某t梁桥横向偏位成因分析及纠偏方案研究

2019年第31期（11月 上）

某T梁桥横向偏位成因分析及

纠偏方案研究

凌晓敏

（武汉二航路桥特种工程有限责任公司，湖北 武汉 430071）

摘要：以安徽省某高速公路桥梁的桥跨整体横向偏位病害为例，介绍了当前高速公路桥梁中存在的一种桥跨整体横向偏位病害，结合偏位部位梁体的病害情况和力学分析推导出桥跨横向偏位成因，基于千斤顶水平顶推复位的力学设计提出了纠偏方案，为同类病害的处理提供一种简单易行的纠偏方案设计思路。关键词：T梁桥；横向偏位；水平顶推；纠偏中图分类号：U445.4

文献标识码：A

0 引言

在我国高速公路桥梁中，常规的中大桥梁上部结构较多采用预应力混凝土箱梁或T梁等结构形式，在施工过程中，因桥头路堤填筑，常遗落土石填料在伸缩缝中。伸缩装置安装过程中，也常因为模板不严密导致部分混凝土落入伸缩缝中，最终堆积在桥台或桥墩盖梁上。安装完毕后，桥台或桥墩盖梁上堆积的土石填料或混凝土也得不到及时清理。

落入伸缩缝中的混凝土硬化后夹在梁体或端横梁之间，在高温天气下，两侧箱梁或T梁因热胀伸长，而端横梁之间的硬化混凝土阻止了两侧箱梁或T梁的自由伸长，常导致箱梁或T梁产生一些结构性病害。本文以安徽省某高速公路大桥为例，介绍当前高速公路桥梁中存在的一类桥跨整体横向偏位病害，并提出纠偏方案。

跨T梁与第8跨端横梁间隙约2cm（气温28℃），见图3，左幅第8跨端横梁局部开裂破损，见图4，左幅第13跨T梁与第8跨端横梁间隙约3.5cm（气温28℃）。在养护施工中，曾在第8、9跨端横梁之间清理出夹杂的混凝土块，见图5。

2 桥跨横向偏位成因分析

在使用过程中影响梁桥产生横向位移的因素包括其自身构造和外界因素两方面。自身构造包括曲率半径、梁截面形式（横向刚度）、支座布置形式、下部构造（桥墩高度）、自重等，外界因素包括温度（季节温差、日照温度）、车辆活载等[1]，本桥的主要影响因素为温度（季节温差、日照温差）因素。

本桥上部结构箱梁整体偏移现象均发生在预应力混凝土连续矮箱梁与预应力混凝土T形梁的交接处。根据现场测量数据，个别T梁与相邻端横梁之间间距较小，只有2～3.5cm（气温28℃），相应部位的端横梁也都发生了开裂。养护单位也曾在相应桥墩盖梁上清理出大量的碎石渣

1 某高速公路T形梁桥桥跨横向偏位情况

安徽省某高速公路跨河桥梁，桥梁跨越一条宽约30m的小河，桥梁总长686.68m，跨径布置为（30.4+2-30）+5-30+40+3-30+40+5-30+4-30m。桥面铺装为沥青混凝土；上部结构为预应力混凝土箱梁、预应力混凝土T梁；下部结构中，桥墩为双柱式桥墩，桥台为扶壁式桥台、柱式桥台。该桥支座系统采用板式橡胶支座，箱梁连续处设置普通板式橡胶支座，伸缩缝处两侧梁体各设置一排四氟板式橡胶支座。该桥第9跨、13跨跨河堤段为预应力混凝土T形梁，跨径为40m，梁高约2m，每跨5片梁，其他部分则为预应力混凝土连续矮箱梁。

在桥梁的定期检查中，发现该桥小桩号侧跨越河堤部分存在整体偏位的情况，左幅第8跨箱梁整体向内侧偏移2cm，见图1、图2，左幅第14跨箱梁整体向外侧偏移3.5cm；同时发现的问题有3处横隔板开裂破损，部分横隔板存在大面积混凝土剥落、露筋（见图3、图4）。左幅第9

图1 左幅上部结构第8跨偏移示意图

收稿日期：2019-09-12

作者简介：凌晓敏（1986—），男，江西宜春人，工程师，主要研究方向为公路桥梁施工管理及相关技术研究。

128交通世界TRANSPOWORLD 图2 第8跨箱梁整体向内侧偏移2cm 图3 第9跨边梁(T梁)与端横梁间隙约2cm

图4 第8跨端横梁局部开裂、破损 图5 第8、9跨端横梁之间夹杂的混凝土块

土、整块的大块混凝土等施工垃圾。

根据上述测量数据和梁体病害部位及形态，不难推断出梁跨整体偏移的主要过程：①桥梁新建时，个别T梁梁端与相邻端横梁间距控制不严，间距不足；②运输时落入伸缩缝的路堤填料、伸缩装置安装时掉落的混凝土等施工垃圾集聚在端横梁之间靠内侧部位，导致T梁与端横梁之间内侧相互抵死；③当气温升高时，梁体伸长产生温度应力（温度应力作用顺着梁体纵向），梁跨内侧因混凝土块阻挡无法位移，外侧在温度应力作用下绕混凝土块旋转；④梁跨外侧旋转后整体偏斜，温度应力产生向内侧的横向水平分力，使梁跨进一步向内侧位移，直至温度应力完全释放。

