預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋橋墩位移事故機(jī)理分析

王成平，楊彪，李軒

(1.西安職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程系，陜西 西安 710077； 2.西安建筑科技大學(xué)材料與礦資學(xué)院，陜西 西安 710055； 3.陜西通宇公路研究所有限公司，陜西 西安 710000)

預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋橋墩位移事故機(jī)理分析

王成平1，楊彪2，李軒3

(1.西安職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程系，陜西 西安 710077； 2.西安建筑科技大學(xué)材料與礦資學(xué)院，陜西 西安 710055； 3.陜西通宇公路研究所有限公司，陜西 西安 710000)

針對橋墩位移事故致因的復(fù)雜性及分析過程的不確定性，以某預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋橋墩因上游側(cè)的新填土造成堆載作用導(dǎo)致土體側(cè)向位移影響樁基受力的位移事故項(xiàng)目為研究對象，通過現(xiàn)場檢測、監(jiān)測及理論分析了與數(shù)值模擬相結(jié)合的綜合分析方法，模擬并分析橋墩位移事故的致因，梳理病害產(chǎn)生的內(nèi)在機(jī)理。結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，以分級處理為處置原則，采用樁基頂推、墩頂牽引、設(shè)抗滑樁、平衡堆載等組合措施進(jìn)行糾偏處理并對病害進(jìn)行整治，使橋墩偏位回歸至允許范圍內(nèi)，缺陷得到修復(fù)。在糾偏處理過程中對橋墩、抗滑樁和錨桿等進(jìn)行動態(tài)監(jiān)控，結(jié)果表明，各項(xiàng)位移指標(biāo)符合要求，事故分析過程準(zhǔn)確，所采取的方案有效合理，處置效果良好。該研究為同類事故事后調(diào)查及病害成因分析、糾偏處置提供了參考。

位移事故；數(shù)值模擬；病害成因；糾偏治理

由于我國城市建設(shè)的高速發(fā)展，大量施工垃圾、填土被傾瀉到沿線的橋梁兩側(cè)，在不良地質(zhì)條件的橋梁區(qū)域，隨著時間的推移，橋墩在堆土荷載作用下發(fā)生沉降的同時亦可能產(chǎn)生較大的側(cè)向變形[1]，極易導(dǎo)致橋墩樁基偏位，引起鄰近樁基礎(chǔ)發(fā)生位移、破壞以致失穩(wěn)。此類堆土導(dǎo)致橋墩樁基偏位的事故時有發(fā)生，如某互通區(qū)跨線橋[2]、某區(qū)域長江大橋引橋[3]等。橋墩偏位會導(dǎo)致橋體結(jié)構(gòu)承載能力降低，威脅橋梁運(yùn)營安全。

目前，堆載作用下土體側(cè)向位移對鄰近樁基受力的影響分析方法主要包括理論分析法、數(shù)值模擬法和現(xiàn)場實(shí)測法等。理論分析法中，最具代表的屬土壓力法和土位移法[4-5]，其在機(jī)理上能更好地反映被動樁-土的相互作用，但由于自由土體位移場的確定較為困難，其工程應(yīng)用受到制約。而在數(shù)值模擬及現(xiàn)場監(jiān)測方面，針對橋墩事故的研究，馮忠居等[1]以某橋梁墩臺周圍堆載引起橋梁結(jié)構(gòu)偏斜的工程為背景，通過現(xiàn)場實(shí)測的方法，布設(shè)測點(diǎn)，跟蹤觀測堆載引起橋梁墩臺與基礎(chǔ)的偏移性狀，并采用預(yù)應(yīng)力錨索等處治技術(shù)進(jìn)行加固和糾偏。張浩等[3]以某跨線橋墩柱偏移事故工程實(shí)例為背景，基于場區(qū)地基軟土性狀分析，通過現(xiàn)場實(shí)測的方法，分析偏移墩柱的原因，并提出處治措施。鄧友生等[6]以某陡坡橋墩為研究對象，通過室內(nèi)試驗(yàn)?zāi)Ｐ徒Y(jié)合有限元分析方法研究不同方向的荷載作用導(dǎo)致墩頂位移的變化。

