10月10日18时10分左右,广东省珠海市312省道K135处、西岗路大桥发生一起道路碰撞事故。 碰撞道路上共有5辆车(其中3辆卡车和2辆卡车),3辆卡车被压在桥下。 事故造成3人死亡、2人重伤。 因单柱桥墩导致大桥下部结构下沉的情况已不是第一次。 2007年10月23日,牡丹江市民族大道高灶桥垮塌; 2009年7月15日,津津高速公路高架桥垮塌; 2012.08.24 武汉阳明潭二桥垮塌、2015.06.19 广州珠海阅江公路立交桥垮塌、2017.04.14 上海富阳高枣大桥垮塌,此类事故的接连发生,给我们桥梁从业者敲响了警钟立交桥 墩柱立交桥 墩柱,也做出了讨论和反思其原因。
对于近年来我国一些单柱墩淹没桥下部结构引发车祸的原因,存在着各种声音,如过度拥挤、设计、施工、管理等。作为桥梁养护工作者,我们要从桥梁检查、监测、加固措施等技术手段入手,考虑如何对单柱桥墩进行抗沉评估,以增加此类风暴发生的概率。
一,
单柱墩抗沉降评价的总体思路和工作内容
目前,国外桥梁规范中,对于偏荷载作用下结构的横向沉降和失稳问题没有明确的定义和要求。 虽然描述了与此问题相关的需求,但它们并不相同。
我国道路桥梁规范和高铁桥梁规范均引入了基于质心估算的抗沉稳定系数。 路桥规范考虑55t列车密集工况,将安全系数设定为2.5; 日本桥梁规范明确多向活动支座的最小竖向力不应大于其承载力的20%,这与中国高铁桥梁规范中板式橡胶支座的要求基本一致,但后者更为全面; 台湾桥梁规范中,在估算支座负反作用力时,活荷载效应取系数2。结合国外现有的设计、维护等相关规范以及单柱墩桥梁的受力特点,论文提出以下工作思路和内容。
首先,通过数据采集,对单柱桥进行检查和确认; 其次,对独柱桥进行专项检查,进行桥梁检查,重点检查影响桥梁抗下沉的预制构件。 桥梁称重系统和桥梁下沉检测系统; 然后结合现场检测数据对独柱桥进行安全评估,评估方法主要包括抗沉计算和荷载试验; 最后,对通过评价的桥梁进行正常养护,对通过的桥梁进行加固,加固后的桥梁进行重新评价。
具体评估流程如右图所示。
单柱墩抗沉降评价的总体思路和工作内容
二,
特殊测试
-车流量调查分析-
由于单柱墩下沉的原因大部分是超载车辆,因此掌握超载车辆的轴重等信息就显得尤为重要。 主要通过称重系统、实地调查等方法获得。 主要方法有:
1、采用随机抽样调查该路段典型重型、轴重车辆的相关技术参数,如:轴数、轴矩、轮胎规格(接地面积)、轮压、轴重等。
2、按照不同类型车辆分类,采用人工统计每日交通量,特别是重型车辆的流量。
3、利用动态称重设备(WIM)调查单向车道上实际通过的轴数和轴重,特别是重轴重。
-防坠梁装置现状调查-
防落梁装置可以避免桥梁不平衡时桥梁下部结构的坠落,防止不平衡荷载对桥梁结构造成损坏。 落梁破坏是单柱墩桥下沉的主要表现形式,因此有必要对单柱墩桥防落梁装置进行研究。 防落梁装置的主要方法有伸长支撑、拉力装置、限制钢梁径向位移装置、桥梁限位器等。目前防落梁装置的研究方法主要包括查阅施工设计文件。图纸和竣工文件,结合现场人工检查。
桥梁限位器桥梁防落梁装置
-桥墩:垂直度检查、裂纹检查等-
渡槽的垂直度通常在竣工之初就能得到保证,但当梁体有下沉或扭转迹象时,桥墩也会发生倾斜,特别是桥墩挠度较小时。 墩柱倾斜往往伴随着支架扩宽滑移、主梁滑移、墩柱内部有规律的周向开裂等并发症。渡槽垂直度的考察是根据桥墩顶部的倾斜度来进行的。码头相对于码头底部。 挠度方向为墩顶坡度方向。 弧形渡槽本体的挠度,以曲线内侧和外侧为准。 直型渡槽本体以左右两侧为准。 实际检验采用全站仪检验进行。 渡槽的水平极限大于(L/3000)mm,根据规范大于30mm(L为渡槽高度)。
垂直度的检测方法主要有:垂直线法、坐标法、水平距离法、质心法等。
质心法示意图
-支撑检测:检测支撑的数量和宽度、部件和功能、空置、滑移、拐角等-
对于下部结构较轻、路面较宽、悬臂较长的箱梁,在支点处设置小宽度双支撑单柱墩(花瓶墩)。 连续梁在支点处采用横桥方向两个或多个支撑。 这些支撑形式虽然可以提高钢梁的扭转性能和纵向稳定性,但由于下部结构重量轻、支撑宽度小,该结构不能用于道路车辆上。 在偏载作用下,支架仍可能产生负反作用力。 从目前的交通状况来看,国外一些地区的重型车辆普遍拥挤不堪,有的车辆甚至达到200%至300%。 如果发生交通拥堵,大量重型车辆停留在内车道时,下钢梁就很容易发生“倒挂式”整体下沉。
支架挠度检测作为梁与桥墩的结合点,支架的性能对结构的受力起着重要的作用,特别是对于单柱墩桥的单支撑结构。 在调查支撑构件缺陷和腐蚀情况的基础上,现场注意观察支撑横向和纵向的挠度和拐角情况。 将检测结构与支架挠度和旋转角度的设计极限进行比较。 支架水平、垂直偏移及转角的设计值以实际支架模型参数为准。