涂刷硅脂油以形成顺滑的横向水平顶推滑动面。同时在桥墩盖梁上设置水平顶推反力架，利用千斤顶的水平顶推力逆偏位方向进行顶推，使桥跨整体缓慢恢复到原位。3.1 竖向顶升系统的布置

箱梁和T梁底面至盖梁底面空间有限，常规千斤顶无法正常安装，因此选用大吨位超薄千斤顶，在箱梁端横梁底部和T梁底部设置用于竖向顶升的超薄千斤顶，通过同步液压顶升系统，将偏位桥跨的箱梁和T梁顶起，再进行硅脂油涂抹施工，顶升高度以能完成硅脂油涂抹为准。

为使梁体受力均衡，同时考虑涂抹硅脂油的操作便利性，竖向顶升超薄千斤顶布置在箱梁底中部（或端横梁靠近箱梁的根部）和T梁底中部，根据同类工程经验，选用千斤顶的规格为Ф300mm×125mm，该千斤顶最小本体高度为12.5cm，最大行程15mm，单个千斤顶最大顶升力为200t。为保证竖向顶升的同步性，不致因位移不同步而造成受力不均，顶升系统采用PLC多点同步控制液压系统，竖向顶升系统布置平面示意图见图6。

千斤顶均应配有液压锁，可防止任何形式的系统及管路失压，从而保证负载的有效支撑。

针对千斤顶上下顶升面可能存在凹凸不平的情况，需要

3 桥跨横向偏位纠偏方案设计

借鉴类似桥梁纠偏施工经验，一般桥墩复位施工时首先将Ｔ梁垂直顶升，使支座脱空，取出支座后，在梁底与盖梁顶之间建立滑道，落梁于滑道上对桥墩施加一个与偏位方向相反的水平推力，以实现桥墩的复位。同样的思路也可应用于上部结构的纠偏。

本桥横向偏位纠偏总体思路为：通过同步液压顶升系统将偏位桥跨的箱梁和T梁顶起，对原桥四氟板式橡胶支座

[2]

图6 竖向顶升系统布置平面示意图

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对混凝土面进行打磨或修补找平，且千斤顶上下顶升面均放置一块0.6cm厚30×30cm的钢板，避免造成局部承压破坏。

在正式顶升之前应先进行试顶升。在加压过程中检查顶升系统各构件的状况，主要观察千斤顶、、泵站以及分配器的运行情况。

顶升过程应分数级完成，每一行程顶升完成后，整理分析计算机显示的各油缸位移和千斤顶的压力；如有异常及时处理。待调整完成后才能进入下一个顶升周期，达到同步顶升的目的。为防止因千斤顶失效而不能形成有效支撑，可在顶升完成后在千斤顶附近相应位置设置钢垫盒临时支撑，即在顶升完成后将梁体重量转移到临时支撑上。3.2 水平顶推系统的布置

在盖梁顶部安装横向水平顶推反力架，水平顶推反力架由支撑反力架和水平顶推千斤顶组成。支撑反力架由14mm厚加劲钢板和14mm连接钢板焊接组合而成，竖向焊接钢板通过高强度螺栓打入盖梁，水平连接板上安装水平顶推千斤

顶。水平顶推千斤顶设置在箱梁或T梁的侧面。根据同类工程施工经验，水平顶推千斤顶可选用50t大量程千斤顶，最大行程为15cm，每一顶推行程完成后应持荷5～10min，待测量校核完成后方可进行下一级顶推。顶推反力架布置平面示意图见图7，立面布置图见图8，顶推反力架设计大样见图9。

为使水平顶推千斤顶与箱梁侧面紧密贴合，可根据箱梁侧面的角度制作调平钢楔块，钢楔块面积以比水平顶推千斤顶油缸面积略大为宜。

为避免因顶推不同步而造成梁体的损伤，水平顶推施工过程应保证同步进行，整个顶推过程应保持同步误差小于0.5mm，一旦位置误差大于0.5mm或任何一缸的压力误差大于5%，控制系统应立即关闭液控单向阀，以确保梁体安全。

与竖向顶升相同，水平顶推过程应分数级完成，每一行程顶推完成后，整理分析计算机显示的各油缸位移和千斤顶压力，如有异常及时处理。待调整完成后才能进入下一个顶推周期，达到同步顶推的目的。

图7 顶推反力架布置平面示意图

图8 顶推反力架布置立面示意图 图9 顶推反力架设计大样图

4 结语

针对该桥出现的此类病害，由于其产生的原因主要是梁与端横梁之间的间距不足，同时施工垃圾堆积在伸缩缝中，阻止了内侧两端梁体的自由伸长，而外侧梁体能自由伸长，因而产生横向推力，导致桥跨整体横向位移并挤裂