綜上所述，因堆載作用下土體側(cè)向位移對鄰近建(構(gòu))筑物、樁基的變形影響理論研究較豐富，針對位移事故后的原因分析研究多集中在現(xiàn)場監(jiān)測和理論分析方面，通過數(shù)值模擬結(jié)合現(xiàn)場實(shí)測等綜合分析不同橋梁形式的結(jié)構(gòu)病害成因機(jī)理及事故原因的研究尚不豐富。由于導(dǎo)致橋梁位移事故與不同結(jié)構(gòu)形式橋梁病害原因具有一定的不確定性，與普通的橋梁結(jié)構(gòu)病害檢測分析相比，對預(yù)應(yīng)力混凝土斜腹板箱梁橋的橋墩位移事故及病害成因更難直接準(zhǔn)確地進(jìn)行評估。在位移及病害事故發(fā)生后，針對結(jié)構(gòu)的損害特點(diǎn)和受損構(gòu)件在結(jié)構(gòu)中的受力特性，通過對橋梁進(jìn)行檢查、檢測及數(shù)值模擬分析，找出事故原因，是保證橋梁運(yùn)營安全的基本要求，亦是保證事故有效處理措施的前提。鑒于此，本文以某預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋?yàn)槔?，采用理論分析、現(xiàn)場實(shí)測與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法對橋墩位移事故原因進(jìn)行分析，并提出加固措施，為同類事故處理提供參考。

1 工程概況

某大橋建于2000年，大橋全長為246 m，上部結(jié)構(gòu)為后張預(yù)應(yīng)力混凝土斜腹板箱梁，下部結(jié)構(gòu)為雙柱式橋墩，樁基采用鉆孔灌注樁。

1.1 事故經(jīng)過

圖1 結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀Fig.1 Current structure

由于該市工業(yè)園區(qū)正在從該橋上游向下游推進(jìn)式填溝造地，致使大量填土被傾倒在大橋所跨越的深溝中，導(dǎo)致部分橋墩被土掩埋達(dá)7 m以上。4#蓋梁向下游嚴(yán)重偏移，且部分橋墩蓋梁、墩柱和橫系梁出現(xiàn)明顯開裂現(xiàn)象。對該橋進(jìn)行特殊檢查，現(xiàn)場如圖1所示。

1.2 初步調(diào)查結(jié)果

下部結(jié)構(gòu)采用墩徑150 cm雙柱式橋墩，樁柱式橋臺，工字型承臺，每個墩柱下設(shè)兩根樁基，基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁，樁徑120 cm。

1.2.1 現(xiàn)場檢查、檢測結(jié)果

上部結(jié)構(gòu)未發(fā)現(xiàn)明顯病害，經(jīng)檢測未發(fā)現(xiàn)上部結(jié)構(gòu)軸線偏移。下部結(jié)構(gòu)主要病害為裂縫、偏移。4#墩頂10個支座均出現(xiàn)向上游嚴(yán)重傾斜、開裂等現(xiàn)象，其余支座良好。實(shí)測混凝土強(qiáng)度為C25，符合設(shè)計(jì)要求；實(shí)測鋼筋性能符合HRB335鋼筋的要求，符合設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)承載能力驗(yàn)算時，采用實(shí)測值。

1.2.2 編號規(guī)則

以0#橋臺的前進(jìn)方向右側(cè)為上游側(cè)，左側(cè)為下游。依此對橫系梁、承臺和蓋梁進(jìn)行編號，上游墩柱為N1#，下游墩柱為N2#。

2 數(shù)值模擬驗(yàn)算及結(jié)果分析

2.1 數(shù)值模擬驗(yàn)算說明

大橋3#、4#以及5#墩均向下游方向發(fā)生了位移，初步懷疑是上游側(cè)的新填土造成的。針對發(fā)現(xiàn)的病害，采用MIDAS FEA對橋墩在自重恒載、上部荷載、土壓力及膨脹土的膨脹力作用下的非線性靜力進(jìn)行了分析。

