独柱预应力弯梁桥事故分析报告.doc

独柱预应力弯梁桥事故分析报告专业相关 2009-07-15 15:50 阅读251 评论0字号： 大 中 小关于深圳市近年来独柱预应力弯梁桥事故的情况汇报综合近几年来，深圳及周边地区弯桥所发生的问题。事故多发生在独柱预应力弯梁桥。桥梁中心线曲线半径R=60300米，桥梁宽度B=816.5米，事故发生的时间在施工中或运营15年中。事故发生的原因是多方面的，即有施工方面的原因，也有设计方面的原因。现将有关情况(不含泥岗立交)汇报如下:（1）深圳市春风路高架桥（1994年建成）该桥为独柱三跨预应力连续弯梁，桥梁中心线曲线半径60米，采用单箱单室箱型截面，全宽10.5米，两侧悬臂3.0米（详细情况不详）。在施工预应力张拉后发生梁体的转动，导致梁体曲线内侧支座脱空。该桥发生问题的主要原因：（a） 由于箱梁两侧外悬臂较大，箱梁底宽较小，使得由两块板式橡胶支座组成的抗扭约束抵抗力矩不足，造成梁体扭转变形。（b） 对梁体内预应力产生的扭矩缺乏足够的认识。事故处理：（a）通过顶升两侧端支点处内侧，对支座施加预加力，调整横坡，减小支座负反力，消除支座脱空现象。（b）在主梁内侧施加压重荷载，调整全梁扭矩分布，增大边墩内侧支座反力。（2）深圳市滨河路车公庙立交（1998年建成）该桥采用单箱双室箱型截面，桥梁中心线曲线半径R=266.3米，6跨一联，长度、跨度较大，其中中间两孔跨度为62.8米、59.2米，中间三个支承采用独柱支承，其余为双柱支承。该桥全宽10米，两侧悬臂2.0米，梁高2.8米。施工采用分段浇注、分段张拉预应力方法。首先浇注中间两跨（62.8+59.2米），张拉预应力后，浇注两侧边孔。预应力通过连接器连接。该桥施工第一浇筑段，预应力张拉后，按照施工程序拆除跨中支架时，引起梁端及中间支承附近梁体外侧支架承载能力不足，产生支架垮塌，主梁产生翻转。该桥发生问题的主要原因：（a）在第一段砼浇筑、预应力张拉完成后，梁体跨中部位支架脱空，支点附近支架不足以承受梁体自重及预应力产生的扭矩，而造成支架的垮塌。（b）设计中特别是第一浇筑段单点支承支点附近的支架没有提出具体、明确的技术要求，造成支架在预应力张拉后，支点附近支架承载能力不足。（c）对梁体内预应力产生的扭矩缺乏足够的认识。事故处理：（a）针对事故发生的原因，对第一段浇筑主梁进行多点顶升，恢复梁体的扭转变形。（b）加强第一段浇筑梁体的临时支承，在梁体扭转变形得到恢复后，进行下一浇筑段的施工，使全桥形成稳固的结构体系。（3）深圳市滨海大道南油立交及侨城东路、侨城西路立交（1999年建成）三座立交采用同样的设计手法，发生同样的问题。出问题三座匝道桥均采用独柱三跨连续梁结构,边墩采用隐盖梁。其中中跨为3545米，边跨为3035米，梁体中心线圆曲线半径为68.5米或83.5米。桥梁宽度8米，箱梁底宽3.8米，外悬臂2.1米，主梁梁高2.0米（中跨45米）、1.65米（中跨35米）。中间独柱支承采用双向活动盆式橡胶支座。其中南油立交匝道在进行荷载实验时发生梁体的较大偏转，最大偏转为1.53%，外侧最大下沉为60厘米，内侧最大上翘为63厘米，主梁向曲线外侧最大滑移为45厘米。同时其余两座立交匝道也发生了不同程度的偏转和侧移，但由于未进行荷载实验，发生偏转和侧移程度较小。该桥发生问题的主要原因：（a）全联支承体系抗扭能力及水平方向抗滑动能力弱。（b）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。（c）中墩支座预偏心设置偏小，结构分析表明未起明显作用。（d）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）。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。事故处理：（a）对主梁进行多点顶升，以两边墩外侧支座中心连线为轴，按刚体位移顶升主梁各控制点的相对位移值，梁体顶升的控制以顶力和各点相对位移比值双控，恢复梁体变位。