重力式U型桥台的验算及裂缝分析
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U型桥台受力分析摘要:本文应用库仑土压力计算公式以及作者所推导的侧墙土压力公式,采用大型有限元通用计算软件NASTRAN,对不同宽度桥台,分别进行了三维有限元模拟计算,分析了桥台的开裂机理。
关键词:U型桥台,开裂,应力,有限元1模型建立的原则(1)根据所选的计算模型,对结构进行单元划分。
单元类型的选择要保证不同单元之间位移的协调性;单元总数要在考虑计算精度、计算机存储量和经济性基础上确定;单元形状不要过分扭曲,以防影响计算精度或造成刚度阵奇异;在应力梯度大的区域应采用较小的单元,在应力梯度小的区域可采用较大单元,大小单元过渡要平缓。
(2)引入结构的约束条件时要做到与实际结构的受力变形特点相同。
2模型的建立在工程计算中,往往无需了解构件破坏的全过程,而只要了解其线弹性应力的分布情况,以便确定哪些部位最危险,从而选择较好的设计方案。
在这种情况下,线性分析是很有用的。
整个桥台模型为三维有限元模型,模型形状及尺寸按《规范》拟定。
单元全部采用空间4结点实体元。
桥台结构物本构关系全部采用各向同性线弹性,填土影响按土压力考虑。
整体有限元模型所受荷载类型及大小与平面理论计算部分相一致,荷载采用土压力和车辆荷载的组合。
考虑土压力变化规律,将其以面荷载形式分别施加到前墙与侧墙背面。
桥台采用C15片石混凝土,弹模E=2.3X104 Mpa,μ=0.16, 质量密度m=2300kg/m3;墙背与台内填料的摩擦角;假定台内填土土质是单一的和各向同性的,填料采用粘性土,,内摩擦角为;并假定地基整体沉降已结束, 即不考虑地基变形影响,视地基为刚性,尽量消除边界效应对模型计算的影响。
3.土压力计算(1)前墙土压力计算桥台前墙的作用与一般挡土墙一样,因此,计算土压力时可以按库仑主动土压力计算公式计算[2]- [3]。
(2)侧墙土压力计算库仑土压力理论假定挡土墙墙后的填土是均匀的砂性土,当墙背离土体移动或推向土体时,墙后土体达到极限平衡状态,滑动面BC不受限制,如图1中的BC。
谈U型桥台开裂加固设计作者:杨绪财来源:《广东科技》 2014年第14期杨绪财(南平通辉工程咨询设计有限公司,福建南平 353000)摘要:U型桥台由支承桥跨的前墙(台身)与连接路堤两边的侧墙(翼墙)所组成,墙身多为石砌圬工或片石混凝土,它的结构简单,基础底面积大,所受的压应力较小。
但是圬工体积较大,两侧墙之间填土容易积水,除增大土压力外并易于冻胀,而使侧墙开裂。
关键词:设计;裂缝;加固1 工程概况、裂缝成因及设计思路某大桥位于南平市境内,其中心桩号K17+790,为6×20m预应力空心板桥,桥台采用C20片石混凝土U型桥台,桥墩采用双柱式桥墩配扩大基础,桥梁全长132m,桥面布置为净8.5m+2×1m(人行道),设计荷载为公路-Ⅱ级。
该桥通车不久后0号桥台左右侧侧墙、台帽下缘前墙出现不同程度的裂缝,裂缝宽度2~3mm,裂缝长度约50~80cm,最大缝宽为6mm,深度达50cm;台后路面凹凸不平,最低处沉陷达40mm以上,车辆行驶至此时,容易出现“跳车”现象;伸缩缝锚固钢筋外露、锈蚀,均以被砂石填充密实,已不能正常伸缩。
1.1 裂缝成因分析(1)凝土浇筑存在一定问题,模板安装工艺、混凝土的振捣等,致桥台外观出现钢筋头外露,混凝土表面存在较严重的蜂窝麻面。
台腔填料在施工中未严格按照规范压实,此外该桥台混凝土强度不足,无法承受桥台填土压力和桥上荷载作用力共同作用下的拉应力,因而桥台侧墙、前墙出现了不同程度裂缝。
(2)台后填土土质较差,多为非透水性填料,压实度未按设计要求压实,经车辆荷载不断作用,台后填料产生下沉,引起路面开裂,雨水经裂缝渗入填料后无法排出台腔外,随温度变化不断产生膨胀与收缩,对桥台侧墙及前墙不断产生推挤,而引发桥台侧、前墙开裂现象。
(3)由于高速铁路的建设,重型车辆不断增加,部分运输车已经完全超出本桥设计荷载,当其行驶于桥台上时,台腔填土对桥台侧墙产生土压力过大,亦为引起侧墙开裂的原因之一。
