深圳南油大道至濱海大道左轉(zhuǎn)匝道橋荷載試驗(yàn)

深圳南油大道至濱海大道左轉(zhuǎn)匝道橋荷載試驗(yàn)

一、試驗(yàn)橋梁總體布置及試驗(yàn)檢測(cè)南油站位于深圳市南澳，位于深圳濱海大道與南油路交匯處。該立交由主橋、N2匝道橋、N4匝道橋和2座人行天橋及引道組成。其中N4匝道橋?yàn)槟嫌痛蟮乐翞I海大道左轉(zhuǎn)匝道橋。橋?qū)?m,橋梁全長(zhǎng)219m,由3聯(lián)組成。第1、3聯(lián)為16+20+16m3跨普通鋼筋砼直連續(xù)箱梁橋。第2聯(lián)橋跨(3#墩～6#墩)為空間曲線(xiàn)橋梁,跨徑組合為35+45+35共115m,平面呈圓曲線(xiàn)、緩和曲線(xiàn)至直線(xiàn)段,圓曲線(xiàn)半徑R=68.5m(平面布置見(jiàn)圖1),橋面橫坡2%,梁高均為2m,縱向?yàn)轭A(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu),采用OVM15-7預(yù)應(yīng)力體系,橫斷面布置為單箱單室,腹板為直腹式,板厚0.4m,箱底寬3.8m,兩側(cè)懸臂均為2.1m,橫向?yàn)槠胀沤Y(jié)構(gòu),主梁采用R50砼澆筑。橋梁下部結(jié)構(gòu),基礎(chǔ)采用?550預(yù)應(yīng)力砼管樁,樁尖持力層為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層。連續(xù)梁中墩采用獨(dú)柱墩,墩柱直徑1.6m,墩高6m左右。墩頂設(shè)雙向滑動(dòng)盆式支座,承載力900t。4#墩外偏150mm,5#墩外偏100mm;3#、6#兩邊墩為獨(dú)柱墩加隱蓋梁,橡膠支座厚78mm,尺寸為350×650mm,兩支座中心間距2.6m,其中3#墩中心偏離主梁軸線(xiàn)200mm,6#墩中心偏離主梁軸線(xiàn)50mm。為防止連續(xù)梁在水平荷載及溫度等因素的作用下發(fā)生過(guò)大位移,在兩中墩處的梁底設(shè)置限位鋼箍。該橋于1998年8月份開(kāi)始施工,于1999年6月份完工。在1999年7月份對(duì)該橋進(jìn)行荷載試驗(yàn)過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)該橋有扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)的現(xiàn)象,即時(shí)停止了有關(guān)試驗(yàn)工作。隨即對(duì)該橋進(jìn)行全面檢查。經(jīng)測(cè)量檢測(cè)發(fā)現(xiàn):1.3#墩至6#墩梁中心線(xiàn)偏移量最大為73mm,最小為14mm,平均為43mm,偏移方向均為外側(cè)弧線(xiàn)方向;2.梁底限位鋼箍與墩頂間的最大滑移量為45mm(向圓心外側(cè)滑移);3.連續(xù)梁中心線(xiàn)標(biāo)高變化情況:3#墩向下4mm,4#墩向下9mm,5#墩向上2mm,6#墩向下14mm,其余部位向上1～24mm;4.橋面扭轉(zhuǎn)情況:梁體基本上均以梁中心線(xiàn)為轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn),外沉內(nèi)翹,最大轉(zhuǎn)動(dòng)量為1.53%,最小轉(zhuǎn)動(dòng)量為0.63%。外側(cè)最大下沉為60mm,內(nèi)側(cè)最大上翹63mm;5.支座脫空情況:3#墩內(nèi)側(cè)脫空35～40mm,剪切變形20～40mm;6#墩內(nèi)側(cè)脫空16～31mm,剪切變形58～62mm。根據(jù)檢查結(jié)果,該橋已處于嚴(yán)重扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)狀況,不能進(jìn)行正常交付使用,需要及時(shí)進(jìn)行加固處理,否則后果十分嚴(yán)重。二、結(jié)構(gòu)組合復(fù)核結(jié)果為了查清第2聯(lián)梁體出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)的問(wèn)題,對(duì)該聯(lián)橋的設(shè)計(jì)和施工情況進(jìn)行全面復(fù)查,經(jīng)復(fù)查,施工質(zhì)量正常,無(wú)大問(wèn)題,因此重點(diǎn)是橋梁的設(shè)計(jì)部分。結(jié)構(gòu)復(fù)核分析采用空間曲線(xiàn)彎梁程序。預(yù)應(yīng)力部分完全按空間力系考慮。