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摘要：重庆某高速公路部分桥梁出现桥墩偏移情况，针对该高速的相应特征，首先对可能引起桥墩偏移的所有全部因素，逐个进行定性和定量分析，初步确定可能几个原因、对这些主要原因进行综合分析或计算，对这些主要原因进行确认，最后对典型桥梁进行具体分析，得出墩柱倾斜在支座病害（主要是安装不平和失效）的诱因下，较大纵坡使主梁自重产生的水平分力导致，温度力和制动力的逐渐积加剧了倾斜发展。
关键词：高速公路；桥梁；墩柱倾斜；支座失效
中图分类号： U412.36+6 文献标识码： A 文章编号：
Analysis the Reason of Tilted Bridge pier In Chong qing highway
Tong Dawei，Wang Xuebo
由于重庆某高速公路部分桥梁出现桥墩偏移情况，我单位对桥墩偏移以及与之相关的支座及结构性病害进行详细检查、原因分析、分类统计及汇总，结合检测结果，系统对桥梁设计和施工质量进行评估。该高速的桥梁绝大多数为预应力混凝土简支转连续T梁桥，桥梁支座原设计采用板式橡胶支座，后因执行文件由板式橡胶支座变更为盆式橡胶支座。
1桥墩病害综述
1.1桥墩纵向偏位
共有33.27%的桥墩纵向垂直度超过规范限值。从倾斜方向来看，滑动墩多向上坡方向倾斜，固定墩（包含部分滑动支座失效的墩柱）多向下坡方向倾斜，或与支座不平方向产生的水平力方向一致。
1.2桥墩横向偏位
共有18.4%的墩柱横向垂直度超过规范限值，经过分析，发生横桥向倾斜的桥梁均是位于地质复杂，地势陡峭的路段。
2总体分析思路
针对部分桥梁桥墩出现偏移现象，根据本次检查的结果结合高速建设历史情况。对桥墩偏移原因拟采取以下思路进行：
（1）首先对可能引起桥墩偏移的所有全部因素包括桥面纵坡、车辆制动力、混凝土收缩徐变、施工原因（支座病害）、设计缺陷和地质因素等，逐个进行定性和定量分析，初步确定可能引起桥墩偏移的一个或几个原因，同时排除部分因素；
（2）在初步确定一个或几个主要原因后，对这些主要原因进行综合分析或计算，对这些主要原因进行确认，同时确认是否是这些因素综合作用的结果；
（3）最后再以病害比较典型的桥梁进行具体分析，以判断原因与病害之间的吻合情况。
3单个原因初步排查
对可能引起桥墩偏移的所有全部因素包括桥面纵坡（自重）、车辆制动力、混凝土收缩徐变、支座病害和地质因素等，逐个进行定性和定量分析，初步确定可能引起桥墩偏移的一个或几个原因，同时排除部分因素。
3.1纵坡（自重）因素分析
本次检测的桥梁所处的地势陡峭，海拔高差大。由该路段的图纸可知，沿线桥梁均存在不同程度的纵向坡度，最大纵坡达4%。由于桥梁支座水平度差，桥梁纵坡（自重）可能是引起桥梁偏移的主要原因。
通过理论计算，在纵坡下自重分力产生了的偏位与现场实测的较接近，且理论分析和现场实际检测结果的偏位方向十分吻合（均为上坡方向）。因此，在支座安装不平的情况下，上部结构由于纵坡在墩顶产生的水平力是造成墩柱倾斜的主要原因。
3.2活载因素分析
（1）车辆荷载对桥墩水平偏移的影响计算
本次检测的桥梁，设计年份大约在2004~2005年之间，正值新04规范实施，85规范废除之际，查阅相关桥梁竣工图纸部分桥梁是按照85规范的“汽车-20，挂车-120”设计的，部分桥梁是按04规范“公路-Ⅰ 级”设计[1]。通过计算并对结果进行比较分析，该桥在活载下纵向位移量，与该桥桥墩实测最大纵向偏移相差极大。
（3）实际通行车辆与墩柱偏移相关性
通过调取收费站单月份上下行通过的车辆信息。得到桥墩倾斜的桥梁所在路段，上行方向流量都多于下行；而下行方向桥墩倾斜的数量却略多于上行方向。因此，桥墩倾斜和车流量大小之间无明显关联。
综上所述，桥面竖向车辆活载不是导致桥墩纵向倾斜的主要原因。
3.3制动力因素分析