（b）改变支承体系，加大墩柱截面。将原设计圆形墩柱改为椭圆形墩柱。将中墩墩顶单点双向活动支座改为两支点板式橡胶支座，使中墩形成抗扭约束，减小扭转跨径。（c）中墩加桩、加大承台，以抵抗中墩墩柱由于增加抗扭约束而产生的横向弯矩。（d） 为保证在运营阶段，边墩曲线内侧支座不出现脱空现象。在恢复梁体位移、改变支承体系完成后，对边墩内侧支座施加顶力调整支座位置，拆除顶力后对边墩内侧支座形成预压。（4）深圳市华强北立交（1998年建成）该桥由多座桥梁组成其中A、B匝道桥均为6孔预应力砼连续梁，桥梁中线曲线半径分别为255米和275米。桥梁全长239.504米，跨径组合为26.083+37+54+34.421+54+34米，箱梁截面为单箱单室，梁高2.2米，箱梁顶宽9.0米，底宽5.0米，支座布置边墩采用板式橡胶支座，其余均为双向活动支座。该桥2000年6月在无任何先兆情况下，A匝道桥突然发生严重的梁体侧向位移、平面外挠曲并伴随严重的扭转变形。各墩处径向平移位移量分别为18、21、33、47、46、22、19厘米（A匝道），梁端端部扭转角达2.42和2.35。两侧边墩曲线内侧支座已脱空。该桥发生问题的主要原因：（a）中间墩A6A10均为多向活动盆式橡胶支座，其抵抗水平力、水平位移的能力较弱。当摩阻系数0.015时，在温度力作用下A6A10墩水平力均超过支座摩阻力而发生滑动。（b）梁体位移发生过程，应包括二个阶段：1)在温度力和日照温差荷载在长期反复作用下，梁体中间支承出现较大的平面累计位移。即“弯、斜桥的爬行现象”2)当平面累计位移发展到一定阶段，支承体系偏心达到一定数值时（见前述临界状态各墩支承偏心值表），结构支承体系中的边支座A5、A11出现内侧橡胶支座的脱空现象，同时扭转变形造成的梁体自重水平力分力，以及温度力、日照温差荷载产生的水平力造成梁体的突然变位。按上述分析，主梁发生严重侧向位移和转动的过程应是：梁体中间支承发生的累计水平变位主梁在较大偏心支承作用下发生翻转由于翻转产生的主梁自重水平分力加剧了水平变位的发生全联支承系统（包括抗震锚栓）失去抵抗水平力能力发生突然侧移和翻转。由此可以看出，横桥向的累计位移是造成梁体侧移和翻转的重要因素。（d）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。（e）支座预偏心设置不合理（原设计中间四个墩预偏心设置为45、0、0、30厘米）。由于中间三个大跨未设置预偏心，其扭转跨径依然较大，主梁扭矩未得到明显改善。事故处理：（a）在两侧临近边墩的中墩加设盖梁，加大墩柱截面，由160厘米增大为280X200厘米椭圆形截面。将原设计单点支承改为两点抗扭支承，增加全桥的扭转约束、减小扭转跨径。（b）改变中墩各墩的支座型号，其中中间墩改为盆式固定支座，其余两墩改为单向活动支座（切向活动，径向固定）。（c）边墩支座改为滑板橡胶支座。（d）对全联主梁顶升，进行纵向、横向位移调整，恢复主梁纵、横坡及平面位置。目前事故处理正在进行中。（5）深圳市北环路红岭立交、环彩立交（建成年代不详）两座立交近期才发现问题，具体情况尚在了解中。综合上述：深圳市近年来独柱支承预应力弯梁桥所发生的事故可归结为：（1）对预应力钢束产生的扭矩认识不足，计算分析中未计入预应力对扭矩的影响。（2）支座预偏心设置不合理，致使全梁扭矩分布得不到改善，从而引起端部（抗扭支承）曲线内侧支座脱空。（3）支承体系设计不合理。或全部采用双向活动支座，或全部采用球型支座，致使支承体系在平面外约束较弱，导致平面外的位移。（4）设计中对长期荷载，特别是对温度力、制动力、收缩、徐变引起的平面外水平变位认识不足，水平限位措施不利，导致上部结构主梁在长期荷载作用下的“水平爬行现象”。（5）设计中对独柱预应力弯桥，特别是分段浇筑预应力弯桥临时支承，未做明确、详细的设计说明，致使施工时支架垮塌造成事故。