对桥梁的结构安全状态进行定期安全检测十分必要，特别在既有桥梁附近进行深基坑施工之前，对施工范围内所涉及的桥墩、桥面等进行安全监测，更是重中之重。本文依托杨浦大桥东引桥下方轨交14号线歇浦路站施工工程，研究了杨浦大桥在施工正对范围内桥墩的力学形态及变形过程，并结合现场监测数据，对基坑开挖的影响进行梳理和分析。通过弹性地基梁“m”法，对桥墩的横向框架变形进行了数值模拟分析，给出了正常使用极限状态和承载能力极限状态的各类变形参数。同时，针对施工对桥墩的影响，分析了墩身刚度、桩刚度，以及两者之间的力学关系。
施工距离桥墩桩基最近约3.9米
上海市东西通道浦东段，西起延安东路隧道浦东出口，沿浦东大道走向，东至浦东金桥路，与轨道交通14号线6站6区间共线，全长约7.8km。
歇浦路站基坑工程概况
歇浦路站位于浦东大道路与罗山路交叉口，沿浦东大道敷设，为地下三层岛式车站。车站平面尺寸为.5×25.7m，站台中心处顶板覆土约1.67m，底板埋深约22.1m。
图1歇浦路站主体和出入口分布
图2歇浦路站施工分区图
歇浦路站基坑标准段开挖深度为22.43m，端头井处开挖深度为24.23m，围护结构型式采用地下连续墙围护，内支撑采用钢支撑和钢筋混凝土支撑。车站围护主体地下连续墙厚度为mm，内衬厚度为mm。
歇浦路站基坑边线，距离杨浦大桥北侧桥墩桩基最近约4.7m，距离南侧桥墩桩基最近约3.9m。
图3车站与杨浦大桥桥墩桩基位置关系图
杨浦大桥概况
杨浦大桥东引桥（浦东段）结构形式为桥面连续间支T形梁，标准段桥面宽25.4m。上部结构T形梁高2.32m，每片T形梁宽度为1.6m，标准段共11片（如图5）；下部结构桥墩采用双柱式或者三柱式盖梁形式；基础采用预制方桩（0.4×0.4）承台基础或者钻孔灌注桩（D=1.0）承台基础。另注：杨浦大桥通车时间为年10月。
图4东引桥总体平立面图
临近轨交14号线歇浦路站东引桥的EK03墩和EK04墩，采用双柱式盖梁的结构形式，桩基采用D1.0钻孔灌注桩承台基础。
图5桥梁标准断面图（以EK03墩为例）注：承台高度为2.5m，T形梁片数11
图6承台平面图（以EK03墩为例）
图7桥墩断面图
水文地质条件
1.工程地质条件
①层为杂填土；②层为粉质黏土层，该层物理力学性质良好，一般呈可塑状态，中压缩性；③层、④层为灰色淤泥质土层，土质较差，呈流塑状，高压缩性，土质不均匀；⑤1层灰色黏土层，物理力学性质差，呈软塑状，中、高压缩性，在拟建场地普遍分布；⑥层土的物理力学性质较好，以硬塑状为主，属较为均匀的地基土层。
⑦1-1层其物理力学性质较好，呈中密状，中压缩性；⑦1-2层在拟建场地普遍存在，土质较好，层厚较厚，约15.0m；⑦2层灰色粉砂，其物理力学性质较好，呈密实状。
图8歇浦路站地质剖面示意图
2.工程水文条件
根据地下水的赋存条件，场地沿线地下水可分为两种类型——
①潜水含水层。工程沿线场地浅部地下水属潜水类型，其水位变化受降水及地表径流和蒸发的影响，并随季节而变化，水位埋深一般为0.3～1.5m。歇浦路站地质勘察详勘期间，测得部分孔浅层地下水埋深初见水位为0.9～2.3m，稳定水位约为0.7～1.6m。
②微承压含水与承压含水层。基坑影响深度范围内揭露的第⑤2层砂质粉土层属微承压水含水层，第⑦1a层砂质粉土层属第一承压含水层。
结合地质条件、杨浦大桥现状及桥梁基础与深基坑的相互位置关系，对于前期施工、降水对桥梁本体影响的力学行为、变形规律进行分析和探究。
通过现场倾斜监测数据采集和数值模拟相结合的方法，来探讨温度变化，和荷载变化，对桥墩横向框架、桩基本身的影响。
桥墩横向框架分析
计算参数与方法
1.主要材料和参数取值
桩基础、承台采用25号混凝土；盖梁、立柱采用40号混凝土；混凝土梁桥为30号混凝土。
2.“m”法简介
弹性地基梁“m”法的基本假定是认为桩侧土为离散线性弹簧,不考虑桩土之间的粘着力和摩阻力,桩作为弹性构件考虑,当桩受到水平外力作用后,桩土协调变形,任一深度z处所产生的桩侧土水平力与该点水平位移成正比。
“m”法是我国桥梁设计部门用的一种桩基静力计算方法，所使用的土层的m以实测数据为依据，其定义式为：
σzx=mzxz
式中：σzx为土体对桩的横向抗力；z为土层的深度；xz为桩在z深度处的横向位移（即该处土的横向位移值）。
数值模拟分析
