小半径曲线钢箱梁桥病害成因与加固措施研究.pdf

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1、桥梁工程器BridgeEngineering小半径曲线钢箱梁桥病害成因与加固措施研究孙全胜，高红帅(东北林业大学，黑龙江哈尔滨150040)摘要：独柱墩曲线桥受力机制复杂，由于曲率的影响，易产生弯扭耦合作用。曲线桥产生的病害以及病害特征与直线桥有较大不同。依据某立交G线匝道桥的现场检查，阐述了曲线桥常见的病害，并对病害成因进行了分析。针对病害及其成因，结合具体工程，介绍了曲线桥病害处置的加固方案，为今后独柱墩曲线桥的维修和加固提供依据。关键词：桥梁；曲线桥；独柱墩；病害；加固措施中图分类号：U445．71文献标志码：B文章编号：1

2、009—7767(2013)05—0049—05OnDefectCausesandReinforcingMeasuresofSmallRadiusCurveSteelBoxGirderBridgeSunQuansheng，GaoHongshuai近年来，独柱墩曲线桥已成为城市立交桥、高架桥普遍修建的桥型．因其造型简洁流畅、建筑高度小、桥下通视性好、适应场合多、施工方便及工程造价较低等优点而得到了极大的发展。但其上部主梁位于曲线上，且钢箱梁自重较小，易出现横向滑移、支座脱空和主梁侧翻等病害，过早地迫使桥梁失去应用的使用价值【1]。随

3、着曲线钢箱梁桥的大规模使用，各种病害也随之发生，甚至发生安全事故，对国家造成了巨大的经济损失，在社会上产生了恶劣的负面影响。因此分析独柱墩曲线钢箱梁桥的常见病害，查找病害成因，采用相应的加固维修措施整治曲线梁桥的现存病害是十分必要的【2】。1工程概况某立交G线匝道桥采用6跨钢箱连续梁桥，桩号为G13一G19。桥梁跨径为(24．4+25+2×50+40+32．9)m。桥梁平面及横断面图如图1所示。桥梁结构形式如下：上部结构为6跨钢箱连续梁桥，单箱3室：下部结构为圆柱形高墩及钻孔灌注桩基础。部分桥跨位于半径为85m的平曲线上，部分桥跨

4、位于半径为2000m的竖曲线上。桥面纵坡0．3％～3．5％，桥面横坡为1％～2％，由钢箱梁的顶板自倾而成。该桥的1个边跨和1个次边跨为变高度梁，其余各跨均为等高度梁，梁高变化范围为0．95～1．5m，按二次抛物线变化。是1个典型空间钢结构曲线。图1桥梁平面及横断面图(cm)z013#$5期(9一)第31卷辛荭故衣49器桥梁工程BridgeEngineering2桥梁病害类型1)梁体位移。经现场实测，梁体发生了严重变位，各墩梁体位移量见表1。表1各墩梁体位移值由表1可知，梁体径向位移最大值发生在G17墩，最大位移量为11cm：切向位

5、移最大值发生在G15墩，最大位移量为7．5(3m；扭转位移最大值发生在G15墩，最大位移量为1．37。(向外扭转)。2)支座破坏。梁体发生位移后．各墩顶的橡胶支座均受有不同程度的剪切变形和脱空。G13和G19墩顶内侧支座轻微脱空，见图2；G14、G15和G18墩柱支座剪切变形严重，见图3。50啼荭故木2013No．5(Sep．)V01．313)墩柱倾斜。在桥墩墩身上布置测点，分别采用垂线法和全站仪对墩柱垂直度进行测量，发现桥墩存在倾斜现象，各墩柱倾斜量测量结果见表2。表2各墩柱倾斜量测量结果mm由表2可知，采用垂线法和全站仪测量墩

6、柱的倾斜量基本相同，取两者的平均值作为各墩柱的最终倾斜量。切向位移和径向位移的最大值均发生在G16墩，分别为59mIn和47．51TlIn。4)桩基承载力安全系数较小。根据原设计图纸和地质资料对该桥的桩基承载力进行复核，计算结果见表3。表3桩基承载能力验算表由表3可知．桩基承载力的安全系数为1．01～1．46，承载能力虽满足要求，但安全系数较小，桩长富裕量不足。5)桥墩裂缝。该桥G13一G19墩身都产生了裂缝，裂缝位置多发生在桥墩内侧，其中G15桥墩裂缝最为严重，裂缝最大宽度0．23mm．深度5mill。6)伸缩缝破坏。由于主梁发

7、生位移．G13和G19墩顶的伸缩缝均已完全破坏，见图4。3主要病害成因分析3．1梁体位移造成梁体位移的主要原因有[3]：1)支座系统设置不合理。从整联桥的受力性能分析，上部结构所承受的扭矩不能通过G14一G18独柱墩单点支座来承担。而是通过G13和G19桥台处的双支座抵抗扭矩。中间墩采用单支座．梁体抵抗水平力作用较差，桥台处双支座抗扭性能很弱。2)温度变化引起的横向累加位移。在温度变化长期作用下，曲线梁体因两端约束较大，其中间部位在平面内缓慢向外侧移动和转动，升温时侧向位移为△1(朝圆心外)，降温时位移为△2(朝圆心方向)，降温时

8、，由于重力分力作用，△2<△1，如此循环，使整个梁体不断向外移动。3)车辆离心力作用。曲线梁桥由于温度变化在梁端产生了横向变形，运营时汽车离心力也是指向外侧，并且产生使主梁向外弧方向翻转的扭矩。在汽车动荷载反复作用下．梁体横向的变形不能够完全、及时