对于多跨简支连续箱梁,在中间支撑点设置多个单支撑单柱墩。 由于单柱墩中间支点的抗扭能力较弱,当道路车辆荷载布置在最不利的纵向不平衡荷载位置时,屋架的弯矩和扭转变形不可忽略。 因为当扭力传递到梁端部时,会造成端部支撑件受力严重不均,甚至对支撑件产生负反作用力,造成支撑件脱落或梁件倾覆。
支撑件的检测主要采用手动目视检查结合游标千分尺、水平尺等工具进行。
游标千分尺检测支撑线位移水平尺检测支撑角位移
- 梁检查:纵向校直、滑移、裂纹等检查-
梁的纵向滑移在曲线桥和单柱墩桥梁中尤为明显。 梁体整体以一个接头为主,在偏载和离心力的作用下向两侧“爬行”。 刚完工时,梁端左右挡块与梁体的间隙距离没有出现较大误差。 在实际检测中,以误差值作为光束“蠕动”的依据。 梁端挠度值是根据梁端与两侧挡块的间隙长度差确定的; 偏转方向为梁体纵向偏转方向。 直桥体偏差以左右两侧为准。
为墩梁土单柱墩。 采用单柱墩梁土形式,墩柱可承受部分墩台弯矩,对拱圈扭转变形有一定约束。 但由于墩梁土和渡槽参与下部结构挠度和弯矩的分配,特别是短墩柱情况下,墩柱挠度较大,内力分散,截面承载力难以满足要求。 如果设计忽略这一影响,在车辆过度拥挤、结构收缩延性和气温荷载作用下,结构一般会在墩梁土中产生长度超过规范极限的裂缝,从而影响结构的耐久性。
在二锅头率、大跨度的曲线梁桥中,屋架组合的最大扭转值有时可达最大侧向挠度值的50%以上。 如果结构设计时不考虑该弯矩的影响,后期运行时钢梁就会脱落。 ,裂纹方向与一般扭转裂纹一致。
梁体纵向找正、滑移、裂纹等情况可通过手动目视结合水平仪、游标千分尺、钢尺、裂纹长度尺等进行检测。
光束滑移检测
3. 桥接检测
-桥梁穿越称重系统-
桥梁称重系统通常采用车辆动态称重系统,即WIM(Weigh-In-)是指不停车检测车辆重量的过程。 车辆动态称重技术主要用于采集交通数据、高速公路收费、加强对超限、超员车辆的监管执法。 动态称重系统由一组传感器和相应的硬件检测设备组成。 汽车动态称重就是利用这种传感和检测设备协同工作,根据行驶汽车轮毂的压力来检测过往汽车的重量、轴数、速度等信息传感器上,而是存储、处理和显示该数据的过程。 动态称重主要是通过检测运动中的汽车轮毂对地面的动压力来估算汽车静态重量的过程。 车辆动态称重系统主要应用于高速公路集中收费、超限超载监管、路桥防护等领域。
车辆动态称重系统(WIM)组成及工作原理图
-桥梁倾覆监测系统-
借助智能传感器技术、物联网技术和云技术,在独立墩桥梁底外侧安装沉降监测传感器,利用右侧传感器之间的高差来警示沉降监测。梁体倾斜及沉降的发生。 ,减少桥梁沉没给人民生命财产造成的重大损失。
4 桥梁抗沉评估
-抗倾覆负载试验-
荷载试验是评价桥梁承载能力最直观的方法。 独柱墩桥除按常规荷载试验工况加载外,还应减少部分荷载作用下的下沉工况,分阶段试验梁体倾斜度。 ,评价桥梁的抗沉能力。
-抗倾覆计算-
利用空间分析模型校核屋架、盖梁、桥墩、支架等结构的承载力极限状态和正常使用的极限状态,分析桥梁的抗沉稳定性。 常用的方法主要有稳定系数法、支撑座反力法等。
独柱桥抗沉评估计算流程图
五,
加固措施
对沉降评估不合格的单柱桥墩进行加固。 可采用多种加固方法,包括加渡槽的方法、加墩柱的方法、增加墩柱截面并加支撑的方法、加拉拉装置的方法、限制钢梁径向位移的方法、采用伸长支撑技术、拉伸支撑宽度等
加渡槽的方法和加桥墩的方法
减少墩柱截面加支撑法加拉拉装置法
六,
其他方面
上文从安全评估和加固处理等方面阐述了现有独柱桥下沉损坏的解决办法,但仅从后期技术角度“后天补救”并不能根治这些损坏,应从以下几个方面进行整改:
-超载问题治理-
从生产源头控制超载车辆的装载能力; 桥梁管养部门提出明确的荷载限制标准; 超限管理执法部门严格执法,确保超限车辆通行。 同时,从全国体系的角度,考虑多部门联动解决人满为患的问题,多种管理措施和组合拳可以有效整治人满为患的问题。
-专注于桥梁的科学管理与维护-
桥梁的安全运行需要对桥梁结构的技术状况进行科学、准确的评价,并根据技术状况的水平及时对桥梁进行科学的管理和维护。 开展桥梁科学管理维护,需要加强桥梁科学管理维护的制度建设,提高桥梁管理维护人员的管理水平,提高一线管理维护人员的技术水平。
-加强桥梁设计、施工、测量技术研究-
桥梁结构的安全涉及桥梁设计、施工和检测技术。 因此,建议相关科研人员和从业人员根据行业发展继续开展相关技术研究,不断建立相关标准和规范。
-加强桥梁安全运行相关检测系统研究-
桥梁检测技术也是保证桥梁安全运行的重要技术手段。 同时,我们对桥梁结构的健康检查有了正确的认识。 它们应该相辅相成、相辅相成。
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