横向立柱盖梁形成框架结构，基础不均匀沉降会对盖梁产生附加内力，因此分析同一桥墩处相邻基础不均匀沉降的允许值很有必要。
图9计算模型
图10横桥向单个承台变形和转角计算图示
建立EK4墩下部基础模型，桩基础通过“m”法计算。在温度（升温30℃）、汽车荷载（在盖梁悬臂端横向布置2条车道荷载时验算截面负弯矩最大）与恒载（包含上部所有恒载）最不利组合下，正常使用状态下盖梁验算截面负弯矩最大为kN·m。经计算，墩柱截面不控制设计，控制截面为盖梁与墩柱交界处的盖梁截面。
根据计算结果可以看出，盖梁控制截面的内力对于承台横桥向水平和竖向差异变形较为敏感，当变形超过6mm和7.8mm，盖梁可能产生超过规范允许值的裂缝，需要进行加固处理。当变形达到17.3mm和20.9mm时，盖梁内力超过规范规定的承载能力极限值，结构可能发生破坏。
转角计算结果表明，承台转角变形对盖梁内力影响较小，不作为控制因素。
墩身刚度、桩刚度分析
下部桩基及承台的水平位移、倾斜率与墩顶水平力、承台底水平力相关，可以通过在墩顶或者承台底施加水平力，并逐渐加大水平力，来观察墩身强度、桩身强度的变化，并得到极限状态下的基础变位情况。
墩顶抗推力分析
图11桥墩顶墩受力及变形分析计算模型
N为上部结构反力,为固定值(N=KN，此值为正常使用极限状态下支座反力最小值),不断增加墩顶水平力F,使桥墩达到正常使用极限状态或承载能力极限状态。
h2=h1+Htanθ+(FL3)3×0.8EI
△h1、θ通过m法计算得出。
当F=kN,M=F×H=36.×=,此时裂缝0.2mm（裂缝超过极限）；墩顶水平位移：.6mm，基础沉降：3.39mm，水平位移：2.4mm，承台转角1/。
当F=kN,M=F×H=36.×=时,承载能力达到极限状态,墩顶水平位移:.8mm,基础沉降:3.56mm,水平位移:4.2mm.承台转角1/。(承载能力极限状态)
承台底抗推力分析
1.顺桥向抗推力分析
取EK1～EK4一联分析，N为上部结构恒载反力，在EK3承台底施加水平力F，不断增大F，使桩基达到正常使用极限状态，得出相应的承台底水平位移和转角。
建立EK1～EK4三跨桥梁的有限元模型，其中支座用弹性连接单元模拟、基础用“m”法模拟。当F=kN时，EK03承台底反力和变形如表6；通过群桩计算得出单桩内力并进行验算，结果如表7。
图12三维计算模型
由上述两种模型的分析结果可知，当水平力加在墩顶时，承台转角较大（1/），而直接在承台底加水平力时承台转角较小（1/），因而在确定承台容许转角时应考虑是何种效应产生的承台转角。按承台顺向抗推的桩基计算结果，当顺桥向承台水平变形超过5.89mm时，桩基计算裂缝值超过规范允许限值。
横桥向抗推力分析
在EP03承台底施加2kN的横向水平力，EP03承台底反力和位移见表8。通过群桩计算得出单桩内力并进行验算，结果如表9。
因此按承台横向抗推的桩基计算结果，当横桥向承台水平变形超过6.8mm时，桩基计算裂缝值超过规范允许限值。
桥墩倾斜分析
歇浦路站施工期间，杨浦大桥对受施工影响安全保护区内8个桥梁墩柱进行了专项监护测量，如图13所示。
图13杨浦大桥桥墩倾斜监测点示意图
其中，Q01、Q02、Q03、Q04、Q09、Q10、Q11、Q12，这8个监测点用于监测桥墩在杨浦大桥线路方向上的倾斜变化。
自年12月18日初值监测开始，至年7月19日，杨浦大桥线路方向上，桥墩倾斜量已超过方案中设置的警戒值1/3（0.‰）。
目前各墩柱倾斜率累计变化量如表10。
将上述8个桥梁墩柱倾斜监测点倾斜率累计变化量历时曲线绘制如下，图中加入当日观测平均气温作为匹配，成果如图14。
图14a桥墩Q01、Q02倾斜变化量与日平均气温历时曲线
图14b桥墩Q09、Q10倾斜变化量与日平均气温历时曲线
图14c桥墩Q03、Q04倾斜变化量与日平均气温历时曲线
图14d桥墩Q11、Q12倾斜变化量与日平均气温历时曲线
在曲线中，倾斜率累计变化量为正表示向北倾斜，为负表示向南倾斜。
从布点位置以及数据情况来看，可以得到如下结论：所测桥梁墩柱倾斜监测点倾斜率累计变化量随时间变化关系与相对于温度随时间变化关系有较强的相关性。
结论与建议
从横向框架分析来看，盖梁控制截面的内力对于承台横桥向水平和竖向差异变形较为敏感。
从墩身刚度、桩刚度及两者之间力学关系分析来看，桥墩和承台底受推力的主要控制指标为裂缝。
注意承台监测数据、数值模拟以及倾斜监测数据的协同分析，