防止弯箱梁桥侧向“爬移”的对策与措施分析

防止弯箱梁桥侧向“爬移”的对策与措施分析

胡雪峰

佛山市铁路投资建设集团有限公司广东佛山15015581196

摘要：本文在分析弯箱梁桥产生侧向“爬移”现象的机理基础上，从设计和维护两个方面对防止弯箱梁桥侧向“爬移”的相关对策与措施进行了分析，为该类工程的设计和维护提供参考及借鉴。

关键词：弯箱梁；侧向“爬移”；支承；设计构造；预防措施

近年来由于设计不妥和养护不当等原因，弯箱梁桥的侧向异常位移病害日趋严重。在各种不利的因素下，梁体首先产生相对于墩台的相对侧向位移，而已经产生的相对位移不能完全及时地恢复，以此长期累积，达到临界点后梁体突然横向失稳，形成侧向“爬移”现象。弯箱梁桥产生侧向“爬移”的原因非常多，机理也很复杂，本文从设计和维护两个方面对防止弯箱梁桥侧向“爬移”的相关对策与措施进行分析，从而为该类工程的设计和维护提供参考及借鉴。

一、设计构造方面

1.1选择合理的支承布置

弯梁桥与直梁桥相比，受力的最大特点在于：一是结构要承受较大的扭矩；二是在外荷载作用下结构要产生较大的侧向变形和扭转变形。对于前者当恒载扭矩所占的比重较大时，一般可以通过设置支座预偏心或增加抗扭支承来减少扭矩控制值。而对于后者，则要通过对结构的横向进行有效的约束来限制其变形的大小，同时又要保证不会因为约束过刚而产生很大的水平支反力，对墩柱受力不利。因此选择合理的支承布置主要包括两个方面，即上下部结构合理匹配（合理的支承体系）以及选择合理的支承约束条件（支座类型的合理匹配）。

⑴上下部结构合理匹配

目前连续弯箱梁桥常采用的支承体系有独墩点铰支承、独墩点铰-固结混合支承、全抗扭支承及独墩点铰-抗扭混合支承4种支承体系。每一种体系各有利弊，应根据联长大小、曲率半径、桥面宽度、下部构造、跨径大小以及其它限制条件综合考虑进行设计。全抗扭支承体系和独墩点铰-抗扭混合支承体系使用范围较广，大曲率半径和小曲率半径都可以采用，为了节约桥下空间在个别桥墩或者全部桥墩采用独柱双支座的形式，取得良好的效果。

1.3其它预防措施

⑴加大支座间距

一般弯箱梁桥的梁端支座反力表现出最不均匀,在恒载、预应力作用、日照温差以及车辆的偏心行驶综合影响下,梁端内侧支座容易出现脱空现象,对于独墩点铰支承体系和独墩点铰-固结混合支承体系的弯箱梁桥更是如此，而支座脱空不仅会使弯箱梁桥的扭转效应更加显著，而且在弯箱梁桥出现“爬移”现象的过程当中起着重要作用,因此设计时应尽量避免。而加大梁端的支座间距是一种非常有效的方法，但有时箱梁底板的宽度有限会限制梁端支座间距的设置。

因此,对于曲率半径较小的弯箱梁桥在梁端支座的处理上可以采取一些特殊的处理措施,即在端部加宽梁体的底部宽度,把外侧支座向外侧进行了偏移,如图4所示,这样比较好地控制了梁端双支座竖向支反力的均衡性,避免单个支座出现竖向负反力即脱空现象。另外,在梁体端部采用这种措施,还可以增强端部梁体的抗扭能力。

