桥梁下部结构复位研究

刘波

（西安市市政设施管理局，陕西 西安 710000）

桥梁下部结构复位研究

刘波

（西安市市政设施管理局，陕西 西安 710000）

为快速有效治理西安附近某桥桥墩和桩基的纵向偏移，分析比较了两个纠偏方案的优缺点，结合本桥的实际状况，本着少扰动、少损害固有结构构件的思想，采用了牵拉+顶推同步非对称加载工艺并采用位移+应力控制技术对6#桥墩实施纠偏工作，通过理论计算和现场实时控制对比分析，位移和应变都在控制范围之内，说明采用牵拉+顶推同步非对称加载的施工方法可以满足工程中桥多墩纠偏要求，是可靠合理的。

同步；非对称；加载；多墩纠偏；控制

0 引言

由于城镇化快速推进，城市桥梁和干道桥梁发展极为快速，尤其是城乡接合部干道与城市连接部立交桥较为集中，管理单位对该部分管理不够重视，导致该区域桥梁下部空间容易被侵占甚至堆积建筑垃圾，危及桥梁下部结构的安全性能。

1 案例分析

西安附近某桥，结构形式为6×30 m预应力混凝土简箱梁桥；下部为柱式桥墩（三柱式）钻孔桩基础。最高桥墩33 m，桥长1 830.5 m，桥面宽度20.65 m。由于大量建筑垃圾堆积在该桥6#桥墩下，在重力荷载偏压作用下，导致6#桥墩轴线发生纵横向偏移，该桥6#墩支座中心线产生最大偏移390 mm，伸缩缝高差达360 mm，已超出规范限值要求。墩身裂缝分布于系梁以上7～12m，宽度为0.05～0.3 mm，深度为5～12 cm；桩身裂缝分布于系梁以下2～8 m，宽度为0.05～0.25 mm，深度为3～8 cm；承载力不满足设计要求。该桥存在较大安全隐患，在桥墩偏移后第一时间实行了限制通行的措施，病害分析如图1和图2所示。桥墩、桩基纵向偏移距离示意见表1和图3。

图1 清除建筑垃圾后桥墩

图2 梁体脱离支座

表1 建筑垃圾清除后约束解除前6#墩位位移变化

图3 6#桥墩位移示意

2 病害治理方案研究

为防止桥墩大偏心失稳倾覆，对6#桥墩两侧设置临时支撑，解除墩顶约束，使两端梁体重力释放到临时支撑上，确保梁体安全。墩顶解除约束24 h后，6#桥墩残余变形见表2。从表2的数据可以看出除墩顶横向变形外，支座中心、墩顶、桩顶均已超出规范要求。要治理6#墩纵向偏位，方法一是拆除重建，但是拆除重建需要耗费较大的人力和物力，且需要长时间中断交通，会造成长时间交通拥堵和较坏的社会影响，因此该方法不科学。方法二是利用现代控制技术对偏位墩柱实施纠偏工作，纠偏工作效率高、成本低，但是该方法施工技术水平较高，控制难度大，存在较大风险。纠偏涉及顶推工艺、应力控制、安全控制等关键环节，因此制定科学合理的纠偏方案和施工控制指导书意义重大。根据现场条件决定对6#墩实施纠偏工作，由于6#桥墩不但桥墩纵向有偏移，桩基纵向也有偏移，且横断面偏移量不一样，因此采用常规的单点顶推法不能达到预定效果，还有可能发生次生灾害，故需要对该桥墩实施多点顶推，即在盖梁和承台处设置顶推点，并制定了两个方案进行分析比较，现将比选方案介绍分析如下。

表2 约束解除后6#墩位移变化

3 纠偏方案

3.1 方案一：多点顶推法

多点顶推就是选择合适点位对桥墩进行顶推，由于6#墩构造形式为三柱式，为实现非对称加载，墩顶盖梁两端设置1、3加载点，承台设置2、4加载点，如图4所示。由于小箱梁的横向连接为横隔板，为加强端横隔板的刚度，在布置图1、3顶点时要对端部小箱梁底部进行加固，以提高箱梁的整体受力性能，防止顶推过程中破坏小箱梁横向联系。该方案的优点是施工简单，顶推墩柱时反力支撑体系由小箱梁来承担，不需要增设额外的反力支撑体系，在一定程度上减少了工程费用，缩短了工期。但是小箱梁端部为预应力锚具布置区域，在小箱梁端部加固中要做大量的分析、计算和量测工作，稍有失误就会损害锚具，施工难度较大、风险较高。顶点2、4布置在承台上，为增大安全系数，反力支撑由4#桥墩和5#桥墩共同承担。顶推由液压千斤顶实施，通过理论计算可以实现同步顶推，控制较为简便。

图4 方案一顶推示意

3.2 方案二：推拉结合法

考虑到加固小箱梁端工艺复杂危险系数较大等原因，为避开箱梁端部敏感区，方案二采取推拉结合的方法，即在盖梁上设置牵拉点1、3，由于承台具有质量大、抗倾覆能力强等优点，反力支撑由1#台来承担，在1#台承台上设置牵引点2、4。顶点6、8布置于6#墩承台上，为增大安全系数，反力支撑由4#桥墩和5#桥墩共同承担。顶推由液压千斤顶实施，通过理论计算可以实现同步顶推，控制较为简便。该方案的优点是对原有建筑物扰动性小，施工难度小，控制程度低。牵拉+顶推施工是一种新的施工工艺，牵拉工艺单个进程牵拉量较大，可以实现同步非对称加载，适合大位移纠偏，能根据结构物的构造形式因地制宜合理利用既有资源，缩短施工工期，降低工程费用，对原有结构物损伤的风险较小。结合该桥的实际情况，在本次纠偏中采用牵拉+顶推施工同步非对称加载工艺，布置示意如图5所示。

图5 方案二牵拉示意

4 施工控制

本次纠偏施工控制采用位移+应力控制，位移控制点由全站仪实施监控，测点布置于4#桥墩、5#桥墩、6#桥墩、1#台的墩顶盖梁和承台，应力测点设置于6#桥墩、6#桥墩桩基顶点布置侧，测点布置如图6所示，控制点位移盖梁端控制值不超过10 mm，承台值不超过5 mm，混凝土应变值不超过46 με。根据纠偏各阶段现场采集实测值都小于理论计算值，说明纠偏中对现有结构构件伤损较小，纠偏结束后墩顶最大偏移值为17 mm，桩顶最大偏移值为-3 mm，纠偏结束后6#桥墩位移变化见表3。

图6 监控测点布置示意

表3 纠偏后6#墩位移变化

5 结论

本文通过牵拉+顶推同步非对称加载工艺并采用位移+应力控制技术对6#桥墩实施纠偏工作，墩顶最大纠偏量243 mm，桩基最大纠偏位移83 mm，在纠偏和顶推过程中墩身、桩基没有产生裂缝，且4#桥墩、5#桥墩和1#桥台的位移变化都在控制范围内，说明采用牵拉+顶推同步非对称加载的施工方法可以满足工程中桥多墩纠偏要求，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

刘波（1979-），男，陕西榆林人，工程师，从事桥梁检测养护工作。