2.1.1 材料取值

(1)混凝土材料取值：采用C25混凝土，按非彈性材料進(jìn)行模擬，C25混凝土的彈性模量、泊松比、線膨脹系數(shù)和容重等材料特性按JTG D62—2004公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范[7]進(jìn)行取值。C25混凝土材料特性見表1。C25混凝土的受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線及受拉應(yīng)力-應(yīng)變曲線按GB 50010—2010, 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(2015年局部修訂版)[8]進(jìn)行計(jì)算。

(2)鋼筋材料取值：鋼筋采用HRB335鋼筋，按彈性材料進(jìn)行模擬，鋼筋的彈性模量、線膨脹系數(shù)、容重等材料特性按JTG D62—2004[7]進(jìn)行取值。鋼筋材料特性見表1。

表1 混凝土、鋼筋材料特性

2.1.2 上部箱梁支反力荷載

計(jì)算上部箱梁支反力時考慮了箱梁自重、護(hù)欄、現(xiàn)澆層及橋面鋪裝。經(jīng)計(jì)算得到一個邊梁中墩支座的支反力為1 065.35 kN，一個中梁中墩支座的支反力為1 013.25 kN。

2.1.3 樁的假想固結(jié)點(diǎn)的計(jì)算

(1)

式中，m取值為20 000 kN/m4；b為樁的計(jì)算寬度，取值1.98 m；E為樁的抗彎剛度。最后計(jì)算可得X為2.7 m。橋墩各部位土壓力計(jì)算寬度取計(jì)算公式[n(D+1)-1]/n，(墩柱1.5 m、承臺5.5 m、樁基1.7 m)。

2.1.4 土對橋墩的水平作用力

考慮下游側(cè)新填土為虛土，上游側(cè)新填土的密實(shí)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于下游側(cè)新填土的密實(shí)度，假定土水平作用力只包括土壓力和膨脹力。

(1)水平土壓力：每根樁、柱及承臺的土壓力計(jì)算寬度根據(jù)JTG D60—2015公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范[9]中4.2.3條進(jìn)行計(jì)算。

根據(jù)JTG D30—2015公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范[10]可查得本地區(qū)的膨脹土的重力密度取為24.1 kN/m3。填土高度根據(jù)現(xiàn)場取得，根據(jù)JTG D30—2015計(jì)算出3#、4#以及5#橋墩所受水平主動土壓力F0，設(shè)線性荷載q1、q2(kN/m)如圖2所示。

根據(jù)公式：

(2)

(3)

式中，F(xiàn)0為根據(jù)JTG D30—2015[10]計(jì)算出土的主動土壓力,kN；b為土的主動土壓力的作用點(diǎn)的位置,m；a+b為新填土覆蓋的高度,m。

最后可分別計(jì)算出3#、4#和5#墩的q1和q2，其位置及大小見圖3。

圖2 荷載分布Fig.2 Load distribution

圖3 橋墩所受水平土位置及大小Fig.3 Position and size of horizontal soil in the pier

(2)膨脹土膨脹力：根據(jù)JTG D30—2015[11]可查得該地區(qū)的膨脹土的自由膨脹率為60%，經(jīng)計(jì)算得膨脹力為30 kPa。

2.2 計(jì)算結(jié)果及分析

2.2.1 位移計(jì)算結(jié)果及分析

經(jīng)計(jì)算，4#墩柱位移最大值達(dá)209.3 mm，承臺最大位移值達(dá)209.3 mm，樁基位移最大值達(dá)209.3 mm，3#墩的墩柱、承臺、樁基最大位移值亦達(dá)到64.1 mm；5#墩的墩柱、承臺、樁基最大位移值亦達(dá)到41.1 mm，與實(shí)測值相吻合，最大位移量計(jì)算結(jié)果及實(shí)測結(jié)果見表3。

表3 各部位最大位移

位移計(jì)算結(jié)果如圖4所示。

圖4 位移計(jì)算結(jié)果Fig.4 Calculation results of displacement

2.2.2 混凝土最大拉應(yīng)力計(jì)算結(jié)果及分析

計(jì)算結(jié)果顯示，3#～5#墩的蓋梁、墩柱、系梁、承臺和樁基等位置出現(xiàn)最大主拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，此區(qū)域易導(dǎo)致混凝土開裂，具體部位如下。橋墩各部位拉應(yīng)力計(jì)算結(jié)果見圖5，最大拉應(yīng)力見表4。