桥上汽车制动力，是车辆在刹车时为克服车辆的惯性力而在路面与车辆之间发生的滑动摩阻力。车辆与路面之间的摩阻系数可达0.5以上，但是刹车常常只限于车队中的一部分车辆，所有并不等于摩阻系数乘全部车辆荷载。规范中规定，当桥涵为一或两车道，制动力按布置在荷载长度内的一行车辆车队总重力的10%计算，但不得小于一辆重车的30%；四车道的汽车制动力按上述规定数值的两倍计算。
通过分析，墩柱的偏移方向与现场实测吻合。因支座不平等原因，在制动力作用消失后也会可能存在一定的残余位移，并逐渐积累。因此，汽车制动力可能是引起墩柱偏移的原因之一。
3.4混凝土材质因素分析
本次对该高速桥梁的上下部结构进行回弹强度进行测量，测试结果表明，所有构件混凝土强度均满足设计要求。通过对桥梁的计算分析，混凝土收缩徐变对墩柱偏移影响远小于实测值，故混凝土收缩徐变不是引桥墩柱倾斜的原因。
3.5地质（滑坡）因素分析
（1）该高速地质条件概述[2]
测区地处四川盆地川东平行岭谷区，地形受地质构造控制，背斜成条状中低山，向斜成宽缓丘陵谷地，构造线与山脊一致，呈北北东向展布。部分路段位于北东—南西的条形山方斗山背斜以南齐耀山背斜以北的龙河左岸。该段位于齐耀山背斜北西翼，线路穿越地段以中山为主，山顶高程一般在 1000～1500 m、峡谷低部一般 750～1100 m，相对高差 250～400 m。峡谷呈带状分布，地面坡度在峡谷底部稍緩，局部宽缓，在峡谷上部一般较陡，多在 30°～50°，局部达到 75°，在峡谷两侧时有陡崖，坡度陡，坡顶较平缓。
（2）纵桥向边坡稳定性计算
本次选择部分桥梁所处位置的地质稳定性进行计算分析，研究滑坡对桥墩纵向的影响。本次计算边坡稳定性及桩基所受土压力，从桥梁纵断面图中得到边坡地形，由地质柱状图得到边坡岩土体变化情况。
本次数值模拟采用SRM进行边坡稳定性计算，判断边坡较稳定。桩基竖向位移云图可以看出，桩基在上部荷载作用下，土体与桩基间摩擦力远小于土体-桩基间土体摩擦力，表明桩基与土体连接紧密，未出现较大相对位移。[3]
（4）横桥向边坡稳定性计算
与纵桥向边坡分析基本类似，横桥向桩基与土体连接紧密，未出现较大相对位移。
（5）滑坡导致的墩柱理论偏移方向与实测方向的验证情况
选取偏移较大的13根墩柱进行验证，经过统计可知，有6根理论滑坡方向和实际墩柱偏移方向相反，7根墩柱理论滑坡方向和实际墩柱偏移方向相同。
（6）分析结论
该高速所在路段地质条件复杂，但部分桥梁出现桥墩偏移的位置及方向与地质滑坡无明显相关性，因此地质因素不是造成大量墩柱倾斜的主要原因。
4综合原因分析
通过对纵坡（自重）、活载、混凝土收缩徐变、施工、制动力和地质因素的依次分析排查，从各因素对墩柱偏移的影响大小，以及和现场检测情况的吻合程度等多方面分析。初步认为：
4.1墩柱纵桥向倾斜
由于支座施工质量原因（包含上钢板安装不平、支座失效等），在上部结构恒载作用下，墩顶产生水平分力，其中滑动支座向上坡方向，固定支座向下坡方向，从而造成墩柱倾斜。
在温度及制动力作用下，也会使墩顶承受一定的水平力，当该力与恒载下的水平力一致时，会加剧墩柱的倾斜。当温度及制动力反向或消失时，墩柱却由于受到梁体自重的抑制得不到完全恢复而留有一定的残余位移，周而复始，逐渐累积。
综上所述，在支座病害（主要是安装不平和失效）的诱因下，较大纵坡使主梁自重产生的水平分力导致墩柱出现倾斜，温度力和制动力的逐渐积加剧了倾斜发展。
4.2墩柱横桥向倾斜
由于该高速桥梁多为依山而建，地质条件复杂，查阅相关竣工资料，桥梁竣工说明曾多次提到“该桥址处地形陡峭，地面横坡较陡，坡角约60°，钻孔设备无法运进及安设，故将该桥几排桩基改为按挖孔灌注桩施工”的情况。从现场检测结果来看，该部分桥墩支座并未出现明显的横向挤压情况。因此，初步分析墩柱的横向偏移可能是施工时即存在的。
参考文献：
