產生彎曲變形。

（二）橋梁縱坡影響

橋梁縱坡大、墩柱高度大，在車輛剎車外力作用下產生縱向搖擺。車輛下坡行駛過程中剎車產生一個水平推力，使墩柱往下坡方向產生彎曲變形，墩柱彎曲后的反作用力形成新的平衡力系，使墩柱偏位不能自行復位，處于自鎖狀態，多次作用下導致墩柱偏位量逐步增大。

（三）支座安裝影響

橋梁縱坡與盆式支座安裝不水平，從而導致摩阻力增大形成自鎖，且盆式支座轉動角度較小，逐步累計造成偏位量慢慢增大。

三、糾偏處理

對本橋梁產生偏位的右幅3#、13#墩進行糾偏處理，并將支座更換為球型支座，安裝限位裝置和橋梁梁板防墜落預警系統。

通過T 梁液壓頂推糾偏系統對發生偏位的橋墩的蓋梁施加合適的水平推力，在精確的位移監控和應力監控下，實時調整糾偏系統中各千斤頂的工作壓力，確保T梁不發生位移的同時對墩柱進行糾偏。

（一）搭設施工平臺

可采用掛籃或橋梁檢測車平臺進行。

（二）測量復核

在蓋梁中心線上、墩柱上、T 梁側面設置固定的觀測點，采用全站儀測量蓋梁中心坐標、墩柱中心坐標、T 梁觀測點坐標。用鋼尺測量支座滑移長度，計算準確的墩柱偏位值，給糾偏工作提供數據支持。

（三）糾偏系統安裝

在偏位的墩柱蓋梁上安裝反力糾偏裝置，安裝同步頂升牛腿、安裝同步頂升千斤頂及臨時滑動支座。

（四）安裝監控傳感器

在靠近同步頂升千斤頂的位置安裝頂升高度監控傳感器，在T 梁和蓋梁之間安裝位移監控傳感器，用于監控糾偏過程中T 梁和蓋梁的相對位移。

在墩柱上分段安裝高精度應力監控傳感器，同步監測糾偏過程中墩柱產生的應力及分級頂推后應力釋放的重新分布情況，作為下一級頂推時間的依據。

（五）同步頂升千斤頂預頂

檢查糾偏系統組件和各臨時支座，確認無誤后即可開始進行同步頂升預頂。預頂時每個千斤頂先施加5～10KN 的預頂力，確定各T 梁無位移，記錄各位移傳感器初始值。

（六）同步頂升

預頂后即可開始進行同步頂升，同步頂升開始時確保每個千斤頂的頂升力同步，在監測到第一個位移傳感器位移后，開始按位移同步值控制各千斤頂壓力，第一級頂升高度為2.0mm。各梁上升高度達到2.0mm 后停止頂升，檢查各支座上支座板板活動情況，如都恢復到正常可滑動狀態可進行下一步工作，如果不能恢復正常滑動，應再按2.0mm 每級進行同步頂升，最終的頂升高度不能超過10mm。

（七）糾偏千斤頂預頂

恢復支座滑動功能后，開始對糾偏千斤頂進行預頂，預頂時觀察油缸頂面與蓋梁側面墊板的接觸情況，監測個壓力傳感器的數值，各千斤頂預頂力控制在5KN 以內，蓋梁與T 梁無位移為準。

（八）分級糾偏施工和糾偏原則

分級糾偏施工應按各千斤頂壓力100KN 或蓋梁與T 梁位移10mm 為一級進行，達到任一指標即停止該級糾偏，同時應監測墩柱應力情況，頂推過程中應力不能超過設計值。檢查各支座工作情況，測量墩柱偏位值，墩柱應力重新分布情況，在各環節無誤后方能進行下一級糾偏，直到完成糾偏工作。

（九）更換支座

糾偏完成后，對同步頂升千斤頂進行回油下降，使原支座恢復受力。取下臨時滑動不銹鋼板，換上鋼墊塊。拆除各支座底盆的固定螺栓。進行同步頂升，抽出原盆式支座底盆。

對支座墊石和T 梁底面支座接觸面進行打磨找平，將新的球形支座放入，經準確測量后把球形支座下鋼板與支座墊石上預埋鋼板固定，支座上鋼板與T 梁預埋鋼板固定。

進行同步回油下降，轉換到新裝球形支座受力。下降過程需要監控位移值，確保各支座都均勻受力，沒有脫空現象。

（十）限位裝置安裝

限位裝置包括限位鋼支撐、橡膠墊塊、橫隔板加固U 型鋼板組成。將鋼支撐安裝在蓋梁頂部，支撐平面上用螺栓安裝橡膠墊塊，用U 型鋼板將上坡端T 梁橫隔板低緣外包粘貼。根據支座最大位移量來安裝鋼支撐，控制限位長度。當T 梁和墩柱位移值達到限位值時，T 梁橫隔板與鋼支撐的橡膠墊塊接觸，達到限位的目的。

四、結束語

本文以一座高速公路橋梁為例，通過分析橋墩偏位產生的原因和糾偏處理方法，得出主要結論如下：

（一）橋梁設計過程中應盡量減少大縱坡、高圓柱式墩結構設計，避免因設計原因產生高墩偏位。

（二）支座安裝后應及時檢查其水平情況、滑動情況，避免因支座不能正常滑動而產生高墩偏位。

（三）對于高墩應進行經常性檢查，發現問題應及時進行處理，避免因高墩偏位而產生落梁現象及損壞墩柱結構。

（四）處理過程中應對各部位位移及應力進行監控，確保糾偏過程中各結構的安全。