青芝高架桥你侧移病害分析与处治.doc
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1、青芝高架桥侧移病害分析与处治摘要:结合青芝高架桥侧移病害处治工程实例,介绍桥梁病害检测与分析、病害处治方案和病害处治施工的理论和方法,为同类桥梁养护管理提供参考。1 桥梁及病害概述1.1桥梁概述青芝高架桥位于沈海线罗长高速公路连江段,于2002年建成通车。该桥全长1504m,桥跨组合为340+4630m。上部结构为预应力砼准连续T梁;下部结构为钻孔桩基础、柱式墩;桩基为嵌岩桩,桩径1.5m。墩柱直径1.4m。支座采用板式橡胶支座和四氟板橡胶支座;伸缩缝为D-160型。1.2桥位地质情况青芝高架桥位于福州冲海积平原,地处闽江级阶地,淤泥及淤泥质粘土分布较广,最厚达20m以上,天然含水量为4070
2、%,孔隙比大于1.0,压缩模量1.73.0MPa。桥位地层以淤泥及淤泥质粘土为主,呈流塑软塑状态,承载力较弱,工程性质差。1.3病害情况受右侧附近温福铁路隧道施工弃渣荷载影响,青芝高架桥第七联(3844#墩)一联六孔桥梁结构出现横向侧移偏位。桥墩侧移量以39#墩最大(7.95cm),梁体侧移量以38#墩处梁端最大(8cm)。墩柱垂直度受软基推移影响较大,横桥向整体往右侧倾斜,顺桥向产生扭曲。因桥墩及梁体侧移不同步,板式橡胶支座出现剪切变形,部分支座出现严重开裂。部分盖梁左侧挡块被T梁挤裂。从观测数据分析看,同排桥墩左幅侧移量小于右幅(与桥墩至隧道弃渣场距离有关);同排梁体左右幅梁体侧移量基本相
3、同(受中央分隔带电缆托架和伸缩缝等约束作用)。2 病害检测与分析2.1桥梁位移稳定观测发现桥梁侧移病害后,我司及时对隧道弃渣进行搬运、卸载。为准确了解卸载后桥梁位移情况,对桥梁进行位移稳定观测。简述如下:2.1.1观测点设置测斜管选用直径为70mm钢管,测斜孔底端要求进行持力层3m,顶端以高出地面0.5m为宜。测斜管内埋设测试元件。测斜孔以持力层为基准点,通过观测桥位地层垂直剖面的水平位移,以探明观测断面的最大水平位移及深度分布。2.1.2观测频率观测初期前10天每天1次(如出现失稳异常征兆则加密观测),观测初期后15天内每三天观测1次,其后每周观测1次。2.1.3观测结果 根据观测数据分析,
4、卸载后桥位软基经过近4个月变形调整,日位移量为小于0.1mm,桥梁位移已趋于稳定,累计最大位移量为8.3mm(位于右幅38#桥墩)。2.2桩基位移分析为充分了解侧移状态下桥梁桩基的内力分布情况,确定桩基承载力和规范允许的侧移量,采用了两种不同方法对桥梁桩基位移进行对比分析。2.2.1计算分析方法一采用英国土工软件FLAC3D,建立土体和结构相互作用有限差分模型,计算地基土及桩基位移场、桩基内力;依据砼结构设计规范,检算桩基承载力、裂纹宽度并评价桩基安全性。2.2.1.1有关检算数据(1)计算参数选定。选取右幅38#墩桩基进行计算。弃渣场土体均布荷载:p=100kPa;堆载区边缘与桩基距离:20
5、m;桩径:1.5m;桩长:45m;桩基砼标号:C20;淤泥厚度:25m;单桩桩顶恒载:4300kN。(2)工况设定。根据桥梁受力状态,工况分为堆载时和卸载后两种。经计算,堆载时桩基最大弯矩为3000kN/m,位于地面以下约13m处;卸载后桩基最大弯矩为1300kN.m,位于地面以下约13m处。(3)桩基极限强度检算。工况1:堆载时,Nmax=4000kN,Mmax=3000 kN.m。按照现行公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范(JTGD62-2004)进行检算,桩基轴向允许承载力Nr=4810kNNmax,弯矩承载力Mr=3626 kN/m.Mmax。工况:卸载时,Nmax=4000kN,Mma
6、x=1300 kN/m。桩基轴向允许承载力Nr=10785kNNmax,弯矩承载力Mr=3528kN/m.Mmax(4)桩基裂纹宽度检算。工况1:钢筋应力ss=29.4MPa;裂纹宽度Wfl=0.28mm设计规范限值0.2mm(类,滨海环境);工况2:钢筋应力ss=9.2MPa;裂纹宽度Wfl=0.050.2mm。2.2.1.2位移检算结论右幅38号墩桩基在现有侧移状态下,其极限承载力满足规范要求,但砼裂纹宽度达0.28mm,已超出设计规范限值。为确保桥梁结构耐久性,应对桥梁桩基进行加固处理。2.2.2计算分析方法二根据现有桥梁受力状态,建立由盖梁、墩柱、系梁和桩基构成的有限元刚架模型;将地面
7、线以下的桩柱根据桩周不同土体分段设置弹性约束;依据法国Boussinesq的解答确定半空间内的任意点处应力;选用桥梁检算程序,检算桩基承载力、允许侧移量并评价桩基安全性。2.2.2.1有关检算数据(1)有关检算参数选定。 选取位移量最大的右幅39#桩基进行检算。桩的计算宽度:0.5倍桩径;砼标号:桩基、系梁取C20,墩柱、盖梁取C30;桩周土层比例系数(或地基系数)依据地层资资料设定。(2)强度检算。考虑土压力、桥梁自重和车辆活载作用,桩身弯矩最大位置为桩与系梁结合部及系梁底约13m处,对不同荷载组合进行检算,桩与系梁结合部桩基荷载弯矩超出抗力弯矩(有关受力检算数据本文从略)。(3)侧移量检算
8、。以极限承载能力为临界点,通过试算法计算容许侧移量为51mm,右幅38#桥墩实际最大位移量为102.5mm,相当于容许侧移量的2倍。(4)检算结论。 现有侧移量已超出容许侧移量,现有状态下桥梁桩基承载能力不满足运营要求,应对桥梁下部结构进行加固处理。2.3桩基低应变动力检测2.3.1检测基本思路通过桩基振动信号的拾取与分析,得到桩基的动力特性,并通过与其它同类型基础的振动检测结果对比分析,判别被检桥梁基础工作状况。除对受推挤的28根桩基外,还选取了6根其它完好桩基对比检测。2.3.2低应变动力检测方法 低应变动力检测激振采用18磅重锤人工敲击方式进行,信号拾取采有速度传感器,信号分析采用PDB
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- 高架桥 病害 分析 处治
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