舟山市K45+747中桥和化成寺水库大桥桥台变形原因分析
2021-08-28李高华
文/李高华
1 前言
K45+747 中桥位于金塘岛,起点桩号为K45+715,终点桩号为K45+779,桥梁全长64m。桥台分0#桥台、2#桥台。其中,0#台采用重力式桥台,U 型台扩大基础;2#桥台为肋式台,桩基础。化成寺水库大桥起点桩号为K47+003,终点桩号为K47+609,桥梁全长606m。桥台分0#桥台、15#桥台。其中,0#台采用重力式桥台,U 型台扩大基础。
2 变形情况及其原因调查
2.1 K45+747 中桥及化成寺水库大桥桥台变形情况
养护项目部于2012年9月份发现K45+747中桥0#桥台出现裂缝,主要分布在左、右幅0#桥台台身和右幅0#桥台侧墙。2013年的缺陷修复施工过程中,原施工单位对K45+747中桥0#桥台全部裂缝进行灌浆封闭,7月份施工单位完成对该桥的裂缝封闭。在2013年11月份的经常性检查中,养护项目部发现0#桥台已封闭的裂缝重新开裂。
由此,项目部对K45+747 中桥0#桥台进行详细勘查,发现已封闭裂缝大部分出现不同程度的开裂。2016年8月,养护项目部发现右幅0#台右侧墙有新增裂缝,且裂缝延伸至砼护栏造成砼护栏开裂,右幅0#台左侧墙裂缝延伸至路缘石造成路缘石开裂,右幅砼边护栏与桥面铺装脱开,台背桥面铺装存在一定程度的沉降。2019年8月施工单位对K45+747 中桥0#台周围进行了局部外观检查,发现右幅护栏在伸缩缝处存在2.5cm 高差,路基一侧比桥台一侧高;另外,右幅桥面伸缩缝也存在1.5cm高差。
2019年8月施工单位对化成寺水库大桥桥台周围进行了局部外观检查,发现0#台左侧护栏在伸缩缝处存在2cm 高差,15#台左、右侧护栏在伸缩缝处存在2cm 高差,均是路基一侧比桥台一侧高,但伸缩缝均未发现明显高差。另外,施工单位还对典型裂缝进行取芯,0#台1#监测裂缝垂直桥台取芯至25cm,裂缝深度大于25cm,芯样破碎;15#台1#监测裂缝垂直桥台取芯至23cm,裂缝深度大于23cm,芯样基本完整[1]。
2.2 桥台变形原因调查
桥台前墙中部存在竖向裂缝主要有以下原因:桥面发生了不均匀沉陷或其基础松软造成的;混凝土表面收缩或发生温差变化,形成网状裂缝。
侧墙与前墙交接处开裂主要有以下原因:U 型桥台为封闭式桥台,排水不畅,从而产生了过大的土侧压力,造成前墙或侧墙外倾;部分桥台高度较高,使台后填土高度过高,并在超荷载的作用下,造成桥台的抵抗力不足,使桥台产生裂缝。
3 监测项目内容
根据本项目桥台裂缝发展特点,并结合相关工程的经验及相关文件中对监测工作的具体要求,本项目确定以下监测项目:典型裂缝的宽度变化发展情况;台身前墙典型竖向裂缝的两侧结构相对竖向位移变化发展情况;侧墙与前墙典型开裂处两侧的相对竖向位移变化发展情况;侧墙与前墙典型开裂处侧墙外鼓变化发展情况[2]。
4 监测数据分析
为了更加准确的分析每条裂缝与温度和降水的关系,本文对监测的数据进行了相关性分析,并分别做了缝宽与温度和降水的相关性分析、位移与温度和降水的相关性分析[3]。
相关系数分析一览表
化成寺水库大桥0#台前墙裂缝相对位移时程曲线
化成寺水库大桥15#台前墙裂缝相对位移时程曲线
化成寺水库大桥15#台侧墙沉降时程曲线图
化成寺水库大桥15#台侧墙外鼓时程曲线图
5 结语
从以上图表可得出以下规律:三个桥台的前墙、侧墙监测数值与降水呈正相关,与温度呈负相关;化成寺水库大桥0#台、15#台前墙裂缝宽度与降水的相关性相近;从裂缝的相对位移监测数据的相关性分析结果来看,其与降水呈中等相关,与温度呈弱相关;三个桥台的侧墙监测数值与降水的相关性远比温度强[4]。
桥台前墙裂缝相对位移受温度的影响小,它主要受台后侧向土压力的不均匀程度影响。降水量增加时,台后侧向土压力的不均匀性显著增加。桥台前墙裂缝宽度与温度和降水两个因素有关。当降水量增加时,台后填土的侧向土压力的大小及不均匀性都会增加,即桥台前墙裂缝宽度、前墙裂缝相对位移的发展受温度和降水共同影响。
相比于前墙裂缝监测数值,侧墙监测数值与温度的相关性更差。由此可见,降水是其变化的主要影响因素。由于侧墙测值比前墙测值变化幅度更大,能够更好地从时程曲线观察其与降水的相关性。化成寺水库大桥15#台、K45+747 中桥0#台的侧墙测值与降水有很强的同步性,而化成寺水库大桥0#台则稍差一些,但在降水量达到顶峰时,测值都同时达到了峰值,并开始缓缓下降。该特点与土的力学特性相似,综合前文提到台后填土对桥台的影响可知,桥台侧墙相对沉降、外鼓程度的发展主要受降水的影响。
本文建议优化化成寺水库大桥0#台、15#台的路面排水系统;封闭K45+747 中桥接线与护栏脱离产生的裂缝,优化路面排水方案,确保减少路面流水进入路基和台后填土中;同时,适时清理桥台排水孔,保证台后填土的积水能够及时排出;对裂缝进行压力注浆封闭处理,委托专业设计单位对台帽、台身进行进一步的加固措施,以增加桥台的整体性。化成寺水库大桥0#台左侧墙、15#台左侧墙均存在多条裂缝且缝宽超限,侧墙存在外鼓情况,并有发展趋势,建议委托专业设计单位对侧墙进行加固处理。