(1)3#墩。①上游側(cè)蓋梁的上緣以及下游側(cè)蓋梁的下緣;②承臺以上5.6 m范圍內(nèi)的墩柱下游側(cè)，橋墩接系梁下游側(cè)墩的下游側(cè)，墩頂接蓋梁處的上游側(cè);③系梁上游側(cè)的上表面以及下游側(cè)下表面，以及承臺部分位置;④承臺以下4 m范圍內(nèi)樁基下游側(cè)。

(2)4#墩。①上游側(cè)蓋梁的上緣以及下游側(cè)蓋梁的下緣;②承臺以上6.3 m范圍內(nèi)的墩柱下游側(cè)，橋墩接系梁下游側(cè)墩的下游側(cè)，墩頂接蓋梁處的上游側(cè)；③系梁上游側(cè)的上表面以及下游側(cè)下表面，以及承臺部分位置；④承臺以下2 ～ 4 m范圍內(nèi)樁基的下游側(cè)。

表4 橋墩各部位最大拉應(yīng)力 單位：MPa

圖5 拉應(yīng)力計(jì)算結(jié)果(最大拉應(yīng)力)Fig.5 Calculation results of tensile stress (maximum tensile stress)

(3)5#墩。①上游側(cè)蓋梁的上緣以及下游側(cè)蓋梁的下緣;②承臺以上5.4 m范圍內(nèi)的墩柱下游側(cè)，橋墩接系梁下游側(cè)墩的下游側(cè)，墩頂接蓋梁處的上游側(cè);③系梁上游側(cè)的上表面以及下游側(cè)下表面，以及承臺部分位置;④承臺以下4 m范圍內(nèi)樁基的下游側(cè)。

2.2.3 混凝土最大壓應(yīng)力計(jì)算結(jié)果及分析

計(jì)算結(jié)果顯示3#～5#墩的墩柱、系梁樁基位置出現(xiàn)混凝土的計(jì)算壓應(yīng)力均超過了抗壓標(biāo)準(zhǔn)值的問題點(diǎn)，導(dǎo)致混凝土被壓碎，具體部位如下。橋墩各部位壓應(yīng)力計(jì)算結(jié)果如圖6所示，各部位最大壓應(yīng)力見表5。

(1)3#墩。①承臺以上1 ～ 3.5 m范圍內(nèi)墩柱上游側(cè)，墩頂接蓋梁下游側(cè);②系梁上游側(cè)的下表面以及下游側(cè)上表面；③承臺以下2.5 m范圍內(nèi)樁基的上游側(cè)。

(2)4#墩。①承臺以上3.5 m范圍內(nèi)的墩柱上游側(cè)，墩頂接蓋梁的下游側(cè)；②系梁上游側(cè)的下表面以及下游側(cè)上表面；③承臺以下2 ～ 3 m處樁基的上游側(cè)。

(3)5#墩。①墩頂接蓋梁的下游側(cè)；②系梁上游側(cè)的下表面以及下游側(cè)上表面；③承臺以下2 m范圍內(nèi)樁基的上游側(cè)。

表5 橋墩各部位最大壓應(yīng)力 單位：MPa

圖6 壓應(yīng)力計(jì)算結(jié)果(最大壓應(yīng)力)Fig.6 Calculation result of compressive stress (maximum pressure stress)

2.2.4 鋼筋應(yīng)力計(jì)算結(jié)果及分析

(1)3#墩承臺以上3 m范圍內(nèi)的墩柱下游側(cè)、承臺以下2.5 m范圍內(nèi)的樁基的下游側(cè)，以及系梁上游側(cè)的上面表面和下游側(cè)下表面的鋼筋，經(jīng)計(jì)算后發(fā)現(xiàn)，鋼筋被屈服。

(2)4#墩承臺以上4 m范圍內(nèi)的墩柱下游側(cè)、承臺以下3 m范圍內(nèi)的樁基的下游側(cè)，以及系梁上游側(cè)的上面表面和下游側(cè)下表面的鋼筋，經(jīng)計(jì)算后發(fā)現(xiàn)，鋼筋被屈服。

