高墩梁式桥桥墩偏位检测及分析

招商局重庆公路工程检测中心有限公司，重庆 400067

近年来，桥梁墩柱发生偏位现象屡见不鲜，一则会造成梁体发生相对移位，造成落梁等重大事故；二则在上部结构重力和车辆荷载作用下，偏位桥墩弯矩大大增加，易造成墩柱环向开裂，甚至断裂、垮塌［1］。

造成桥墩偏位的原因复杂，例如：施工偏差、弃土或者滑坡造成偏压、不合理的梁端构造造成梁体滑移带动桥墩位移、基础发生沉降等［2］。

1 工程概况

某大桥上部结构为3×40m+3×40m+3×40m先简支后结构连续预应力混凝土T 梁，全桥超高3%。平面位于R=748，A=335 缓和曲线及圆曲线上，纵坡2.64%。

桥台为重力式，1#（高22m）、2#（高36m）、6#（高40m）、7#（高32m）、8#（高14m）墩采用双圆柱墩，3#（高51.5m）、4#（高60.5m）、5#（高57.5m）墩采用空心薄壁墩。

2 检测内容

由于巡查发现该桥存在墩柱倾斜、伸缩缝拉开等病害，为查明病害并分析其病因，除常规外观检查外，还做了如下检测：

①所有墩柱偏位测量；

②支座位移测量、支座倾角测量；

③伸缩缝间距测量。

3 桥墩偏位检测结果

对1#～8#墩的纵、横向垂直度进行了测量，以墩柱地面线为参考点，纵向以向大里程方向、横向向左侧为正，主要测量结果见表1。

表1 墩顶偏位检测结果 cm

图1 6#墩纵横向偏位图

4 支座检测结果

支座纵向位移发生在双向盆式橡胶支座位置，其中0#台支座位移7.0～8.5cm；3#墩小桩号侧支座位移11.0～18.0cm、大桩号侧10.0～12.0cm；6#墩小桩号侧支座位移9.7～10.5cm、大桩号侧16.0～18.0cm；9#台支座位移较小。

全桥支座上调平钢板均有不同程度的倾斜，角度范围为-2.45°～+7.15°，其中6#墩大桩号侧支座倾斜最为明显。6#墩大桩号侧1#～4#支座上调平钢板有22～30cm接长。主梁有明显的后浇混凝土段。

5 伸缩缝间距检测结果

全桥4 条伸缩缝，其中D80 型2 条、D160 型2 条，

（1）14℃气温下，D80 型伸缩缝（0#台、9#台）间距平均值分别为9.8cm，6.5cm；D160 型伸缩缝（3#墩、6#墩）间距平均值分别为8.5cm，5.6cm。

（2）21℃气温下，D80 型伸缩缝（0#台、9#台）间距平均值分别为9.4cm，5.8cm；D160 型伸缩缝（3#墩、6#墩）间距平均值分别为8.2cm，5.6cm。

6 桥墩偏位理论计算分析

依据上述检查结果以及理论计算合理判定桥墩偏位的具体原因，推断可能的强制偏位。

6.1 1#墩偏位计算分析

支座、伸缩缝及墩柱偏位测量结果如前所述，假定0#台伸缩缝初始间距为4.0cm，则依据实测间距推测其拉开距离为5.4～5.8cm。

2-1#与2-2#墩柱实际测量高度不到20m，导致实测偏位值偏小。

综合检测结果，推测第一联主梁向大桩号侧移动5.0cm 左右，即1#墩柱强制位移取5.0cm，荷载组合取上部结构恒载+墩柱自重+墩柱强制位移5.0cm［3］。通过计算，墩底最大拉应力为2.7MPa ＞ftk=2.01MPa 时，此时理论上墩柱底部截面已经开裂，与现场检查墩底未见裂缝不符。

现假设1#墩柱墩底拉应力等于设计标准值，此时，墩顶的最大强制偏位为4.5cm，墩底最大拉应力为2.0MPa。故1#墩最大强制位移应不超过4.5cm，其余偏位值应为施工误差造成。

6.2 3#墩偏位计算分析

3#墩柱设有四氟滑板支座，如果以墩底拉应力等于设计标准值进行墩柱偏位控制，则反算的墩顶偏位值远大于实测偏位值，故以墩顶所能产生的最大水平推力进行控制［3］，即最大静摩擦力431 kN。

计算采用荷载组合如下：1.2×恒载+1.4×汽车荷载+支座摩阻力431 kN，计算此时3#墩柱墩顶的偏位值为6.7cm，故推定3#墩顶最大强制偏位为6.7cm。

6.3 6#墩偏位分析

现场观测到6#墩大桩号侧1#～4#支座上调平钢板有22～30cm 接长，遗留有钢管支撑且未发现有错动痕迹，其地面位置未发现开裂痕迹，故推测6#墩偏位大部分由于施工导致。依据与1#墩相同的方法试算，推测出墩顶最大强制偏位为70mm。

7 桥墩偏位及支座位移成因分析

第一联：主梁向大桩号纵向滑移不超过4.5cm，1#墩柱、2#墩柱及0#台支座相对滑移均不应超过4.5cm，其余应为施工偏差。

第二联：（1）4#墩、5#墩纵向偏位方向相反，两端伸缩缝间距无明显变化，推断第二联主梁并未发生移动，4#、5#墩柱偏位主要由施工误差导致；（2）3#墩顶最大强制偏位6.7cm，其余应为施工偏差造成；（3）6-1#、6-2#墩柱横向偏位数值差别较大，由于其横向有盖梁和系梁连接，故推断横向偏位为施工偏差导致；6#墩纵向偏位也大部分由施工导致，1#、2#墩柱垂直度最小施工偏差为7.76cm、12.84cm。

主要原因：（1）墩柱施工过程中垂直度及支座安装位置有较大偏差；（2）桥梁纵坡较大且为弯桥，施工时支座上调平钢板未调平，向大桩号侧不同程度倾斜，导致支座反力面发生变化，向小桩号侧有水平分力，引起墩柱偏位；（3）固定支座墩1#墩为双圆柱高墩，纵向水平制动能力相对薄弱。

8 结论

（1）桥墩偏位检测和原因分析、量值计算比较复杂，应综合外观检查、桥墩偏位测量、支座位移测量、伸缩缝间距测量等结果，结合检算进行分析和判断。

（2）对于弯坡斜高墩梁桥，应合理设置制动墩并保证其足够的刚度。

（3）对于纵坡较大梁桥，设计和施工时均应注意梁端细部构造，保证支座调平钢板与支座支撑面垂直。