小半径曲线钢箱梁桥病害成因与加固措施探究

李浩杰

中国葛洲坝集团第一工程有限公司 湖北省宜昌市 443000

摘要：当前小半径曲线钢箱梁桥采取了独柱墩的结构，此类结构自身受力机制较为复杂，主要原因是因为曲率的影响问题，因此在执行施工时，很容易出现弯曲问题，弯曲会产生耦合作用。因此在小半径曲线钢箱梁桥施工过程中出现的各类施工病害主要与传统桥梁道路施工中出现的问题各有不同，并且整体差异性较为明显。基于此本文对小半径曲线钢箱梁桥的病害成因和加固措施进行分析，主要从立交G线匝道桥的实际现场施工情况入手，以此阐述此类桥梁中的各类病害问题，结合病害问题作出细致分析，通过细致分析采取相对应的加固措施，从而提高此类桥梁建设的质量，让其为后续工作提供理论支撑。

关键词：小半径曲线钢箱梁桥；病害成因；加固措施

引言：近年来城市化进程力度逐渐加强，为了满足城市中实际的交通需求，独柱墩曲线桥被推行出来，它与传统的桥梁建设无论是桥型还是施工方面都有一定差异性，并且独柱墩桥梁在建设时也有一定优势。比如说：此类桥梁造型简洁，建筑的高度较低，并且整体桥梁通透感较强，因此也适应各类施工工作，整体施工造价较低，因此此类桥梁施工较有优势，所以在后续施工中才会被广泛应用。但由于此类梁桥施工技术属于较为先进的内容，所以在主梁的曲线上施工难度较大，同时由于钢箱梁自身自重较小问题，很容易出现问题，比如说滑移、脱空、侧翻等等，此类病害容易让其失去应用价值。当前随着此类梁桥大规模使用，其自身病害也造成了各类安全事故，基于在社会方面也造成一定不良影响，所以需要提出解决策略，改善此类问题。

1. 工程概况

当前某个立交G线匝道桥，选择使用了6跨钢箱连续梁桥的方式进行施工，桥梁的跨径参数如下文所述：（24.4+25+2×50+40+32.9）m。桥梁的具体实际情况中，整体结构为上下结构，上部分结构中有六个跨钢箱连续梁桥，每一个钢箱中可以分出3室；而下部分结构采用了圆柱形高墩进行支撑，后续施工还结合了钻孔灌注桩技术。当前此工程建设时，桥跨度在八十五米半径的平面曲线上进行施工，其中还有部分跨桥半径是在两千米的曲线上。其中桥面横纵波比例如下：百分之一到百分之三，百分之零点五到百分之二，横纵波是由钢箱梁的顶板自身形成。此桥梁的在建设过程中，涉及到的一个跨边和一个次跨边均为高度梁，其余每个跨均为等高度梁，每一个梁的高度范围在一米到两米之间，并且每一个高度之间形成了抛物线的状态，因此此类空间所形成的内容我们将其定义为钢结构曲线^[1]。

2. 桥梁病害类型和成因

1. 梁体位移

在施工结束之后，相关检测人员需要对现场施工实际情况进行分化，其中经过实地勘测我们发现，多个梁体发生了严重位移问题，具体位移情况如表一所示。针对表一实际情况，我们看出梁体位移情况发生在G17桥墩处，并且在位移的桥墩中还发现，位移的最长具体为十一厘米，此个数值发生在G15桥墩上，而且位移量在7.5cm左右；其中最大扭矩向外旋转了1.37°，发生扭矩问题的桥梁墩是G15。造成此类现象的主要原因是底座受力问题，其次是温度问题引起的位移，最后是离心力问题的影响问题。

表1位移情况

桩号	切向位移	径向位移	扭转位移
G13	0	0	0
G14	5	4	1.2
G15	7.5	6.5	1.37
G16	0	0	1
G17	2	11	0.8
G18	0	0	0
G19	0	0	0

（二）支座问题

在各个桥墩发生位移病害后，每一个桥墩的底座也会出现问题，尤其是变形和脱空问题较为严重，每一个桥墩由于自身位移情况各有不同，所以病害问题强度差异性较大。本次施工工作中只有G13和G19支座发生了脱空现象，而G14、G15和G18桥墩支座部分则出现了变形问题，并且变形情况较为严重。具体内容如图1和图2所示。造成支座问题的主要原因是位移，位移还会造成伸缩缝问题。

图1脱空现象

图1

变形问题

2. 墩柱倾斜

为了测量墩柱的倾斜情况，相关测量人员需要在桥墩上布置相应的测点，并且在布置测点的过程中还需结合垂线法和全站仪对其自身垂直度进行测量，将原有的垂直度绘制成为表格，为后续桥墩出现倾斜情况时，可以作出对比，并且提高整体测量结果的准确性。具体测量结果如表二所示。在表2中我们可以看出，垂线法和全站仪对其桥墩进行测量后，二者之间的平均值则是桥墩整体的倾斜量。其中各类位移中数值最大均发生在G16桥墩。造成此类病害的主要原因是施工质量问题，其次是负荷问题，以此导致了桥墩倾斜问题^[2]。