(3)5#墩承臺以上3 m范圍內(nèi)的墩柱上游側(cè)，承臺以下到2.5 m處樁基的上游側(cè)，以及系梁上游側(cè)的上面表面和下游側(cè)下表面的鋼筋，經(jīng)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，鋼筋被屈服，如圖7所示。

圖7 鋼筋應(yīng)力計(jì)算結(jié)果Fig.7 Calculation results of steel bar stress

3 糾偏處治措施

Tavenas等[11-12]根據(jù)國外相關(guān)橋墩位移項(xiàng)目的調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果，針對實(shí)際工程項(xiàng)目提出以墩頂支座偏移50 mm為界分級處理的原則，水平偏移大于50 mm時，可引起上部結(jié)構(gòu)的損壞。當(dāng)水平偏移小于等于50 mm 時，由于樁身最大彎矩相對較小，樁身完好。

3.1 偏移大于50 mm的處理措施

本項(xiàng)目在借鑒分級處理原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合本項(xiàng)目實(shí)際場地狀況，考慮到較大附加堆載產(chǎn)生的樁側(cè)負(fù)摩阻力的影響，對偏移量大于50 mm 的4#墩柱(209.3 mm)、3#墩(64.1 mm)采用樁基頂推、墩頂牽引、抗滑樁這三項(xiàng)技術(shù)手段的組合方案進(jìn)行治理。樁基頂推聯(lián)合墩頂牽引的技術(shù)措施，如圖8所示。

(1)對鄰近橋墩變形的部位的進(jìn)行第一次、第二次局部卸載，為了使橋墩樁基回位擁有足夠的空間，待第二次卸載完畢后，在橋墩鄰近堆土變形影響處設(shè)置消能孔。

圖8 樁基頂推、抗滑樁、墩頂牽引方案示意圖Fig.8 Illustration of pile foundation pushing, anti-slide pile, pier top traction scheme

(2)待消能孔完工后進(jìn)行第三次卸載，完工后在橋墩偏移方向一側(cè)設(shè)置兩排灌注樁，并在樁頂設(shè)置千斤頂。由于該橋?yàn)榧扔薪Y(jié)構(gòu)，在糾偏復(fù)位過程中墩頂支座會產(chǎn)生摩阻力，此時應(yīng)使用頂推配合，故在墩頂設(shè)置牽引機(jī)牽引樁基逐步回位。

(3)為防止堆土二次侵蝕已回位的樁基，造成樁基的二次位移破壞，且為方便第四次卸載，在靠近消能孔一側(cè)(堆土運(yùn)動方向)設(shè)置兩排抗滑樁，并在抗滑樁樁頂設(shè)置錨索進(jìn)行牽引。

(4)進(jìn)行第四次卸載，堆土導(dǎo)致的樁基位移及環(huán)形裂縫等病害需在此次卸載后進(jìn)行加固修復(fù)。針對環(huán)形裂縫及破損較輕的部分采用注射高壓砂漿封閉的措施配合碳纖維布進(jìn)行治理，針對較為嚴(yán)重的環(huán)形裂縫及缺陷，采用注射高壓砂漿封閉配合環(huán)形鋼箍的加固修復(fù)措施。

(5)平衡堆載保證樁基穩(wěn)定。待橋墩各部位的病害加固修復(fù)后，將第四次卸載區(qū)域的一側(cè)及另一側(cè)進(jìn)行二次平衡堆載，進(jìn)而保證橋墩兩側(cè)的土體壓力均衡，避免受損部位的二次破壞、位移等事故發(fā)生。

3.2 偏移小于等于50 mm的處理措施

5#墩(41.1 mm)偏移位移小于50 mm，盡管其偏移基樁樁身受力仍滿足承載力要求，但為消除安全隱患，需采用一定的加固糾偏措施，本項(xiàng)目結(jié)合按分級處理的原則，采用平衡堆載和樁基頂推聯(lián)合墩頂牽引的處治措施，通過平衡橋墩兩側(cè)堆載來防止墩柱進(jìn)一步偏移的發(fā)生，即取3.1方案中第1、2、5三步進(jìn)行糾偏處理，取消抗滑樁及錨桿設(shè)計(jì)，第4步保留對原結(jié)構(gòu)損傷的處理，重點(diǎn)在平衡堆載施工。