盖梁防震挡块。为避免此类病害的出现，桥梁施工单位应加强施工控制，确保梁间合理间距，并及时清除落入伸缩缝中的碎石渣土、混凝土等施工垃圾，养护单位在发现盖梁上施工垃圾堆积时，也应及时清理。

（下转第138页）

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2.2.1 现场控制网络

A隧道工程通过工业以太网方式实现通信控制，该工程的通信网络包括三层：第一层为隧道管理中心，该中心的控制网络和隧道变电所环网配合应用，共同组成通信环网；第二层为隧道区域控制，和隧道内机电设备共同组成现场总线系统；第三层为本地控制网络，采用冗余光纤环网通信。当隧道内光纤出现故障时，可通过迂回路由保障通信信道的可靠数据传输。隧道工程中不同机电设备由工业控制计算机统一监管，可实现隧道机电设备的全面、可持续监控，保障机电工程的安全可靠运行。2.2.2 闭路电视系统

该系统包括图像传输设备、摄像机和计算机等，可实时监控隧道工程的车辆运行状况，主要采用异步传输网络技术。在A隧道工程中，交通运输部门结合闭路电视系统布设标准，将高清云台摄像机安装于隧道入口处；在隧道内每隔15m安装一台高清云台摄像机。A隧道工程选择的高清云台摄像机可实现水平与垂直两个方向的全方位拍摄，在隧道强光区域，采用抑制功能以弱化光线；在隧道背光区域，采用背光补偿以强化光线，结合自动光圈，根据隧道光线变化拍摄视频，可提供高质量的监控画面，为交通运输部门监管提供便利。2.2.3 交通监控系统

交通运输部门可通过传感器的设置，明确高速公路运行车辆的信息与隧道内部状况。在A隧道工程中，交通运输部门应用如下传感器设备：红外传感器可检测该路段是否通过车辆；微波交通检测器可检测车辆的车速、交通量及基本车型等信息；压电传感器可检测车辆的速度与类型，在闯红灯拍照等领域有广泛应用。传感器通过自动交换光网络技术实现通信，可将采集到的数据信息实时传输到交通控制中心，工作人员可根据数据参数明确隧道内的车辆信息，及时发现车辆违章状况，保障隧道交通安全。2.2.4 紧急电话系统

紧急电话系统由控制台、分机与传输线路组成。为保障高速公路通信的合理性，交通运输部门需规范选择紧急电话分机的安装位置，相邻紧急电话分机的距离为200m，并在分机上方设置警示标识，避免出现紧急电话分机乱用

的现象。同时，由于隧道入口易出现交通事故，交通运输部门需将紧急电话分机安装于距离入口超过200m的位置。2.3 隧道供配电系统

隧道内的良好照明是保障高速公路运行安全的基本条件，交通运输部门需保障隧道供配电系统的可靠运行，通过通信技术的应用实现供配电数据的实时传输，为供电企业调度电力提供帮助。在隧道供配电系统设计中，设计单位需遵循《供配电系统设计规范》等标准要求，参考隧道机电工程的供电负荷、电压、电流和无功补偿等参数设计供配电建设方案。

在A隧道工程中，应急照明系统、闭路电视系统及通信设备为特别重要的一级负荷；有线广播设备与基本照明系统等为一级负荷中的其他负荷；检修电源插座及通风系统为二级负荷。设计单位结合负荷内容与要求，将自动交换光网路技术作为供配电系统通信技术，可实时传递隧道机电工程的电压、电流与负荷等参数，帮助电力企业开展电力调度管理，为隧道机电设备提供稳定可靠的用电，保障隧道工程的长期安全运行[3]。

3 结语

综上所述，高速公路机电工程通信系统的应用，可为高速公路运营管理提供数据通信支持。通过本文分析可知，交通运输部门可在机电工程中应用自动交换光网络技术及分组传送网技术，通过构建完善的通信系统，全面监管高速公路各区域，保障高速公路的通行安全。

参考文献：

[1] 罗绮峰. 高速公路通信系统新技术应用及其发展趋势[J].

公路交通科技（应用技术版），2018，14（8）：253-2.

[2] 蔡传江. 我国现代高速公路机电通信系统设计及应用[J].

电脑知识与技术，2017，13（23）：41-42.

[3] 陈包君. 通信系统在高速公路机电工程中的应用[J]. 电脑

知识与技术，2017，13（19）：38-39.

（编辑：蔡海霄）

（上接第130页）

本文针对此处桥跨整体横向偏移病害，提出了一种千斤顶顶推复位的纠偏施工方案，为同类病害的处理提供一种简单易行的纠偏方案设计思路。为彻底解决此类梁跨横向偏位问题，还应根据当地的气候情况和混凝土的热膨胀系数，计算出梁体的最小不抵触间距，并采取措施保证合理的梁间间距。

参考文献：

[1] 秦艳辉. 曲线连续箱梁横向偏位成因分析[J]. 交通科技，

2017（5）：22-25.

[2] 彭玲丽，吴中鑫，黄少旭. 某大桥桥墩复位施工及施工控

制关键技术研究[J]. 交通科技，2016（5）：21-24，25.

（编辑：赵艳）

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