重力式U型桥台病害及加固技术的应用

1、    重力式u型桥台病害及加固技术的应用    付大国摘要： 作为最为常见的一种桥台结构形式，重力式u型桥台在桥梁设计中应用较多，其主要通过自身的重力进行外力平衡。重力式u型桥台具有较为复杂的受力形式，特别是在自重力、汽车活载及土压力等作用下，极易产生病害，如桥台台身裂缝、基础不均匀裂缝等，这些病害的产生将对重力式u型桥台质量造成严重影响，为此必须重视桥台加固施工。本文在充分掌握重力式u型桥台病害机理的同时，提出了相应的加固方法，以期全面提升工程建设质量。abstract： as the most common form of abutment str

2、ucture， the gravity u-shaped abutment is widely used in the design of bridges. it mainly uses its own gravity to balance the external forces. gravity u-shaped abutments have more complex forms of stress， especially under the influence of self-gravity， vehicle live load and earth pressure， it is easi

3、ly to produce diseases， such as abutment bench cracks and uneven foundation cracks. these diseases will seriously affect the quality of gravity u-shaped abutments， so it is necessary to pay attention to the construction of abutment reinforcements. in this paper， while fully grasping the mechanism of

4、 gravity-type u-shaped abutment， a corresponding reinforcement method is proposed in order to fully improve the quality of project construction.关键词： 重力式u型桥台；病害机理；加固方法key words： gravity u-shaped abutment；disease mechanism；reinforcement method：u445.72 ：a ：1006-4311（2018）18-0188-020 引言在我国交通运输事业高速发展的今天，

5、公路运输发展迅猛，桥梁工程作为道路交通的重要组成部分，也得到了极大的发展。但不可否认的是其弊端也正在逐渐显现。在设计、施工、材料等方面的问题，加剧了桥梁结构老化速度，进而产生了大量病害。依照结构部位的不同，可将桥梁病害分为两类，即上部结构与下部结构病害。下部结构桥台不仅是桥梁和两侧道路的连接纽带，更是工程的主要承重结构，直接关系到桥梁的运行安全。基于此，必须找出桥台结构病害原因，提高桥梁通行安全。本文以重力式u型桥台为例，在全面了解其病害原因的同时，提出了桥台加固方法，这对桥梁工程建设研究意义重大。1 重力式u型桥台病害机理作为桥梁主要结构之一，桥台支撑着桥梁上部结构，它利用支座传递下来的荷载

6、，将上部结构传给地基基础。重力式桥台的主要成分包括台帽、台身、基础及侧墙。重力式桥台应用最常见的一种形式是重力式u型桥台，在平面上其前墙与两个侧墙可构成u型，因此被称为重力式u型桥台，相比其他桥台形式，其特点为构造简单、施工便捷及成本少，在填土高度810m或大跨度桥梁中应用较多。但在具体应用中，此类桥台具有极为复杂的受力情况，导致病害频发。典型病害类型及病害机理如下：1.1 桥台前墙开裂前墙开裂是重力式u型桥台的最为常见的病害类型。其病害机理包括2点，第一，作为桥台的重要承重构件，重力式u型桥台的前墙极为关键。如桥台宽度较小，通常不易产生前墙开裂现象。相反，桥台具有较大宽度时，设计中如依旧选取

7、整体式u型桥台，且中间无变形缝设置的情况，前墙则会出现裂缝。第二，桥台基础局部地基承载力不足，具有较为严重的基础不均匀沉降问题，同时因温度具有较大变化，导致桥台前墙胀缝产生，进而有竖向裂缝产生于桥台前墙。1.2 桥台侧墙开裂产生桥台侧墙开裂的病害机理一般为超载问题严重，导致桥面铺装层开裂或渗水，桥台台后填土吸水饱和，进而大大增加桥台台后土压力，出现侧墙外倾开裂。或因桥台基础局部地基承载力不够，基础不均匀沉降，使桥台侧墙开裂。1.3 桥台台后填土下沉重力式u型桥台台后填土下沉病害主要是因为桥台台背回填土施工不规范。在施工台背回填土过程中，需一层一层地压实，各层厚度可控制在2030cm范围内，且合

8、理控制石料粒径，相比各层厚度，石料颗粒直径需控制在其75%左右，只有这样才提高台后填土密实度。同时，施工过程中，为赶超工期等，极易出现填土压实度不足或在桥台内直接填筑大块石等，导致通车后桥台台后填料自然沉降，而产生开裂问题。2 重力式u型桥台加固施工技术的应用针对桥台加固可由两点分析，其一，增强桥台薄弱部位抵抗能力；其二，降低荷载。本文在全面分析重力式u型桥台病害机理的前提下，提出了以下几种加固方法。2.1 前墙布置锚杆加固法因桥台台后填土下沉，而产生桥台台后路面下沉、凹陷等问题时，汽车通过桥台位置时很容易出现跳车现象，而跳车现象的出现会增加桥台所承受的汽车冲击力，如此随着汽车通过数量的增加，