[1]JTG D62-2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S]
[2]张吉庆．重庆高速公路松散堆积体路堑边坡稳定性分析及处治技术研究[D];重庆交通大学，2009年
作者简介: 仝达伟，男，工程师，硕士，主要负责桥梁检测工作。
关键词：高速公路；桥梁；墩柱倾斜；支座失效
中图分类号： U412.36+6 文献标识码： A 文章编号：
Analysis the Reason of Tilted Bridge pier In Chong qing highway
Tong Dawei，Wang Xuebo
由于重庆某高速公路部分桥梁出现桥墩偏移情况，我单位对桥墩偏移以及与之相关的支座及结构性病害进行详细检查、原因分析、分类统计及汇总，结合检测结果，系统对桥梁设计和施工质量进行评估。该高速的桥梁绝大多数为预应力混凝土简支转连续T梁桥，桥梁支座原设计采用板式橡胶支座，后因执行文件由板式橡胶支座变更为盆式橡胶支座。
1桥墩病害综述
1.1桥墩纵向偏位
共有33.27%的桥墩纵向垂直度超过规范限值。从倾斜方向来看，滑动墩多向上坡方向倾斜，固定墩（包含部分滑动支座失效的墩柱）多向下坡方向倾斜，或与支座不平方向产生的水平力方向一致。
1.2桥墩横向偏位
共有18.4%的墩柱横向垂直度超过规范限值，经过分析，发生横桥向倾斜的桥梁均是位于地质复杂，地势陡峭的路段。
2总体分析思路
针对部分桥梁桥墩出现偏移现象，根据本次检查的结果结合高速建设历史情况。对桥墩偏移原因拟采取以下思路进行：
（1）首先对可能引起桥墩偏移的所有全部因素包括桥面纵坡、车辆制动力、混凝土收缩徐变、施工原因（支座病害）、设计缺陷和地质因素等，逐个进行定性和定量分析，初步确定可能引起桥墩偏移的一个或几个原因，同时排除部分因素；
（2）在初步确定一个或几个主要原因后，对这些主要原因进行综合分析或计算，对这些主要原因进行确认，同时确认是否是这些因素综合作用的结果；
（3）最后再以病害比较典型的桥梁进行具体分析，以判断原因与病害之间的吻合情况。
3单个原因初步排查
对可能引起桥墩偏移的所有全部因素包括桥面纵坡（自重）、车辆制动力、混凝土收缩徐变、支座病害和地质因素等，逐个进行定性和定量分析，初步确定可能引起桥墩偏移的一个或几个原因，同时排除部分因素。
3.1纵坡（自重）因素分析
本次检测的桥梁所处的地势陡峭，海拔高差大。由该路段的图纸可知，沿线桥梁均存在不同程度的纵向坡度，最大纵坡达4%。由于桥梁支座水平度差，桥梁纵坡（自重）可能是引起桥梁偏移的主要原因。
通过理论计算，在纵坡下自重分力产生了的偏位与现场实测的较接近，且理论分析和现场实际检测结果的偏位方向十分吻合（均为上坡方向）。因此，在支座安装不平的情况下，上部结构由于纵坡在墩顶产生的水平力是造成墩柱倾斜的主要原因。
3.2活载因素分析
（1）车辆荷载对桥墩水平偏移的影响计算
本次检测的桥梁，设计年份大约在2004~2005年之间，正值新04规范实施，85规范废除之际，查阅相关桥梁竣工图纸部分桥梁是按照85规范的“汽车-20，挂车-120”设计的，部分桥梁是按04规范“公路-Ⅰ 级”设计[1]。通过计算并对结果进行比较分析，该桥在活载下纵向位移量，与该桥桥墩实测最大纵向偏移相差极大。
（3）实际通行车辆与墩柱偏移相关性
通过调取收费站单月份上下行通过的车辆信息。得到桥墩倾斜的桥梁所在路段，上行方向流量都多于下行；而下行方向桥墩倾斜的数量却略多于上行方向。因此，桥墩倾斜和车流量大小之间无明显关联。
综上所述，桥面竖向车辆活载不是导致桥墩纵向倾斜的主要原因。
3.3制动力因素分析
桥上汽车制动力，是车辆在刹车时为克服车辆的惯性力而在路面与车辆之间发生的滑动摩阻力。车辆与路面之间的摩阻系数可达0.5以上，但是刹车常常只限于车队中的一部分车辆，所有并不等于摩阻系数乘全部车辆荷载。规范中规定，当桥涵为一或两车道，制动力按布置在荷载长度内的一行车辆车队总重力的10%计算，但不得小于一辆重车的30%；四车道的汽车制动力按上述规定数值的两倍计算。
