拉筋法加固桥台的数值分析

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1、拉筋法加固桥台的数值分析：本文通过数值分析验证了拉筋法加固桥台是一种值得推广的加固方法，并且提出了拉筋布置的最佳位置。　　关键词：数值分析，桥台加固，最佳位置　　1、U型桥台的开裂现象　　随着国内高速公路建设的历史步伐，越来越多的结构物进入了维修期。当高速公路进入到丘陵区和微丘区，为满足高速公路平纵面设计要求，造就了一大批位于地势较低的桥梁，从而出现了较多的高桥台。一些U型桥台宽度和高度都远远超过标准图提供的参考数据，而当时设计的U型桥台通用图的高度在8m以下，宽度在12m之内，难以满足实际设计需要。然而，裂纹发生的位置基本相同，从

2、台身外表看，主要表现特征为：裂缝多发生在前墙侧面，由支座后部向下或斜向后靠近前墙和侧墙的结合部延伸，大部分是前、侧墙同时出现裂缝；对于斜度较大的则有向外的偏转位移。特别是较高较宽的U型桥台普遍存在桥台前墙中部以及前墙与侧墙隅角处开裂的问题。　　2、常用加固方法[1]　　针对已修建好的桥台如出现开裂现象，一般采取拆除部分砌体，挖出部分台背回填土，做钢筋混凝土拉杆（梁）来对拉侧墙加固。从工程加固效果看，桥台稳定，没有新的裂缝产生，原有的裂缝有不同程度的闭合，达到了加固的目的。如果采用钢拉杆或预应力钢绞线拉筋，是在侧墙的两端，采用水平钻孔

3、的办法，张拉钢筋或预应力钢筋。这种方法的优点在于不影响日常的交通，也不需要开挖桥面，施工成本低，加固效果好。　　3.U型桥台的计算特点及方法　　计算重力式桥台所考虑的荷载与重力式桥墩计算中基本一样，不同的是，对于桥台尚要考虑车辆荷载引起的土侧压力，而不需计及纵、横向风力，流水压力，冰压力，船只或漂浮物的撞击力等。其次，桥台的强度，偏心距和稳定性的验算也与桥墩基本相同，但只作顺桥方向的验算。当验算基础顶面的台身砌体强度时，如桥台截面的各部分尺寸满足规范有关规定，则应把桥台的侧墙和前墙作为整体来考虑受力，否则，台身(桥台前墙)应按独立的

4、挡土墙计算。　　3.1桥台模型的建立　　桥台模型取高30m，宽30m，侧墙长16m。两侧墙采用钢绞线拉筋对拉。根据侧墙高度h，假定侧墙在（1/10～2/3）h范围内的填料和路面上车辆荷载引起的水平土压力全部由拉筋承受，为确定拉筋布置的最佳位置，拉筋位置分别取距桥台顶面3m，5m，7m，9m，11m，13m，15m，17m，19m处。根据计算结果，选用高强预应力钢绞线，每束拉筋设3根，张拉300KN的预应力，即每根钢绞线张拉100KN。每排拉筋束数由侧墙长度以及正截面抗剪要求确定。　　3.2加固前后，桥台最大主应力值变化情况　　从表1

5、可以看出，当桥台两侧墙对拉拉筋后，隅角处主应力值明显减小，且其最大主应力值的位置略有下降。加固后，桥台前、侧墙隅角处与侧墙翼尾墙踵处的最大主拉应力值均呈下降趋势。同时，由表1可见，随着拉筋的增多，隅角处的应力值呈下降趋势。总之，当桥台两侧墙对拉预应力钢绞线拉筋后，无论隅角还是侧墙墙踵处其受力都有明显改善。　　表1拉筋布置前后，桥台最大主应力值变化情况　　　　　　　　3.3加固前后，桥台变形情况　　由表2可见，加固后侧墙翼尾顶端（即桥台最大位移处）的位移值比加固前的值明显降低了。值得注意的是，桥台前墙的变化规律并非如此。加固前，以拉筋

6、位置在距侧墙顶3m处为例，桥台的最大位移值从0.377cm降到0.327cm，减幅为13％。前墙的最大位移值（前墙中部）为0.221cm，加固后，前墙的最大位移值为0.385cm，比加固前竟增大了74.2％，该值甚至超过了侧墙尾端顶部的最大变形值。　　表2拉筋布置前后，桥台最大位移值变化情况　　　　　　　　3.4拉筋位置的选择　　计算结果表明，①当最低拉筋位置从距侧墙顶3m处(2/3H)开始逐渐降低后，各个桥台隅角处最大主拉应力基本上呈线性递减，侧墙尾端墙踵处应力减幅也较大。例如高10m宽20m的桥台，加固前其侧墙尾端墙踵处的主应力

7、值为0.376Mpa,当最低拉筋位置从3m处降到7m处，其最大主应力值从0.19Mpa降到0.099Mpa,最大降幅达73.6％；②侧墙尾部顶端位移也得到了有效控制。例如高10m宽30m的桥台，加固前侧墙尾部顶端位移为0.03cm,加固后（3m处）为0.014cm。其它各桥台变化情况相同。　　4、结语　　4.1当桥台较宽或较高时，桥台前、侧墙隅角处受力最为不利，主要是受到前墙、侧墙土压力影响，在隅角处形成了一个合力，容易出现开裂。　　4.2拉筋法加固已开裂桥台不受桥台高度的限制：施工时无需开挖台内填料，不影响正常交通，加固时间短，效

8、果好。因此，拉筋法是一种值得推广的加固方法。