多联混凝土连续弯箱梁桥病害成因

1、桥梁偏移概况

　　广东省茂湛高速公路茂名互通立交位于茂名市坡心镇，系高速公路与高水一级公路交叉，是茂名市的一个重要出入口，其中某匝道桥跨越高水线，桥跨组合为4×20 m+（30 m+40 m+30 m）+3×20 m，双向四车道，桥面宽16 nl（组合为0．5 m+7．25 m+1．0 m+7．25m+0．5 m），桥面为水泥混凝土铺装。桥下净空约为5m ，全桥长240 nl。上部结构的第一和第三联为钢筋混凝土连续箱梁，第二联为预应力混凝土连续箱梁，第一联位于半径为120m的圆曲线上，第二联部分桥跨位于半径为120m的圆曲线，部分桥跨位于缓和曲线段和直线段，第三联桥跨位于直线段。第一联与第三联通过牛腿搭接在第二联上。下部结构为肋板式轻型桥台和柱式桥墩，钻孔灌注桩基础。平面布置见图1所示。

　　2006年6月，检查发现该桥第一联和第二联绕固定支座发生了偏转，第二联4号墩位置梁体最大偏转量为19 cm，该位置盆式橡胶支座的四氟板被挤出，固定支座所在墩柱（2号墩与6号墩）均出现了环向裂缝。梁体偏转情况见图2所示。

　　2、计算分析

　　根据弯桥病害情况，主要针对弯桥横桥向偏位和支座反力进行计算。

　　利用midas/civil2006建立空间模型，梁体截面中心和支座节点采用弹性连接（刚接）模拟，联与联之间的牛腿连接采用无质量矩形梁单元模拟。结构模型参见图3。

　　考虑荷载工况为：自重、二期恒载、预应力、活载（汽超20）、均匀升降温和汽车离心力，其中均匀升降温按3O℃ 考虑，汽车离心力按照新规范公路I级车道荷载考虑，集中力加在第一联与第二联相接牛腿位置。计算结果表明，结构在横桥向的移位对温度荷载最为敏感，在升温30 cI=荷载下，第一联与第二联相交位置横向爬移量为54 mm（图4），其余荷载对该桥的横桥向影响较小。

　　计算最不利荷载组合下的支反力见表1。

　　3、病害成因分析

　　从计算结果可以看出，在温度荷载作用下，结构在第一联与第二联相交位置处的最大变形为5.4cm，远小于检查结果19cm；结构支反力内外支座差异不大，未出现支座脱空现象（未出现支座负反力现象）。分析算值的一个主要原因。

　　3）本桥的构造是将第一联桥通过牛腿的方式搭在第二联桥上，设计在该位置间隙是4 cm。由于早期施工时没有充分意识到该间隙的重要性（设计也并非按照不同的温度情况给出间隙量），很多施工时的杂物以及浇注伸缩缝刚性带时的混凝土掉落在间隙内，填塞了间隙，当外部温度升高时，弯桥产生伸长，使得第一联桥与第二联桥在搭接位置顶死，导致桥梁横向滑移量增大。

　　4、结论与建议

　　1）由于施工时支座放置的不正确，导致了弯桥的滑移现象，又由于没有充分意识到滑移的不可逆性和搭接位置间隙的重要性，使该弯梁外滑移量高达l9cm ；

　　2）在进行弯桥支座设计时，应保证每个墩柱位置有横向限位支座，阻止弯桥的爬移，但横向限位支座不宜多设，避免梁体产生过大的温度次内力；

　　3）按现有支座的结构，弯桥的滑移是不完全可逆的，只有在设计构造和约束上控制其位移量，才能够做到阻止弯桥过大滑移的现象发生；

　　4）对于多联弯梁桥来说，联与联搭接位置（不管是以何种构造进行搭接）必须预留足够的间隙，其量值建议按照梁体最大伸长量+转动量在顺桥向的分量来进行设置，同时，充分考虑到施工以及温度的因素；

　　5）双柱墩结构保证了弯桥在荷载组合工况下不出现负反力，是值得肯定的一种弯桥下部结构的构造形式。