3.3 糾偏處理過程監(jiān)測及分析

在橋墩上設(shè)置位移監(jiān)測點(diǎn)24個，后續(xù)在抗滑樁上安裝了6支鋼筋計(jì)，18只土壓力盒，在抗滑樁旁邊鉆了6個測斜孔，并在錨索上安裝了兩支測力計(jì)進(jìn)行錨索張拉力監(jiān)測。采用全站儀組合數(shù)字測斜儀進(jìn)行監(jiān)測[13-15]。

(1)糾偏后橋墩支座、墩體監(jiān)測及結(jié)果分析：通過橋墩支座、墩體位移-時間關(guān)系曲線(圖9)可知，隨著時間的推移，其位移變化恢復(fù)到原基準(zhǔn)位置，且在完工兩個月后基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，取得預(yù)期效果，位移量如圖10所示；其中，橋墩支座、墩體位移量監(jiān)測結(jié)果與大橋原設(shè)計(jì)值的差異最大值為12 mm，滿足要求。

圖9 橋墩支座、墩體位移-時間關(guān)系Fig.9 Relationship among pier-beam support, pier displacement-time

圖10 橋墩支座、墩體位移量監(jiān)測結(jié)果 Fig.10 Monitoring results of pier-beam support, pier displacement

(2)抗滑樁變形監(jiān)測及結(jié)果分析：通過抗滑樁應(yīng)力-時間關(guān)系曲線可知，隨著時間的推移，其應(yīng)力和溫度在施工完成兩個月后基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，取得了擋護(hù)的預(yù)期效果。

(3)錨索預(yù)應(yīng)力監(jiān)測及結(jié)果分析：經(jīng)數(shù)據(jù)分析可知，隨著時間的推移應(yīng)力趨于穩(wěn)定，說明土體滑坡體蠕變現(xiàn)象得到了控制，土體趨于穩(wěn)定，達(dá)到了設(shè)計(jì)初期的預(yù)期效果。

4 結(jié)論

(1)上游側(cè)填土對橋墩所產(chǎn)生的單向土壓力是導(dǎo)致下部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的各種病害的主要原因。經(jīng)現(xiàn)場檢測及下部結(jié)構(gòu)數(shù)值模擬結(jié)果綜合分析，3#、4#和5#橋墩發(fā)生的位移量與現(xiàn)場實(shí)際測結(jié)果基本一致，且混凝土開裂位置與現(xiàn)場調(diào)查位置基本吻合。

(2)結(jié)合現(xiàn)場檢測、監(jiān)測與數(shù)值模擬相對比的方法，準(zhǔn)確還原了下部結(jié)構(gòu)發(fā)生位移事故的致因及病害機(jī)理。把土壓力按實(shí)際位置和高度作用在橋墩上后，經(jīng)計(jì)算橋墩發(fā)生了位移，3#、4#和5#墩發(fā)生的最大位移分別為64.1 mm、209.3 mm和41.1 mm；得出3#、4#和5#墩最大拉應(yīng)力和最大壓應(yīng)力均超過混凝土的標(biāo)準(zhǔn)值，直接導(dǎo)致混凝土被拉裂和壓碎，3#、4#和5#墩部分位置的鋼筋被屈服。

(3)以分級處理為處置原則，提出以樁基頂推、墩頂牽引和設(shè)抗滑樁等組合措施進(jìn)行糾偏處理的方法，使橋墩偏位回歸允許范圍內(nèi)，病害缺陷得到修復(fù)。在糾偏處理過程中各位移監(jiān)控指標(biāo)符合要求，表明事故分析過程準(zhǔn)確，方案有效合理，為同類事故處置提供參考。

另外，建議有關(guān)部門加強(qiáng)管理，定期檢查橋梁兩側(cè)堆土問題，避免類似事件發(fā)生。

[1]馮忠居，張永清，李晉.堆載引起橋梁墩臺與基礎(chǔ)的偏移及防治技術(shù)研究[J].中國公路學(xué)報(bào)，2004，17( 3) :74-77．

[2]張?zhí)烀鳎畼蚨詹『μ幹畏桨柑剿鳌貞c菜園壩長江大橋引橋橋墩的糾偏與加固記實(shí)[J]. 公路交通技術(shù)，2008.(1):94-96.

