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　　重力式橋臺(tái)是山區(qū)公路建設(shè)中廣泛應(yīng)用的一種受力復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形式，其利用自身重量來平衡外力保持穩(wěn)定。然而，橋梁運(yùn)營過程中，在填土荷載和車輛荷載作用下，重力式橋臺(tái)經(jīng)常發(fā)生局部開裂破壞這一有規(guī)律性的病害。一些寬度和高度較大的重力式橋臺(tái)，當(dāng)截面尺寸偏小時(shí)，施工過程中特別是在臺(tái)后填土填筑過程中前墻和側(cè)墻容易發(fā)生開裂，為橋臺(tái)的正常安全使用留下了隱患，嚴(yán)重影響橋梁的耐久性。因此，結(jié)合工程實(shí)例對(duì)重力式橋臺(tái)的病害原因進(jìn)行分析，并提出一些相應(yīng)的設(shè)計(jì)和施工建議，是非常有必要的。

 

 

　　那樓小橋?yàn)楸P百二級(jí)公路上一座跨徑跨越河溝的一孔凈20米預(yù)應(yīng)力混凝土T梁小橋，于1995年建成通車。橋面寬12米，原設(shè)計(jì)荷載：汽-20，掛-100。下構(gòu)0#臺(tái)與1#臺(tái)為C30素混凝土重力式橋臺(tái)，橋臺(tái)結(jié)構(gòu)型式及0#臺(tái)尺寸見圖2。經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)，0#橋臺(tái)側(cè)墻有多條豎向、斜向裂縫，部分裂縫縫長縫寬超過規(guī)范要求，經(jīng)過方案比選最終決定對(duì)病害嚴(yán)重的0#橋臺(tái)在其側(cè)墻兩側(cè)對(duì)向張拉精軋螺紋鋼，以增加橋臺(tái)的抗裂性能和整體穩(wěn)定性。

 

 

　　重力式橋臺(tái)的前墻和側(cè)墻的開裂原因一般可以從設(shè)計(jì)和施工兩方面進(jìn)行分析總結(jié)。

 

　　2.1設(shè)計(jì)原因

 

　　根據(jù)《公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTDD61-2005）第6.2.4條規(guī)定，混凝土重力式橋臺(tái)的側(cè)墻任一水平截面的寬度不小于該截面至墻頂高度的0.35倍。

 

　　(1)

 

　　由式(1)得

 

　　(2)

 

　　那樓小橋側(cè)墻高度為14.5米，頂寬為75cm，其側(cè)墻最大坡度為，而原設(shè)計(jì)按設(shè)坡，不符合規(guī)范要求。

 

　　2.2施工原因

 

　　重力式橋臺(tái)施工過程中，臺(tái)后填土的傾土方式、碾壓過程、密實(shí)度、填土粒徑等方面都與結(jié)構(gòu)受力密切相關(guān)，尤其在兩側(cè)錐坡填土不及時(shí)的情況下，導(dǎo)致側(cè)墻內(nèi)外土壓力相差懸殊形成了很大的不平衡水平力，導(dǎo)致側(cè)墻和前墻開裂。對(duì)于高度較大的重力式橋臺(tái)，臺(tái)后填土?xí)a(chǎn)生很大的水平方向土壓力，在橋梁運(yùn)營過程中，由于路面滲水等原因造成橋臺(tái)后土壓力增大，進(jìn)而使側(cè)墻有向外的側(cè)移趨勢，而其抗彎抗剪能力有限，在土壓力及車輛荷載的作用下側(cè)墻的裂縫得以發(fā)展。

 

 

　　根據(jù)對(duì)橋臺(tái)病害原因的分析可知，側(cè)墻裂縫的產(chǎn)生主要是由于土壓力及車輛荷載的作用下臺(tái)后土壓力增大，而橋臺(tái)截面尺寸又偏小，抵抗能力不足。通過各種方案比較，最終決定采用預(yù)應(yīng)力錨桿對(duì)拉加固方案，預(yù)應(yīng)力錨桿布置及框架設(shè)計(jì)見圖2。預(yù)應(yīng)力錨桿對(duì)拉是通過橋臺(tái)本身的自平衡來達(dá)到加固橋臺(tái)的目的，通過兩側(cè)墻的預(yù)應(yīng)力錨桿對(duì)拉來減小側(cè)墻所承受的傾覆力矩，以限制橋臺(tái)的進(jìn)一步變形，從而阻止側(cè)墻裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。根據(jù)兩側(cè)墻裂紋的分布情況，合理布置一定數(shù)量的孔位，垂直側(cè)墻用鉆孔機(jī)水平穿透兩側(cè)墻，然后在孔內(nèi)安放錨桿，接著在側(cè)墻上澆筑鋼筋混凝土框架以提供錨桿反力和增強(qiáng)橋臺(tái)的整體性，待框架達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求后，對(duì)預(yù)應(yīng)力錨桿進(jìn)行張拉，最后完成灌漿、外錨頭防護(hù)處理等工序。

 

　　側(cè)墻所受的土側(cè)壓力由臺(tái)后土側(cè)壓力和汽車荷載作用產(chǎn)生的土側(cè)壓力兩部分組成，在橋梁運(yùn)營階段臺(tái)后填土已基本固結(jié)穩(wěn)定，因此臺(tái)后土側(cè)壓力可以近似地按靜止土壓力進(jìn)行計(jì)算，而汽車荷載作用產(chǎn)生的土側(cè)壓力是按汽車輪重?fù)Q算為等待均布土層來計(jì)算的。