計(jì)算分析過(guò)程按照實(shí)際施工情況的6個(gè)階段進(jìn)行考慮,即:①澆注主梁砼;②1期預(yù)應(yīng)力鋼束張拉;③澆注橋面內(nèi)、外側(cè)砼防撞墻;④2期預(yù)應(yīng)力鋼束張拉;⑤橋面鋪裝;⑥使用、運(yùn)營(yíng)階段(包括升降溫、日照、沉降差、活載)。根據(jù)復(fù)核分析計(jì)算,其結(jié)果如下:1.梁體各正截面、斜截面的應(yīng)力均符合橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。2.支座受力情況見(jiàn)表1。從表中可以看出:在1期預(yù)應(yīng)力鋼束張拉完成后,主梁邊墩曲線(xiàn)內(nèi)側(cè)橡膠支座將由于出現(xiàn)負(fù)反力而出現(xiàn)脫空現(xiàn)象。3.梁體扭轉(zhuǎn)情況由于邊墩曲線(xiàn)內(nèi)側(cè)橡膠支座出現(xiàn)負(fù)反力脫空后,主梁發(fā)生了豎向位移和扭轉(zhuǎn)變形,其具體數(shù)值見(jiàn)表2。4.其他組合因素造成的影響從結(jié)構(gòu)組合內(nèi)力分析得知,除預(yù)應(yīng)力荷載外,內(nèi)外側(cè)欄桿荷載、使用階段的日照及活載的外側(cè)偏載,均在該橋產(chǎn)生端支座內(nèi)側(cè)脫空和梁體向外轉(zhuǎn)動(dòng)中起著較大的作用。由于在理論上進(jìn)行了較詳細(xì)的計(jì)算和分析,對(duì)于梁體發(fā)生平移和扭轉(zhuǎn)的根本原因有了一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí),從而為選擇加固方案奠定了基礎(chǔ)。三、種基礎(chǔ)、承臺(tái)及墩柱的加固方案加固方案正確與否是加固工程成敗的關(guān)鍵。其方案應(yīng)該既能解決梁體失穩(wěn)的根本問(wèn)題,使梁體能夠長(zhǎng)期在正常情況下進(jìn)行工作,保證橋梁運(yùn)營(yíng)的安全;同時(shí)又能夠使加固施工得以安全實(shí)施。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)單位和專(zhuān)家們的多次討論,最后確定了如下的上部結(jié)構(gòu)頂升、下部結(jié)構(gòu)加固的處理方案。由于原結(jié)構(gòu)對(duì)預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的徑向力認(rèn)識(shí)不足,因此3#、6#墩均需承擔(dān)比原設(shè)計(jì)較大的偏心彎距,那么,必須對(duì)其基礎(chǔ)、承臺(tái)和墩柱采取補(bǔ)強(qiáng)措施。具體加固措施是在各墩的曲線(xiàn)外側(cè)增補(bǔ)2根?1000的鉆孔灌注樁,然后將原承臺(tái)擴(kuò)大,使新、老樁基聯(lián)成一體,共同受力。對(duì)于3#、6#墩柱,在原立柱的外側(cè),從承臺(tái)至蓋梁底間澆筑R40砼加固成橢圓形立柱。并在墩頂由單支座改為雙支座。為防止支座側(cè)向移動(dòng),支座墊塊的橫橋向側(cè)面焊有限位鋼板。當(dāng)新加固的基礎(chǔ)、承臺(tái)及墩柱的砼達(dá)到一定強(qiáng)度后,利用墩柱頂面進(jìn)行梁體的頂升。頂升梁體是將向外轉(zhuǎn)動(dòng)的梁體進(jìn)行適當(dāng)糾偏,并讓梁端的內(nèi)側(cè)支座受壓,保證其在最不利荷載組合下,支座不出現(xiàn)負(fù)反力。同時(shí),對(duì)3#、6#墩原來(lái)被剪切破壞的支座進(jìn)行更換。為確保安全,梁體在頂升時(shí),各墩的差異位移量控制在10mm以?xún)?nèi)。四、效果加固1.頂升過(guò)程的測(cè)量匝道橋加固工程施工歷時(shí)4個(gè)月,梁體頂升施工工藝框圖為:此外,梁體頂升過(guò)程中的測(cè)量控制也十分重要。其目的是為確保梁體在頂升加固過(guò)程中,結(jié)構(gòu)安全可靠,確保萬(wàn)無(wú)一失。同時(shí)為施工操作提供依據(jù)。測(cè)量控制的內(nèi)容,主要包括連續(xù)梁在各階段的平面位移,豎向位移及轉(zhuǎn)動(dòng)量的測(cè)量。頂升過(guò)程中梁體應(yīng)力變化的監(jiān)測(cè)是在梁體的中部、支座等處事先貼好應(yīng)變片,由計(jì)算機(jī)集中控制,在梁體頂升的過(guò)程中全時(shí)監(jiān)測(cè)其內(nèi)力變化情況。數(shù)字化監(jiān)測(cè)為本橋梁加固的顯著特點(diǎn),為梁體頂升的質(zhì)量和安全提供了可靠的保證。