U型桥台病害分析及对策摘要针对U型桥台在工程实践中容易发生的病害,提出在设计施工中应注意的关键性问题及改进措施。
关键词U型桥台;病害分析;改进措施U型桥台是公路桥梁中采用最多的一种桥台形式。
然而,由于设计、施工和各种原因,该种桥台在工程实践中的病害较多,一些桥梁在交付使用不久后便产生各种严重的问题,如侧墙倾斜外移,前墙发生裂疑,锥坡沉陷坍塌,桥台基础被掏空等。
上述病害均是U型桥台的常见病害和多发病害。
之所以经常性地出现这些病害,除小数由于自然灾害或人为破坏外,其主要原因是设计考虑不周和施工方法不当,其中设计的因素往往又是最重要的。
下面就将常见病害发生的原因及设计施工的对策改改进意见分述如下:1 侧墙1)病害分析。
U型桥台的设计,一般是将前墙和两侧侧墙共同U型一起作为整体进行结构计算,而不单独部分,故从经济这个角度出发,将其截面顶宽多定为50~80cm,处坡垂直,内坡4:1,翼尾设计成一个8:1甚至4:1的倒坡,把侧墙逐渐向翼尾挑长,形成倒悬臂。
如果我们对U型桥台的侧墙进行受力分析就不难发现,在竖直力的作用下,侧寺可以简化成一根一端自同的杆件,与前寺相连的一端自同的杆件,基础顶面因定端,墙顶为自同端。
从这两个力学模型的分析来看,侧墙翼尾的顶部,是最容易发生变形、移位的自由端,工程实践中也有力证明了这一点。
在实践中,当侧墙高度和长度小于7~8米时,受力后其翼尾变形一般不大,不致引起大的病害;而当侧墙高度和长度大于8~10米甚至更大时,在墙背土压力和车辆荷载压力的作用下,翼尾顶部就会出现较大的幅度的变形位移,明显向外倾斜。
有些桥台由于在台腹填上或铺筑路面时采用重型震动压路机碾压,在施工过程中侧墙即逐步向外倾斜变形,在侧墙与前墙的连接处产生裂缝。
这种现象在斜桥桥台中更为严重,因为斜桥桥台前与侧墙的夹角为钝角时,在墙背土压力的作用下,前墙与侧墙连接的转解处容易被撕裂而发生裂缝,夹角的角度越大,被撕裂的可能性也越大。
桥梁墩台裂缝原因分析与处理措施(精选)第一篇:桥梁墩台裂缝原因分析与处理措施(精选)桥梁墩台裂缝原因分析与处理措施摘要:桥梁墩台裂缝是桥梁施工较为常见的病害现象,本文以某铁路建设工程桥梁墩台裂缝病害检测、处理为例,通过对裂缝病害进行调查,并对裂缝产生的机理按不同类型分别进行了分析,最后针对裂缝产生的原因提出了预防意见和整治措施。
关键词:桥梁墩台裂缝机理分析处理措施引言随着近几年铁路建设尤其高速铁路建设规模的快速推进,桥梁在土建工程中比例越来越高,为节约用地和减少路基沉降带来的安全影响,以桥代路在设计中也越来越普遍。
混凝土墩台裂缝已成为铁路建设过程中最主要桥梁病害之一,裂缝的存在可能不同程度降低混凝土的结构承载能力或耐久性。
针对某铁路工程部分桥梁墩台的裂缝病害,建设指挥部委托了专业检测单位进行检测,查明分析其成因,掌握其发展规律,采取有效控制措施预防并对既有裂缝进行处理。
工程概况某铁路工程项目桥梁全部按旅客列车设计时速140km/h设计。
桥墩结构形式主要为圆端形墩和矩形墩,桥台结构形式为T形桥台。
桥墩台身设计混凝土强度等级均为C30。
裂缝产生的机理分析经过调查发现该项目桥梁墩台裂缝病害集中在某施工标段范围内,主要是桥墩的竖向裂纹、墩台的横向裂纹、桥台的竖向裂纹和墩、台局部表面网状裂纹或局部裂纹。
导致桥梁墩台裂缝产生的原因很多,为正确判断裂缝的性质及其对结构的影响,针对现场的裂缝分布情况以及特征,对其产生的机理分别进行了分析。
3.1桥墩的竖向裂纹表现:比较典型的是沿模板的对拉钢筋分布的竖向裂纹,裂纹深度在10cm之内,可认为是浅表裂纹,长度最长的达到9m。
成因分析:其原因可能有三个方面,第一在浇筑过程中,由于模板的振动或变形,带动拉杆变动,而在混凝土的形成过程中,混凝土强度很低,造成开裂;第二由于大部分桥墩是一次浇注,混凝土方量很大,模板侧向刚度不足,受混凝土自重的影响,模板侧向发生变形,使得混凝土在顺桥方向发生开裂;第三是由于混凝土收缩的影响。
重力式u型桥台台帽配筋设计重力式U型桥台台帽配筋设计是桥梁结构中的重要组成部分,其设计合理与否直接影响到桥梁的安全性能。