⑶采用侧向限位措施

连续弯箱梁要产生“爬移”，关键是在各种不利的因素下，梁体首先要产生相对于墩台的不可恢复的相对侧向位移。因此，为了阻止弯箱梁桥产生“爬移”常常在支座布置时设置较多的单向活动支座或者固定支座或者直接采用墩、梁固结，利用桥墩的刚度来约束并协调梁体的侧向位移，防止弯箱梁产生较大的相对于墩台的相对位移。但过多的横向约束必然引起支座的平面内支反力，下部结构也会因此而增加横桥向弯矩。所以，当弯箱梁桥下部结构较刚时个别桥墩(台)特别梁端部往往采用多向活动支座（包括双向活动盆式橡胶支座、聚四氟乙烯滑板式橡胶支座和普通橡胶支座）。而为了防止弯箱梁产生较大的相对于墩台的累加位移，可以采用如图5所示的限位措施。即竖向支承的支座均采用多向活动支座，另外在箱梁体腹板与防震挡块之间设置弹性侧向限位支承，此处的弹性侧向限位支承采用的是把橡胶支座竖向设置。这种在桥台或较矮桥墩处设置弹性侧向限位支承，不仅能够降低横桥向的推力，也可使得两端的梁体在横桥向能够协调变形，避免出现平面内位移集中到桥跨一端而造成该处平面内位移过大的现象。

二、维护方面

对于弯箱梁桥“爬移”问题，在维护方面可以从下面几个方面着手。

⑴加强巡查及日常养护

对于弯箱梁桥的侧向位移问题主要注意检查梁体与桥梁是否产生相对位移，侧向挡块与梁体是否严重发生挤压或者破坏，桥墩是否出现裂缝，另外就是重点检查支座和梁端伸缩缝的情况。对桥梁橡胶支座主要进行以下几个方面的检查：

①橡胶支座是否老化、变形、脱空，位置是否正确；

②活动支座是否灵活，实际位移是否正确；

③是否有因滑动面、滚动面夹杂尘埃和异物，以及防水装置和排水装置等的缺陷而产生的漏水、溢水等。

伸缩缝设置于梁端构造较弱部位，因直接承受车辆的反复荷载，故最易遭受破坏。随着交通量的增大，重车增多，这些老的伸缩缝装置的破坏逐渐增多。这不仅妨碍行驶性能，而且会发展到引起结构本身的破坏。各种伸缩缝装置一般具有的缺陷往往表现在伸缩缝本身的破坏损伤、锚固件损坏、接头周围部位后铺筑料的剥落、凹凸不平等等，这些缺陷也成为伸缩缝处漏水的原因，从而加速支座和结构本身的恶化。

⑵加强对运营桥梁结构的检测与监测

任何建筑结构其病害的产生到最终的破坏都有一个从量变到质变的过程，桥梁结构也不例外。由于各种原因，桥梁可能存在先天缺陷，桥梁使用过程中经常处于满载甚至超载状态，部分上世纪九十年代初或之前竣工的旧桥已经进入中修或大修周期，城市桥梁的总体情况存在一定的安全隐患。除加强巡查及日常养护外，另外还通过定期或不定期地对桥梁各部分进行监测与检测，就可以及时捕捉桥梁变化的有关信息，在此基础上对这些信息进行分析研究，供管理部门判断其安全运营状况。

⑶避免箱梁两侧产生过大的温差

横向温差对弯箱梁桥的侧向位移影响最大，因此应当尽量避免箱梁两侧产生过大的温差。对此有时可采取一些人为措施，例如增设遮阳板，减小太阳日照的影响。

⑷释放积聚的能量

弯箱梁桥侧向滑动或者翻转都是属于失稳破坏，即梁体瞬间失去平衡，本质上是一种能量的释放。因此在对弯梁桥的巡查时如发现梁体有较大的相对墩台的侧向位移，应及时采用措施进行复位，释放梁体积聚的能量。

⑷设定预警值

目前针对弯箱梁桥的侧向位移的限制值规范还没有相关的规定。因此应加强对预警值的研究，建议采用按最不利荷载组合计算出来的侧向位移和相对墩台的侧向位移与联长的比值[]和[]两个指标来作为限制值。

参考文献

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