表2测量结果

桩号	垂线法		全站仪
	切向位移	径向位移	切向位移	径向位移
G13	9	19	10	17
G14	9	32	13	30
G15	8	34	6	35
G16	58	49	60	46
G17	8	6	7	10
G18	15	31	12	35
G19	49	29	46	27

3. 安全系数问题

桥墩的安全系数要结合设计图纸和实际的地质情况进行分析，其中桩基的承载力由地质情况决定，基于此对其做出复核工作时，需要结合以上的内容进行复核。复核的结果具体如表三所示。在表三当中桩基的承载力具体安全系数范围在1.01～1.46之间，虽然承载能力满足了实际建设需求，但是实际的安全系数并未超出相应比值太多，因此安全问题需要得到重视。安全系数问题主要发生原因是荷载等级不匹配，以此造成大荷载从而降低安全系数。

表3安全系数

桩号	具体承载能力	设计承载能力	安全系数
G14	3511	2864	1.2
G15	3511	3044	1.1
G16	4954	3388	1.4
G17	3511	3137	1.1
G18	3511	3474	1.0

（四）裂缝问题和伸缩缝问题

在发生位移后，桥梁建设中的各个桥墩都出现了裂缝问题，并且裂缝位置一般都发生在桥墩的内侧，其中十五号桥墩发生裂缝的问题较为严重，深度达到五毫米左右，其中位移问题还会影响伸缩缝的破坏。具体情况如图3所示。

图3伸缩缝破坏

3. 加固维修措施

1. 复位和更换

对于此类桥梁而言，造成梁体变形或者错位现象的原因较为复杂，通过上述表格也发现，其中有三个方向的并且不均匀的变形和错位现象，所以当前修复工作极为重要，具体维修步骤如下文所述：首先需要提高梁体，并且其平移，在调整至相应的坡度，更换支座后直接落梁即可。

2. 制作系统重新布置

当前此类工程采用的是单支座，只有两部分采用的双支座。在修复中，相关修复人员需要先清除破损支座，并且将所有单支座全部改为双支座，此操作主要目的是为了提高整体安全系数。具体方案如下文所述：方案一，在发生问题的墩柱上钻孔，从中安装钢承托，在一定基础之上也算是增加了一个小型钢盖梁。方案二：依旧是在墩柱上进行桩孔，并且在其中加入钢筋，后续结合浇筑，并且将梁上的支座改为双支座，提高整体承重能力。并且为了保证其紧密度，还需结合应力筋进行工作。方案三：在钻孔植筋之后，加大墩柱的尺寸，增加支座，提高自身功能

^[3]。

3. 桩基加固

针对当前桩基承载力安全系数问题，相关维修人员需要先从安全系数问题入手，由于安全系数富余较少，所以结合实际情况提出了两个维修方案，以此为桩基提供足够的承载力，满足实际其实际需求。具体方案如下文所述：

方案1：相关维修人员选择了锚杆静压桩加固方法。锚杆静压桩加固主要是两个元素的组合，其中通过锚杆和静力压桩二者之间的融合物在与桩基相结合，使其达到相应的承载力。其中桩基加固承重台和结构之间形成作用力，在通过相应设备将其完全植入到土地之中，后期使用静力压桩将其连接成为主体，让其达到相应的荷载能力，最终达到减少沉降的目的。此类加固方式在施工时对于空间的要求较小，并且在实际施工中对于桩基的破坏力度较弱，整体优势较强。

方案2：维修人员选择了增补桩基加固方法。此方法是在原有的桩基旁再次增添承台，或者新增相同系数的承台。让承台与桩基本身相结合，使其形成新的桩基，以此提高稳固性和安全系数。在此过程中为了确保加固的效果，新增桩基应该提前预埋地下管，以此降低阻力。基于此为了提高荷载力，相关维修人员在新增承台后，需要将承台控制在可控范围内，因此需要设置钎钉。此类维修工作也可以选择植筋法进行承台的连接工作，植入的钢筋主要目的是为了承接和传导剪力，其中新旧承台二者之间的有机结合，即可达到更改尺寸的目的。

结论：综上所述，由于小半径曲线钢箱梁桥在建设时很容易出现差错，每一类差错都会引起整体质量，因此后期需要高度重视维修工作，维修工作需要结合具体病害具体改善。

参考文献：

[1]孙全胜,高红帅.小半径曲线钢箱梁桥病害成因与加固措施研究[J].市政技术,2019,31(05):49-53.

[2]刘桂宾,胡克寿,张立祥.大跨度连续刚构桥典型病害成因分析及应对措施[J].科技创业月刊,2019(04):151-152.

[3]杨海峰.石太高速公路甘陶河特大桥病害检测及加固设计[J].交通标准化,2019(04):153-155.