发布时间：2022-10-05 10:06 热度：
摘要：近几年深圳地区在桥梁建设中发生多次弯粱桥扭转变形、支座脱空事故，本文结合工程实例，介绍了某弯梁桥病症的原因，并提出加固施工方法。
关键词：弯梁桥;弯扭藕合;桥粱加固
近年来实际施工中，独柱弯梁桥出现了多起事故：有的是预应力张拉后发生梁体转动，有的是荷载试验中发生偏转，有的是通车数年后发生梁体侧向位移及扭转变形或出现裂缝。因而，了解和掌握弯梁桥的加固技术十分必要。下面是某一弯梁匝道桥的加固实例。
一、工程概况
某弯梁桥，F匝道桥，在施工期间，当上部箱梁全部浇筑完成后，左转弯的F匝道桥固结墩，即 F4墩内侧出现较大的横向裂缝，后将F4墩由固结改为铰结。此方法使得原固结墩横向裂缝得到有效控制和减小。但匝道的桥面高程出现内侧上升、外侧下降的现象，联端双支座出现脱空，故而将F匝道桥联端内侧支座设置成拉力支座。
通车近两年后，管理部门对F匝道桥进行观测，发现F4墩的墩内侧裂缝数量基本不变，但裂缝有增大趋势，F4墩测得有6.9cm离开圆心方向的位移，为此管理部门要求加固此桥。
二、F匝道桥结构
F匝道最小半径75.0m，最大纵坡为6.0%，箱梁高1.3m，桥宽75.0m，主梁采用40#砼。桥分为两联，跨径组合为19.0+6×19.286=134.716m，FI联，上部为混凝土简支箱梁,FII联，上部为预应力混凝土连续箱梁。每联间均设置BEJ伸缩缝。下部结构中，F4墩与箱梁体固结，后改为铰结。F1、F7为双柱墩，F2～F6为独柱墩，钻孔桩基础。
三、问题分析
从F匝道桥的病症来看，是因其桥梁结构的抗扭性能不够。F匝道桥的中间有5个墩都没有设置预偏心来抵抗结构的扭矩;只是F4墩与箱梁体固结，其它墩顶都为点支承。理论上讲，小半径的弯桥产生的扭矩是不可以忽视的。由于早期小半径的弯桥做的比较少，设计的手段有限，对弯桥的弯扭藕合作用认识不足，就会产生类似的问题。
四、采用程序
加固计算采用三维空间程序3D-BSA程序进行计算，并用曲线桥结构分析软件ASCB进行复算。
五、F匝道桥模型建立
1单元划分
取FII联进行分析，联长6×19.286m。6孔分60个单元，每孔10个单元，再加端横隔梁及墩柱单元，共有桥单元72个，桩基单元9个，共有节点211个，结点图见图1。F4墩属单元66。
图1 弯梁桥结构节点图
2 施工阶段划分
计算模拟施工过程划分施工阶段，共分11个阶段，1～6阶段为逐孔施工成桥;7阶段为二期恒载施工;8阶段为F4固结拆除，变为铰结。
六、加固前计算分析
1、在解除F4固结墩前,F4墩受力情况
1)对于F4固结时，在组合5时，产生最不利效应，受力情况如表1：
F4墩采用30#砼，柱高6.9m，直径120cm。柱内配筋为22Φ22，Ⅱ级钢筋，Ag=22×3.081=83]62cm2
表1
整体坐标和局部坐标夹角为 =55.989142°，求得墩柱顶位移2.66cm。
3)按容许应力法计算得柱顶最大裂缝宽度 =0.30mm
计算结果表明，仅考虑恒载+预应力+温度荷载的作用下，F4
固结墩墩顶裂缝超出规范限值。
4)F1墩顶支座R1=1511kN，R2=-460kN
F7墩顶支座R1=13795kN，R2=-3155kN
由于R2<0，所以箱梁两联端存在内侧支座脱空现象。