[3]張浩,石名磊,胡伍生,等．互通區(qū)跨線橋鄰近路基墩柱偏移事故分析[J]. 東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2013，43(3):617-623.

[4] ITO T，MATSUI T． Methods to estimate lateral force act-ing on stabilizing piles [J]. Soils and Foundations，1982，15(4) : 43-59．

[5]易篤韜,邵旭東,李立峰,等.軟土地基上橋臺樁基受力算法研究[J].中國公路學(xué)報(bào)，2007，20(5) : 59-64．

[6]鄧友生,朱黎,鄭建強(qiáng)等. 陡坡雙樁柱式橋墩位移的有限元分析[J]. 湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2012，27(5):89-92.

[7]中華人民共和國交通部.JTG D62—2004公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2004.

[8]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB 50010—2010, 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(2015年局部修訂版)[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2015

[9]中華人民共和國交通運(yùn)輸部.JTG D60—2015公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范[S]. 北京:中國建筑工業(yè)出版社，2015.

[10]中華人民共和國交通運(yùn)輸部.JTG D30—2015公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2015.

[11]TAVENAS F，MIEUSSNES C，BOURGES F． Lateral displace-ments in clay foundations under embankment[J].Canadian Geotechnical Journal，1979，16( 2) : 32-55．

[12]楊敏，朱碧堂，陳福全.堆載引起某廠房坍塌事故的初步分析[J].巖土工程學(xué)報(bào).2002.24( 4) : 446-450．

[13]MCCULLOUGH N J,DICKENSON S E.The behavior of piles in sloping rock fill at marginal wharves[M/OL].[2004-09-23].http://wored cat.org/isbn/0784407274.

[14]孟海,李慧民.土木工程安全檢測、鑒定、加固修復(fù)案例分析[M].北京:冶金工業(yè)出版社，2016.

[15]謝石連,郭連江,楊光麗. 某橋墩承臺病害分析與處理[J]. 自然災(zāi)害學(xué)報(bào),2011(3):87-90.

Mechanism analysis of bridge pier displacement accident of a prestressed concrete box girder bridge

WANG Cheng-ping1, YANG Biao2,LI Xuan3

(1.Department of Architectural Engineering, Xi′an Vocational and Technical College, Xi′an 710077, China; 2.School of Materials and Mineral Resources, Xi′an University of Architecture & Technology, Xi′an 710055, China; 3. Shaanxi Tongyu Research Institute of Highway Co. Ltd., Xi′an 710000, China)

∶ For the complexity and uncertainty of analysis process of pier displacement accident, we simulate and analyze the cause of pier displacement accident and its internal mechanism with the impact of surcharges action of recent fill caused lateral displacement of soil pile of a prestressed concrete box girder bridge pier on the force of pile foundation as a subject and the combination of on-site inspection, comprehensive monitoring and theoretical analysis and numerical simulation. We employ pile top push, pier top traction, anti-slide pile, balance load to conduct rectification and accident management based on hierarchical processing principle and actual situation. Pier deviation therefore returns to the allowable range, and the accident is avoided. We also dynamically monitor the pier, anti-slide pile and anchor rod in the rectification process. Results show that all displacement indicators satisfy the requirements, so the accident analysis is accurate, and the scheme is reasonable and effective and has better disposition effect. The method provides reference for postsurvey of similar accidents, analysis of accident cause and rectification process.

∶displacement accident; numerical simulation; causes of disease; rectifying deviation treatment

10.3976/j.issn.1002-4026.2016.06.019

2016-06-10

國家自然科學(xué)基金( 51178386) ；住建部科技項(xiàng)目(2015-R3-003)

王成平(1980—)，男，講師，碩士，研究方向?yàn)闃蛄簷z測、建筑工程施工和造價(jià)。E-mail: wwccpp1001@sohu.com

TU473

A

1002-4026(2016)05-117-09