9、台背土体产生的土压力会大大增加，进而加大桥台前墙所承受的水平推力，导致外倾现象，因此加固时，如将一排或多排锚杆设置到桥台前墙内，可促使桥台成为一个整体受力。当然必须合理控制锚杆设置数量，如桥台高度较低时，锚杆数量过多，则无法提升锚杆约束前墙的能力，且过多锚杆，也会大大加重桥台重量。因此，必须在前墙合理设置锚杆，以此对桥台顺桥向位移加以有效制约。本文选取25m桥台宽度，15m桥台高度，22m侧墙长度，加固时，进行一排四排锚杆地分别设置，不断增加锚杆设置排水，降低最大第一主拉应力值的幅度将明显增大，但下降速度却有所缓解。随着第一主拉应力值的不断减小，则可对桥台裂缝进行合理控制。为了對锚杆加固后桥台

10、应力改变进行更为直观的分析，可由所有桥台分别将其最大第一主拉应力值取出，如表1所示。由此可见，与不设置锚杆情况相比，桥台锚杆设置无论是多少排，其最大第一主拉应力值都有所下降，且伴随锚杆数量的增多，最大第一主拉应力值下降的幅度也会有所提升，25%为其最高值。2.2 侧墙对拉钢绞线加固法如重力式桥台台后填土具有较大压力，在水平土压力过大的作用下，桥台侧墙极易出现开裂现象，这种情况下，在桥台两侧侧墙之间张拉预应力钢绞线，可实现侧墙抵抗土压力能力的有效提升。重力式u型桥台选取张拉预应力钢索法加固桥台时，需先挖出台背填土，进行桥台卸载，随后修补侧墙裂缝，利用计算确定张拉所需钢绞线数量，之后在适当位置布设

11、钢绞线，并做好张拉、锚固作用，随后将轻质土材料回填到桥台台后，为防止钢绞线张拉过程中，因侧墙部分位置受力较大，而压碎混凝土，需在侧墙外侧浇筑混凝土垫梁上锚固钢绞线，以此实现应力集中减小的作用。本文桥台选取20m宽度，16m高度，22m为侧墙长度，加固施工中需将一排三排钢绞线布设到桥台侧墙位置，每排对拉8根。加固时，将大大降低桥台最大第一主拉应力值，且在不断增加钢绞线排数的同时，将大大增加最大第一主拉应力值的降低幅度，在桥台侧墙对拉钢绞线时，可有效降低桥台高度范围内的第一主拉应力值，其变化如表2所示。由此可见，桥台加固法选用桥台侧墙布设对拉钢绞线时，与不设置钢绞线情况相比，桥台最大第一主拉应力值

12、降低较为显著。在对拉钢索数量增加时，将增大桥台最大第一主拉应力值降低的幅度，因此，以3排作为桥台侧墙钢索设置排数时，20%为其最大第一主拉应力值减小率。2.3 基础压浆加固法因桥台位置地基承载力较差，且在车辆荷载长期作用下，不均匀沉降极易产生于桥台地基，该问题广泛产生于软土地基。此时可选取压浆法进行加固。其优势在于无需中断交通，且能够大大提升压浆后地基承载力，具有良好加固效果。加固过程中，通常以静压注浆为主，是指按照液压、气压等原理，在管道输送下把浆液向基础内缓缓灌入，松散土粒在注浆液作用下能使构成一个整体。除此之外，还可选取高压喷射注浆法施工，要求注浆管道在钻机辅助下向相应位置运送，随后通过高压设备进行浆液喷射，在高压作用下漿液能够获取极大冲力，以此冲击土粒，保证土体充分结合浆液，构成一个整体，进而达到地基基础加固的作用。3 结束语综上所述，自改革开放以来，我国路桥工程发展迅猛，为满足日益增多的交通量需求，必须重视桥梁工程施工质量。重力式u型桥台是最常见的桥台形式之一，因多种因素的影响，病害问题愈加严重，为此，必须采取科学、合理的加固技术，全面提升工程质量。参考文献：1田国旺.重力式斜交u型高桥台加固的非线性有限元数值模拟研究j.吉林交通科技，2010（04）.2胡昌斌，张涛，孙晓亮.斜交u型桥台台身破裂病害机理分析与加固设计j.福州大学学报（自然科学版），2007（04）