 

　　臺(tái)后填土產(chǎn)生的土側(cè)壓力：

 

　　汽車荷載作用產(chǎn)生的土側(cè)壓力：

 

　　式中，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，靜止土壓力系數(shù)取值為0.5；為土的重度取值為21；z為計(jì)算位置距側(cè)墻頂面的距離；為等待均布土層的厚度。

 

　　假設(shè)預(yù)應(yīng)力錨桿承擔(dān)所有的臺(tái)后填土的土壓力。根據(jù)計(jì)算得到的臺(tái)后土側(cè)壓力，每層錨桿的張拉控制力按照“半分法”計(jì)算即每根錨桿分擔(dān)其與上下左右相鄰錨桿間距所構(gòu)成矩形區(qū)域內(nèi)的土壓力的1/2。如圖2所示，錨桿等間距布置，故每層各錨桿的張拉控制力相等。

 

 

　　層編號(hào) 錨桿張拉控制力σcon(kN)

 

　　第1層 115

 

　　第2層 217

 

　　第3層 261

 

　　第4層 282

 

　　第5層 296

 

　　預(yù)應(yīng)力錨桿對(duì)拉加固施工工藝流程如圖3所示。必須對(duì)整個(gè)加固施工過程進(jìn)行監(jiān)控，包括：施工期間禁止車輛通行，所有的材料、配件的檢查和檢驗(yàn)，預(yù)應(yīng)力筋張拉程序的監(jiān)控，孔道灌漿監(jiān)控等。尤其對(duì)預(yù)應(yīng)力筋張拉的監(jiān)控最為重要，

 

　　澆筑的框架在混凝土強(qiáng)度達(dá)到100％后方可進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋張拉。為確保橋臺(tái)整體錨固，必須先將所有預(yù)應(yīng)力筋穿孔后，采用一端張拉，張拉端左右交替設(shè)置，采取從下至上，分批、分級(jí)張拉，張拉控制一律采用應(yīng)力控制為主、伸長量校核的雙控法。為了保護(hù)橋臺(tái)在實(shí)際施工過程中不受損壞，應(yīng)做好量測工作，在張拉過程中，一旦出現(xiàn)新的裂縫，則應(yīng)該減小張拉噸位甚至考慮降低張拉設(shè)計(jì)值。

 

 

　　1.重力式橋臺(tái)對(duì)地基的不均勻沉降極為敏感，因此對(duì)于橋位處的地質(zhì)情況山區(qū)地質(zhì)比較復(fù)雜的路段應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的勘察。地質(zhì)勘探應(yīng)在整體平面范圍均勻分布，以充分揭露橋臺(tái)地基整體地質(zhì)分布情況，為設(shè)計(jì)和施工提供充分的基礎(chǔ)地質(zhì)資料。

 

　　2.關(guān)于重力式橋臺(tái)尺寸的擬定，公路橋規(guī)給出一些相關(guān)的規(guī)定，然而，對(duì)于一些高度和寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過過去標(biāo)準(zhǔn)圖尺寸的大型U型橋臺(tái)，如果設(shè)計(jì)尺寸斷面過小，在施工和運(yùn)營過程中引起橋臺(tái)的開裂破損。因此，對(duì)于高寬重力式橋臺(tái)，其前墻和側(cè)墻應(yīng)偏安全的按獨(dú)立擋土墻做受力分析并擬定合理尺寸，同時(shí)在設(shè)計(jì)過程中可以通過采用結(jié)構(gòu)措施來改善U型橋臺(tái)的受力狀況，如前墻和側(cè)墻交界部位采用倒角形式，寬橋臺(tái)前墻背后設(shè)扶臂肋墻，適當(dāng)增大橋臺(tái)基礎(chǔ)襟邊尺寸等。

 

　　3.一般地，重力式橋臺(tái)計(jì)算中并沒有考慮錐坡土壓力的影響，然而這對(duì)高度較大的橋臺(tái)是不合理的。因此，在重力式橋臺(tái)的臺(tái)后填土過程中，應(yīng)盡量不用震動(dòng)壓路機(jī)碾壓，為減小不平衡土側(cè)壓力，應(yīng)及時(shí)回填錐坡，以防止施工過程中橋臺(tái)開裂。

 

　　4.對(duì)于重力式橋臺(tái)，如果臺(tái)后排水不暢，臺(tái)后附加水壓增加，將進(jìn)一步導(dǎo)致前墻和側(cè)墻裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。因此，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)充分考慮臺(tái)后排水，設(shè)置相應(yīng)的排水設(shè)施，如臺(tái)后設(shè)置排水盲溝，前墻和側(cè)墻設(shè)置足夠數(shù)量的排水管等。

 

 

　　預(yù)應(yīng)力錨桿對(duì)拉加固的基本原理是臺(tái)后土側(cè)壓力通過預(yù)應(yīng)力錨桿傳遞給框架，又通過側(cè)墻和框架回傳給臺(tái)后填土，通過該橫向自平衡體系的作用，重力式橋臺(tái)側(cè)墻向外的側(cè)移趨勢將得以改善，從而阻止了側(cè)墻裂紋的產(chǎn)生和發(fā)展。預(yù)應(yīng)力錨桿對(duì)拉技術(shù)加固橋臺(tái)，在沒有改變?cè)袠蚺_(tái)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，改善了結(jié)構(gòu)受力，增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的整體性，具有施工簡單、占用空間小、經(jīng)濟(jì)合理等特點(diǎn)，在舊橋加固中值得大力推廣應(yīng)用。