鐵路車站大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋運(yùn)營安全性評(píng)估

1下部結(jié)構(gòu)與病害分析為了提高4號(hào)線的可訪問性能力，鐵路部門將增加4號(hào)線。4號(hào)線與原1和2號(hào)線之間的中心距離為8m。相對(duì)位置如圖1所示。其中1、2號(hào)線為準(zhǔn)高速線,修建于20世紀(jì)90年代初,在K45+700處為雙線鐵路橋。橋跨布置為7×16m+67×10m+94×8m,全橋長1636.44m。上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁,下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩、T型臺(tái),鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。8m、10m跨采用雙柱墩,承臺(tái)與帽梁合一,基礎(chǔ)采用直徑1.0m的鉆孔樁。典型橫斷面圖見圖2。新建4號(hào)線基礎(chǔ)下有厚度0.5～15.0m的軟土層,設(shè)計(jì)對(duì)4號(hào)線軟土地基采用注漿法進(jìn)行加固。在對(duì)應(yīng)于1、2號(hào)線64#墩位置附近區(qū)域的試驗(yàn)段采用鋼花管注漿加固過程中發(fā)現(xiàn),1、2號(hào)線63#～66#墩右側(cè)墩柱外側(cè)帽梁下均有環(huán)向裂紋。最大寬度裂縫為1號(hào)線64#墩外側(cè)墩柱的環(huán)向裂縫(見圖3),最大寬度達(dá)0.4mm。同時(shí)1、2號(hào)線線路中心線均向遠(yuǎn)離4號(hào)線方向產(chǎn)生橫向位移,實(shí)測線橋相對(duì)偏移量最大值位于64#墩頂,該位置1號(hào)線軌道偏移量大106.5mm,超出了《鐵路橋梁檢定規(guī)范》限值70mm。結(jié)構(gòu)產(chǎn)生病害的主要原因是4號(hào)線軟基加固造成土體側(cè)向壓力驟增,對(duì)1、2號(hào)線基礎(chǔ)產(chǎn)生了擠推力,從而造成1、2號(hào)線墩柱開裂、線路出現(xiàn)偏位。鑒于此,從樁柱完整性檢測、列車通行狀態(tài)下結(jié)構(gòu)響應(yīng)檢測、結(jié)構(gòu)受力檢算三個(gè)方面開展了結(jié)構(gòu)運(yùn)營安全性評(píng)估工作。2樁長施工對(duì)樁身及樁身的影響采用低應(yīng)變法對(duì)墩柱完整性進(jìn)行了測試,通過對(duì)比分析方法對(duì)樁柱的完整性進(jìn)行評(píng)估。具體測試方法是將傳感器放置于帽梁頂及在墩柱側(cè)面鑿出的布置測點(diǎn)用的槽位處,然后通過力棒進(jìn)行激勵(lì),見圖4、圖5。通過對(duì)比開裂橋墩和未開裂橋墩的波形,結(jié)合竣工圖紙中樁長資料對(duì)聲時(shí)、波的傳播特性等參數(shù)的分析,扣除帽梁及開裂墩柱實(shí)測波段的影響,目的是判斷4號(hào)線施工是否對(duì)1、2號(hào)線的樁基礎(chǔ)帶來損傷。測試及評(píng)定時(shí),選取受施工影響很小的墩柱(61#墩、69#墩)作為對(duì)比樁柱,先對(duì)同一墩的兩個(gè)樁柱的測試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,然后與對(duì)比樁柱進(jìn)行比較,綜合分析實(shí)測波形情況及樁柱混凝土的波速,對(duì)樁柱的完整性進(jìn)行評(píng)估。各樁柱測試結(jié)果見表1。由表1可知,開裂墩柱樁基與未開裂墩柱樁基的波形及波速參數(shù)相比差異不明顯,說明4號(hào)線施工對(duì)1、2線下部結(jié)構(gòu)的影響主要集中表現(xiàn)在墩柱開裂,對(duì)原樁基影響甚微。多數(shù)樁身應(yīng)力波波形中樁底反射波形較為明顯,樁身混凝土應(yīng)力波波速基本正常,表明各樁身完整性基本良好。后對(duì)有缺陷信號(hào)的部位進(jìn)行了開挖檢查,發(fā)現(xiàn)樁身混凝土表觀質(zhì)量較差,是原施工工藝控制不良所致。3橫向強(qiáng)迫振動(dòng)特性按照《鐵路橋梁檢定規(guī)范》中橋梁運(yùn)行性能的評(píng)價(jià)方法,主要測試橋梁的橫向振動(dòng),測試內(nèi)容如下:1)運(yùn)營狀態(tài)下62#～67#墩墩頂橫向強(qiáng)迫振動(dòng)特性,同時(shí)選擇2個(gè)沒有出現(xiàn)病害的墩進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn);2)運(yùn)營狀態(tài)下63#～66#跨梁體的強(qiáng)迫振動(dòng)特性。圖6～圖9給出了部分實(shí)測結(jié)果。從實(shí)測分析來看,橋梁的橫向振動(dòng)幅值都在文獻(xiàn)的安全限值范圍內(nèi)。開裂橋墩與正常橋墩的振動(dòng)大小和規(guī)律幾乎一致,振動(dòng)波形和頻譜特征正常,表明裂縫還沒有影響到橋墩和橋梁的整體工作狀態(tài)。橋梁的狀態(tài)滿足準(zhǔn)高速列車的安全運(yùn)營。4結(jié)構(gòu)驗(yàn)算的內(nèi)容為合理評(píng)定線橋偏位對(duì)結(jié)構(gòu)受力的影響,選取直線段8m梁和曲線段10m梁各一孔進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗(yàn)算。線橋偏位按11cm、6cm兩種考慮,作為對(duì)比,還將對(duì)線橋零偏位時(shí)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算。主要計(jì)算內(nèi)容如下:1)結(jié)構(gòu)在主力作用下的正截面強(qiáng)度驗(yàn)算;2)結(jié)構(gòu)在運(yùn)營階段的截面抗裂性驗(yàn)算;3)結(jié)構(gòu)在運(yùn)營階段的剛度驗(yàn)算。采用橋梁博士和MIDASCivil兩種軟件對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了計(jì)算復(fù)核,計(jì)算模型分別見10、圖11。驗(yàn)算結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)正常,強(qiáng)度、抗裂性和剛度都基本上能滿足《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB10002.3—99)的要求。由于線橋偏位的影響,局部構(gòu)件抗彎強(qiáng)度安全系數(shù)略低于規(guī)范要求,且截面受拉區(qū)出現(xiàn)了較小的拉應(yīng)力,但不致對(duì)結(jié)構(gòu)的正常運(yùn)營造成大的影響。5大建設(shè)施不再對(duì)1、2號(hào)線影響評(píng)估工作結(jié)果顯示,施工致使準(zhǔn)高速鐵路大橋出現(xiàn)的病害尚不會(huì)危