曲线梁由于承受较大的扭矩，尤其是独柱式支承的曲线桥，中墩是单支点不能抵抗偏心荷载，桥上全部偏心荷载均需通过主梁的抗扭作用传至两端抗扭支承。在此情况下，连续梁全长成为受扭跨度，在梁内会引起过大的扭矩[2]。以上计算和理论相印证。F4墩柱顶因承受较大的横向弯矩导致柱顶出现较多裂缝，联端承受过大的扭矩而使支座脱空。
2、解除F4墩固结后，F4墩为铰结后的受力情况
1)梁墩柱支点变化，即F4墩外移6.9cm，F3内移4.6cm，F5内移4.2cm，F6内移4.6cm时(观测值)，主梁应力值变化不大。
2)柱内移后，F4柱铰结，柱底受力情况，见表2：
表 2
(组合7为：1.1×自重+1.0×离心力+1.3×温度+1.3×收缩+1.3×徐变+1.1×二期+1.3×汽车
组合8为：1.0×自重+1.0×预应力+1.0×离心力+1.0温度+1.0×收缩+1.0×徐变+1.0×二期+1.0×汽车)
在组合7时，F4柱产生最大位移为3.64cm;在组合8时，柱底最大裂缝为δ=0.38mm。
3、加固前计算结论
3.1各阶段使用荷载作用下F4墩的强度满足要求，但裂缝不满足要求。
3.2经计算，主梁在承载能力极限状态和正常使用状态下，各阶段主梁的强度、应力、变形、裂缝等均符合规范要求。
3.3 F4墩柱改为铰结后其墩顶径向向外发生了6.9cm的位移，而理论计算移位为3.64cm。主要原因可能有：
1)F匝道桥除F4墩外，其余墩柱顶设置了多向活动球形支座。多向活动球形支座转动灵活，常温下，其转动力矩为11～26kN.m，支座摩阻系数随支座正压力的提高而降低。根据观测资料，F匝道桥F2、F3、F5、F6支座上钢板倾角大于或等于2%，设计要求支座水平放置。因此，部分梁体可能倾斜放置。F匝道桥梁体每延米自重为106.75kN/m，在自重的作用下，F4墩柱加大了位移量。
2)根据观测资料，联端F1、F7梁体向外侧横向位移约2.0cm，其余墩顶支座均发现大于2.0cm的支座位移，因此梁体可能产生2～3cm的刚体位移。
3)以上这些原因，再加上初期产生裂缝等因素影响，使f4墩向外径向位移6.9cm。
七、匝道桥的处理方案
通过以上计算，明确了匝道桥的病害主要是由于弯梁桥结构产生弯扭藕合，而桥墩结构的抗扭性能及抗水平推力的能力不足引起;针对这个问题，通过计算提出两种加固方案。
1、处理方案一
F4柱保持铰结，距F4柱外侧3.15m处加桩和柱，柱径1.0m，桩径1.2m，新柱和主梁关系为：柱顶点支撑着向外侧延长的横隔梁，侧向限制主梁向外侧移动，可使主梁两端扭矩减小，同时与F4柱共同承担水平推力。新柱顶设置固定支座，新旧两墩柱连线方向为半径方向。本方案加固工程造价估算为41.3万元。见图2
2 、处理方案二
将原F4墩柱铰接切除，截面尺寸加大改为130x200cm的矩形薄壁墩，原F4包于其中，墩顶呈矩形，墩帽上设固定双支座。本方案加固工程造价估算为594万元。见图3。
3、方案的对比
(1)加固方案一：优点是受力明确，新旧两柱共同抵抗横向扭转和抵抗水平推力，此时F4墩的径向位移相对小一些，且造价较低。其缺点是外观和其它桥墩差异较大，由于延长了F4墩顶横隔梁再加立柱支承，比较明显的看出是加固后的结果，不利于城市的景观，且容易给人不安全的感觉。
2)对于F4固结时，在组合5时，在整体坐标系下，产生墩顶位移为：U=2.34m,V=1.28cm,
