预应力弯梁偏位分析及处理(论文原件).doc

预应力弯梁偏位分析及处理张 杨（中铁二十三局集团一公司 山东日照276826）内容提要：本文以作者亲自参与施工建设的独柱墩双支座支承的预应力连续箱梁弯桥扭转移位事故为案例, 对预应力连续箱梁弯桥过大扭矩事故发生原因,从设计到施工因素进行了深入分析。并针对弯桥事故的特点，介绍了采用整体同步顶推纠扭、加固的处理方法,使事故弯桥恢复到设计要求状态。这对今后弯桥的设计、施工和纠偏加固提供借鉴。关键词：预应力 弯梁 偏位 分析 处理现代高速公路桥梁或互通匝道桥、城市道路立交桥设计中，为了美观和行车路线功能要求，大量采用曲线梁桥或称弯桥，由于设计和施工对弯桥认识不足，近几年连续出现不少弯桥质量事故。1、事故弯桥工程概况南昌市洪都大桥第II合同段左幅第二联箱梁起讫里程为K2+933.731K3+073.731（16Z21Z墩柱之间），其中K2+933.731K3+048.876段为圆曲线段，曲线半径为R=2000m，K3+048.876K3+073.731段为直线段，线路纵向坡度为-2.478%。整联箱梁5跨140米，为预应力连续现浇箱梁，单箱单室，桥面宽度12.75m，高度1.8m，腹板为斜腹板，厚度为50cm，两侧悬臂长度均为3m。2、事故原因分析2.1 事故发生情况由于整联箱梁只在18Z墩设置了一个固定支座和一个横向位移支座，其余墩均为双向位移支座，16Z-21Z墩范围左幅第二联箱梁在施工结束后，随着气温不断的升高变化，经过长时间的温度应力的影响，箱梁整体以18Z墩柱为轴心按顺时针发生平转，在16Z处最大偏移量为5.8cm,而21Z处最大偏移量达到7.8cm。发现此现象后项目部及监理立即对此进行了详细的监控测量并做出初步分析判断。之后业主单位组织了专家组、设计院、监理单位、施工单位共同召开了两次专家论证会议，分析并研究了产生的原因，提出处理方案。2.2产生原因分析：（1）本联箱梁为大半径曲线桥，纵坡较大，位移产生原因较复杂，主要原因为箱梁在温度应力作用下产生平面累计位移，而支座设计欠缺考虑，无相应的位移约束。（2）预应力钢束配置不尽合力。对预应力产生的扭矩缺乏足够的认识。（3）双向活动支座滑动系数设计中采用值与产品出厂指标差别巨大（国标0.01）。设计规范中，对盆式橡胶支座有关聚四氟乙稀板的摩擦系数有关规定（常温下=0.05），与实际厂家产品出厂时的检验标准出入较大（出厂时0.01）。对上部结构的整体抗滑动稳定性是明显的不安全因素。其滑动摩阻系数取值偏大对下部结构安全，但对预应力弯梁上部结构的滑动稳定性不利。（4）全联支撑体系不尽合理，除了18Z墩外全部采用双向活动支座，水平方向抗滑动能力较弱。（5）可能存在的支座安装精度不够，或其他的综合性因素。3、对梁体的处理方案3.1箱梁偏位顶推复位方案：根据专家论证会的结论，纠偏采用在16Z外侧和21Z内侧多点同步顶推的方案，由墩身提供水平力进行顶推复位。施工前将墩身四周进行平整并用C20混凝土硬化。在墩身四周搭设支架，作为施工平台，同时作为抵消由千斤顶对桁架水平力和墩身的水平力不同轴而产生的扭转约束。在支架平台上，用I16槽钢焊接成桁架，桁架要将整个墩顶套住，用以借助墩柱反力顶推。在顶推处对面梁底设置钢管和楔形块平衡支架的支撑力，同时利用钢管的滚动用以减少顶推梁时的摩阻力。在梁体顶推点增设2CM厚的钢板分力器，将顶推力分散以避免将梁端破坏，同时减少了顶推点的数量，更好的做到施工的同步性。在墩柱顶推侧桁架下设置一根426的钢管桩，以增加水平与垂直的抵抗力。具体布置见附图1在16Z外侧和21Z内侧用千斤顶两点同步进行顶推纠偏。施工加载时按分级加载法，即先加载50%，然后是75%，最后为100%。顶推时由专人使用对讲机指挥，统一步骤，从而做到施工加载的同步性。偏位顶推复位完成后，检查支座的完整性，如若有损坏，则需要进行更换。确保支座无损坏后，根据设计单位意见，将16Z和21Z处的双向位移支座进行限位处理，限位采用在原支座两侧加焊钢板的方法。3.2力学检算（1）顶推力的计算本联箱梁混凝土方量为1037m3，本联为12个支座，滑动支座摩阻系数按设计院提供的参数0.05计算，单个支座摩擦力f=1037260.0512=112.3KN顶推点选取两点同时顶推，绕18Z墩转动，16Z墩顶推力的弯矩与16Z、17Z墩磨擦力的弯矩平衡。计算16Z墩顶推力F12L=2fL+2f2LF1=3f=336.9KN同理计算21Z墩顶推力F23L=2fL+2f2L+2f3LF2=4f=112.34=449.2KN（2）桁架拉力检算由力学简图（附图2）第一个结点可计算出千斤顶N：千斤顶的推力N=F2sin64。=449.2sin64。=499.8KN再由第二个结点计算出工字钢桁架N2：Nsin26N1cos34=0Ncos26N1sin34N2=0得：N2=301.4KN，N1=264.3KN桁架采用两根I16槽钢焊接而成最大轴力=N22=301.42=150.7KN拉应力=150.7103（2.19510-3）=68.6MPa=200 MPa经验算符合要求。（3）桁架横梁受力检算最大弯矩M=NL/4=499.81.7084=213.4KN.M40a工字钢W=1085.7CM3弯曲应力=213.4103（1085.710-6）=196.6MPa=210 MPa经验算符合要求。（4）钢管桩轴力检算S=(0.4262-0.4102)4=0.01051 m2N0=S=0.0105140103=1470KN N1=264KN经验算符合要求。（5）地基承载力检算1=N1sin34o（20.8）=264.3sin34o1.6=92.4 KPa=200KPa2=N1cos34o（22）=264.3cos34o4=54.8 KPa=200KPa经验算符合要求。3.3顶推复位及加固实施2008年9月17日，在按照方案完成所有的准备工作之后，开始进行加载顶推。顶推时在两端梁底安装百分表进行观测，并采用钢管支架做好限位措施，防止顶推量过大发生反方向偏位。在21Z墩处，当千斤顶加载到110KN（约为计算顶推力的24%）时，梁体开始发生位移，恢复原位。这一结论与支座生产厂家提供的0.01最为接近。顶推复位完成后，采用钢管支架进行临时限位。根据业主要求对支座完整性进行了详细检查，未发现损坏。支座加固处理由支座生产厂进行，采用在支座上下钢板两侧加焊钢板、在两块加焊的钢板间粘贴聚四氟乙稀板以允许梁体纵向位移的措施。处理后经过一段时间的监控测量，梁体未再出现横向偏移。结束语预应力施工技术从发明到今天的全面推广，其实用价值已不容怀疑。但近年来预应力桥梁施工中梁体偏位或扭转移位的事件时有发生，怎样控制这类事件的发生，值得我们思考。预应力桥梁无论