通过分析，墩柱的偏移方向与现场实测吻合。因支座不平等原因，在制动力作用消失后也会可能存在一定的残余位移，并逐渐积累。因此，汽车制动力可能是引起墩柱偏移的原因之一。
3.4混凝土材质因素分析
本次对该高速桥梁的上下部结构进行回弹强度进行测量，测试结果表明，所有构件混凝土强度均满足设计要求。通过对桥梁的计算分析，混凝土收缩徐变对墩柱偏移影响远小于实测值，故混凝土收缩徐变不是引桥墩柱倾斜的原因。
3.5地质（滑坡）因素分析
（1）该高速地质条件概述[2]
测区地处四川盆地川东平行岭谷区，地形受地质构造控制，背斜成条状中低山，向斜成宽缓丘陵谷地，构造线与山脊一致，呈北北东向展布。部分路段位于北东—南西的条形山方斗山背斜以南齐耀山背斜以北的龙河左岸。该段位于齐耀山背斜北西翼，线路穿越地段以中山为主，山顶高程一般在 1000～1500 m、峡谷低部一般 750～1100 m，相对高差 250～400 m。峡谷呈带状分布，地面坡度在峡谷底部稍緩，局部宽缓，在峡谷上部一般较陡，多在 30°～50°，局部达到 75°，在峡谷两侧时有陡崖，坡度陡，坡顶较平缓。
（2）纵桥向边坡稳定性计算
本次选择部分桥梁所处位置的地质稳定性进行计算分析，研究滑坡对桥墩纵向的影响。本次计算边坡稳定性及桩基所受土压力，从桥梁纵断面图中得到边坡地形，由地质柱状图得到边坡岩土体变化情况。
本次数值模拟采用SRM进行边坡稳定性计算，判断边坡较稳定。桩基竖向位移云图可以看出，桩基在上部荷载作用下，土体与桩基间摩擦力远小于土体-桩基间土体摩擦力，表明桩基与土体连接紧密，未出现较大相对位移。[3]
（4）横桥向边坡稳定性计算
与纵桥向边坡分析基本类似，横桥向桩基与土体连接紧密，未出现较大相对位移。
（5）滑坡导致的墩柱理论偏移方向与实测方向的验证情况
选取偏移较大的13根墩柱进行验证，经过统计可知，有6根理论滑坡方向和实际墩柱偏移方向相反，7根墩柱理论滑坡方向和实际墩柱偏移方向相同。
（6）分析结论
该高速所在路段地质条件复杂，但部分桥梁出现桥墩偏移的位置及方向与地质滑坡无明显相关性，因此地质因素不是造成大量墩柱倾斜的主要原因。
4综合原因分析
通过对纵坡（自重）、活载、混凝土收缩徐变、施工、制动力和地质因素的依次分析排查，从各因素对墩柱偏移的影响大小，以及和现场检测情况的吻合程度等多方面分析。初步认为：
4.1墩柱纵桥向倾斜
由于支座施工质量原因（包含上钢板安装不平、支座失效等），在上部结构恒载作用下，墩顶产生水平分力，其中滑动支座向上坡方向，固定支座向下坡方向，从而造成墩柱倾斜。
在温度及制动力作用下，也会使墩顶承受一定的水平力，当该力与恒载下的水平力一致时，会加剧墩柱的倾斜。当温度及制动力反向或消失时，墩柱却由于受到梁体自重的抑制得不到完全恢复而留有一定的残余位移，周而复始，逐渐累积。
综上所述，在支座病害（主要是安装不平和失效）的诱因下，较大纵坡使主梁自重产生的水平分力导致墩柱出现倾斜，温度力和制动力的逐渐积加剧了倾斜发展。
4.2墩柱横桥向倾斜
由于该高速桥梁多为依山而建，地质条件复杂，查阅相关竣工资料，桥梁竣工说明曾多次提到“该桥址处地形陡峭，地面横坡较陡，坡角约60°，钻孔设备无法运进及安设，故将该桥几排桩基改为按挖孔灌注桩施工”的情况。从现场检测结果来看，该部分桥墩支座并未出现明显的横向挤压情况。因此，初步分析墩柱的横向偏移可能是施工时即存在的。
参考文献：
[1]JTG D62-2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S]
[2]张吉庆．重庆高速公路松散堆积体路堑边坡稳定性分析及处治技术研究[D];重庆交通大学，2009年
作者简介: 仝达伟，男，工程师，硕士，主要负责桥梁检测工作。