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(xiàn)今公路工程建設(shè)過程中，特別是山區(qū)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(zhì)量和行車安全產(chǎn)生不良影響。為了預(yù)防橋梁高墩在使用過程中產(chǎn)生縱向偏位，首先針對橋梁高墩產(chǎn)生縱向偏位的原因進(jìn)行分析，之后詳細(xì)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(gòu)造由40m 預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)T 梁組成，下部構(gòu)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(dá)到93.669 米，支座均盆式支座。此次產(chǎn)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(chǎn)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(dá)到20m 以上，地形變化差異導(dǎo)致橋墩剛度不一，且下部結(jié)構(gòu)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(chǎn)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(chǎn)生縱向搖擺。車輛下坡行駛過程中剎車產(chǎn)生一個水平推力，使墩柱往下坡方向產(chǎn)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(fù)位，處于自鎖狀態(tài)，多次作用下導(dǎo)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(dǎo)致摩阻力增大形成自鎖，且盆式支座轉(zhuǎn)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(chǎn)生偏位的右幅3#、13#墩進(jìn)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(yù)警系統(tǒng)。

通過T 梁液壓頂推糾偏系統(tǒng)對發(fā)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(jiān)控和應(yīng)力監(jiān)控下，實(shí)時調(diào)整糾偏系統(tǒng)中各千斤頂?shù)墓ぷ鲏毫Γ_保T梁不發(fā)生位移的同時對墩柱進(jìn)行糾偏。

（一）搭設(shè)施工平臺

可采用掛籃或橋梁檢測車平臺進(jìn)行。

（二）測量復(fù)核

在蓋梁中心線上、墩柱上、T 梁側(cè)面設(shè)置固定的觀測點(diǎn)，采用全站儀測量蓋梁中心坐標(biāo)、墩柱中心坐標(biāo)、T 梁觀測點(diǎn)坐標(biāo)。用鋼尺測量支座滑移長度，計算準(zhǔn)確的墩柱偏位值，給糾偏工作提供數(shù)據(jù)支持。

（三）糾偏系統(tǒng)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(jiān)控傳感器

在靠近同步頂升千斤頂?shù)奈恢冒惭b頂升高度監(jiān)控傳感器，在T 梁和蓋梁之間安裝位移監(jiān)控傳感器，用于監(jiān)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(yīng)力監(jiān)控傳感器，同步監(jiān)測糾偏過程中墩柱產(chǎn)生的應(yīng)力及分級頂推后應(yīng)力釋放的重新分布情況，作為下一級頂推時間的依據(jù)。

（五）同步頂升千斤頂預(yù)頂

檢查糾偏系統(tǒng)組件和各臨時支座，確認(rèn)無誤后即可開始進(jìn)行同步頂升預(yù)頂。預(yù)頂時每個千斤頂先施加5～10KN 的預(yù)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(yù)頂后即可開始進(jìn)行同步頂升，同步頂升開始時確保每個千斤頂?shù)捻斏ν剑诒O(jiān)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(dá)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(fù)到正?？苫瑒訝顟B(tài)可進(jìn)行下一步工作，如果不能恢復(fù)正?；瑒?，應(yīng)再按2.0mm 每級進(jìn)行同步頂升，最終的頂升高度不能超過10mm。

（七）糾偏千斤頂預(yù)頂

恢復(fù)支座滑動功能后，開始對糾偏千斤頂進(jìn)行預(yù)頂，預(yù)頂時觀察油缸頂面與蓋梁側(cè)面墊板的接觸情況，監(jiān)測個壓力傳感器的數(shù)值，各千斤頂預(yù)頂力控制在5KN 以內(nèi)，蓋梁與T 梁無位移為準(zhǔn)。

（八）分級糾偏施工和糾偏原則

分級糾偏施工應(yīng)按各千斤頂壓力100KN 或蓋梁與T 梁位移10mm 為一級進(jìn)行，達(dá)到任一指標(biāo)即停止該級糾偏，同時應(yīng)監(jiān)測墩柱應(yīng)力情況，頂推過程中應(yīng)力不能超過設(shè)計值。檢查各支座工作情況，測量墩柱偏位值，墩柱應(yīng)力重新分布情況，在各環(huán)節(jié)無誤后方能進(jìn)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(jìn)行回油下降，使原支座恢復(fù)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(jìn)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(jìn)行打磨找平，將新的球形支座放入，經(jīng)準(zhǔn)確測量后把球形支座下鋼板與支座墊石上預(yù)埋鋼板固定，支座上鋼板與T 梁預(yù)埋鋼板固定。

進(jìn)行同步回油下降，轉(zhuǎn)換到新裝球形支座受力。下降過程需要監(jiān)控位移值，確保各支座都均勻受力，沒有脫空現(xiàn)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(jù)支座最大位移量來安裝鋼支撐，控制限位長度。當(dāng)T 梁和墩柱位移值達(dá)到限位值時，T 梁橫隔板與鋼支撐的橡膠墊塊接觸，達(dá)到限位的目的。

四、結(jié)束語

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

（一）橋梁設(shè)計過程中應(yīng)盡量減少大縱坡、高圓柱式墩結(jié)構(gòu)設(shè)計，避免因設(shè)計原因產(chǎn)生高墩偏位。

（二）支座安裝后應(yīng)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(chǎn)生高墩偏位。

（三）對于高墩應(yīng)進(jìn)行經(jīng)常性檢查，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時進(jìn)行處理，避免因高墩偏位而產(chǎn)生落梁現(xiàn)象及損壞墩柱結(jié)構(gòu)。

（四）處理過程中應(yīng)對各部位位移及應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)控，確保糾偏過程中各結(jié)構(gòu)的安全。