如何挽救独柱墩匝道桥临界倾覆
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2015年05月12日 13:18:00
来自于桥梁工程
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2011年4月某日有人突然发现,施工中的某市高架桥(图1),四孔一联预应力单箱匝道桥向外侧倾斜,两端双支座桥墩的内侧支座脱空4cm,中间三个独柱墩橡胶支座严重偏载变形,但尚未脱空(图2)。桥面两侧护栏模板已架设,外侧护栏混凝土浇筑结束。匝道桥内侧翼板与主桥翼板之间空隙只有2cm,匝道桥内侧护栏模板插在两个翼板之间,紧贴在主车道桥翼板、混凝土护栏外侧,约束匝道桥倾斜,尚无法判断箱梁倾斜是否会继续发展。


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2011年4月某日有人突然发现,施工中的某市高架桥(图1),四孔一联预应力单箱匝道桥向外侧倾斜,两端双支座桥墩的内侧支座脱空4cm,中间三个独柱墩橡胶支座严重偏载变形,但尚未脱空(图2)。桥面两侧护栏模板已架设,外侧护栏混凝土浇筑结束。匝道桥内侧翼板与主桥翼板之间空隙只有2cm,匝道桥内侧护栏模板插在两个翼板之间,紧贴在主车道桥翼板、混凝土护栏外侧,约束匝道桥倾斜,尚无法判断箱梁倾斜是否会继续发展。
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1.匝道桥总体计算简图

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图2.匝道倾斜状况图

  1. 快速判断倾斜原因
  立即用结构力学方法判断所处状态,计算图示如图3,计算结果如表1。计算结果表明端部内侧支座出现负反力,结构已经入临界状态,确认箱梁匝道倾斜桥是由于护栏偏载造成的。
表1.支座反力计算表本文来自

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图3.支座反力计算简图 图4.支座模型

  2.快速判断倾斜是否会继续发展
  因为结构力学方法只能判断临界状态,不能判断倾斜位移是否中止,需要另行处理。立即临时编制了一个考虑橡胶支座弹性变形的有限单元法计算程序,把橡胶支座当做温克尔弹性地基,逐次施加护栏荷载,找出倾斜状态发展全过程。


  因为这是外部平衡问题,箱梁采用弗拉索夫刚性横截面假定,只采用了四个梁单元。


  考虑到中墩橡胶支座面积较大,分成两块计算;端墩橡胶支座较小,分隔较远,不再分割(图4)。实际上应该把橡胶支座分成很多小块,更加精确(图5)。因当时情况紧急,没有时间精细划分。


  纵向预应力和护栏荷载加在刚臂上。逐孔施加混凝土护栏浇筑荷载,加载过程中发现负反力,立即解除约束,继续加载(图6),直到加载结束。


  计算过程中输出支座反力见表2,最终桥梁竖向位移见图7。端桥墩内侧支座脱空4.211cm,外侧支座下压0.7249cm;中墩截面内侧翼板端部内侧上翘7.309cm,外侧下压8.531cm。
  结果与现场情况基本相符,说明桥梁处于稳定状态,内侧主桥摩阻力不足以阻止匝道桥旋转。
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图5.支座精确细分图 图6. 支座解除步骤

  3.处理措施及后续工作
  1.立即在匝道桥桥面内侧靠近护栏模板处均布压沙袋100吨,同时清除主桥和匝道桥翼板之间的填塞物,让匝道桥能自由回倾。随着加载,当晚桥梁就归位。检查桥梁无病害以后次日再浇筑内侧护栏,同时在相应位置卸除沙袋。


  2.根据计算的中墩倾斜位移可以计算出支座倾斜偏角(图8),α=0.0187弧度,小于支座产品容许的0.02弧度,暂时可以不更换支座。


  3.建议设计单位采用更精细的计算模式检验全桥,包括下部构造。


  4.建议用3辆150吨超常规重车偏载复核一联四跨匝道桥的倾覆稳定性。


  5.建议匝道桥入口设2.5m限高闸门,通车初期派专人严看死守。后来市交
警出台了重车上桥罚6分、同时罚500元的规定。

  由于采用了快速分析计算,处理思路清晰,整个事件处理不到一天,工程按时交付使用至今。
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图7.计算输出位移图 图8.支座变形角
表2. 逐孔浇注护栏迭代计算输出表(单位:吨)

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注:(1)II、III、VI、V号中墩的支座号是指分割成左右两块的编号;
  (2)浇注第3、4孔护栏时反力出现负值后,作脱空处理。

表3. 中墩外力表

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dlmetrobuilder
2015年05月30日 11:26:49
12楼
多谢楼主上传这么好的资料!
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chonglang3000
2015年06月04日 20:07:37
13楼
偏心问题肯定有,还得看下安全系数
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weibo_1433665836452
2015年06月07日 16:41:52
14楼
楼主很用心,好好学习学习,感谢楼主分享
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