如何挽救独柱墩匝道桥临界倾覆

2011年4月某日有人突然发现，施工中的某市高架桥（图1），四孔一联预应力单箱匝道桥向外侧倾斜，两端双支座桥墩的内侧支座脱空4cm，中间三个独柱墩橡胶支座严重偏载变形，但尚未脱空（图2）。桥面两侧护栏模板已架设，外侧护栏混凝土浇筑结束。匝道桥内侧翼板与主桥翼板之间空隙只有2cm，匝道桥内侧护栏模板插在两个翼板之间，紧贴在主车道桥翼板、混凝土护栏外侧，约束匝道桥倾斜，尚无法判断箱梁倾斜是否会继续发展。

图 1.匝道桥总体计算简图

图2.匝道倾斜状况图

　　1． 快速判断倾斜原因
　　立即用结构力学方法判断所处状态，计算图示如图3，计算结果如表1。计算结果表明端部内侧支座出现负反力，结构已经入临界状态，确认箱梁匝道倾斜桥是由于护栏偏载造成的。

表1.支座反力计算表本文来自

图3.支座反力计算简图 图4.支座模型

　　2.快速判断倾斜是否会继续发展
　　因为结构力学方法只能判断临界状态，不能判断倾斜位移是否中止，需要另行处理。立即临时编制了一个考虑橡胶支座弹性变形的有限单元法计算程序，把橡胶支座当做温克尔弹性地基，逐次施加护栏荷载，找出倾斜状态发展全过程。

　　因为这是外部平衡问题，箱梁采用弗拉索夫刚性横截面假定，只采用了四个梁单元。

　　考虑到中墩橡胶支座面积较大，分成两块计算；端墩橡胶支座较小，分隔较远，不再分割（图4）。实际上应该把橡胶支座分成很多小块，更加精确（图5）。因当时情况紧急，没有时间精细划分。

　　纵向预应力和护栏荷载加在刚臂上。逐孔施加混凝土护栏浇筑荷载，加载过程中发现负反力，立即解除约束，继续加载（图6），直到加载结束。

　　计算过程中输出支座反力见表2，最终桥梁竖向位移见图7。端桥墩内侧支座脱空4.211cm，外侧支座下压0.7249cm；中墩截面内侧翼板端部内侧上翘7.309cm，外侧下压8.531cm。
　　结果与现场情况基本相符，说明桥梁处于稳定状态，内侧主桥摩阻力不足以阻止匝道桥旋转。

图5.支座精确细分图 图6. 支座解除步骤

　　3.处理措施及后续工作
　　1．立即在匝道桥桥面内侧靠近护栏模板处均布压沙袋100吨，同时清除主桥和匝道桥翼板之间的填塞物，让匝道桥能自由回倾。随着加载，当晚桥梁就归位。检查桥梁无病害以后次日再浇筑内侧护栏，同时在相应位置卸除沙袋。

　　2．根据计算的中墩倾斜位移可以计算出支座倾斜偏角（图8），α=0.0187弧度，小于支座产品容许的0.02弧度，暂时可以不更换支座。

　　3．建议设计单位采用更精细的计算模式检验全桥，包括下部构造。

　　4．建议用3辆150吨超常规重车偏载复核一联四跨匝道桥的倾覆稳定性。

　　5．建议匝道桥入口设2.5m限高闸门，通车初期派专人严看死守。后来市交 警出台了重车上桥罚6分、同时罚500元的规定。

　　由于采用了快速分析计算，处理思路清晰，整个事件处理不到一天，工程按时交付使用至今。

图7.计算输出位移图 图8.支座变形角

表2. 逐孔浇注护栏迭代计算输出表（单位：吨）

注：（1）II、III、VI、V号中墩的支座号是指分割成左右两块的编号；
　　（2）浇注第3、4孔护栏时反力出现负值后，作脱空处理。

表3. 中墩外力表

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