下面将从以下几个方面进行详细的讨论和说明。
一、重力式U型桥台台帽概述1.1 重力式U型桥台台帽的定义:重力式U型桥台台帽是指通过自身重量来承担桥梁荷载并将其传递到基础上的一种结构形式。
1.2 重力式U型桥台台帽的作用:承载上部结构荷载,通过合理布置和配筋设计来保证其稳定性和安全性。
二、重力式U型桥台台帽配筋设计原则2.1 强度原则:根据荷载计算结果确定所需抗弯强度,并通过钢筋配比来满足强度要求。
2.2 稳定性原则:考虑到桥墩在水平和垂直方向上的稳定性,采取适当的加固措施,如设置纵向和横向钢筋。
2.3 防锈原则:在设计中应考虑到环境因素对钢筋腐蚀的影响,采取防锈措施以延长桥梁的使用寿命。
2.4 施工性原则:在设计中考虑到施工的可行性,尽量减少和简化施工过程中的操作难度。
三、重力式U型桥台台帽配筋设计步骤3.1 确定设计荷载:根据桥梁类型和使用要求,确定设计荷载,并按照规范计算各种荷载作用下的最不利组合。
截面尺寸。
3.3 配筋计算:根据截面尺寸和设计要求,进行钢筋配筋计算。
包括纵向钢筋和横向钢筋的布置数量、直径、间距等参数。
3.4 验算与调整:对配筋计算结果进行验算,并根据验算结果对配筋方案进行调整,确保满足强度和稳定性要求。
3.5 编制详图:根据最终确定的配筋方案,编制详细的施工图纸。
包括钢筋布置图、钢筋数量表等。
四、重力式U型桥台台帽配筋设计要点4.1 纵向钢筋布置:根据荷载分布情况和截面形状,合理布置纵向钢筋,以满足弯曲和剪切的要求。
通常采用双层纵向钢筋布置,上下两层钢筋之间设置间距。
4.2 横向钢筋布置:根据截面尺寸和荷载要求,合理布置横向钢筋。
横向钢筋可采用箍筋或扭转钢筋等形式,并根据需要设置不同的间距和直径。
4.3 锚固长度:在设计中应考虑到锚固长度对于抗拔强度的影响。
望海重力式码头方块混凝土裂缝原因分析及防裂措施摘要:大体积混凝土施工中的主要难点就是大体积混凝土浇筑时产生裂缝的问题,混凝土开裂后,首先会影响构件的美观,其次对混凝土的耐久性也影响很大,另外混凝土开裂后往往需要对裂缝进行二次处理,费工费料,基于上述原因工程上一直对大体积混凝土出现裂缝的问题比较重视。
本文结合工程的实际情况分析了大体积混凝土裂缝可能产生的原因,并从各方面提出了预防裂缝产生的综合措施最后确定完善的施工方案。
关键词:大体积混凝土;裂缝控制;防治措施;施工方案确定Abstract: Mass concrete in the construction of the main difficulties in the mass concrete casting is when the problem of cracks, concrete cracking, first will affect the components to beautiful, next to the durability of concrete also impact, another concrete cracking often need to crack after two times, processing, waste of materials, based on the above reason for big projects have been concrete cracking problems are more attention. Combined with the actual engineering situation This paperanalyze of mass concrete crack the possible causes, and put forward comprehensive measureswith final perfect construction schemeto prevent cracks .Key Words: mass concrete; crack control; prevention and control measures; construction plan中图分类号:TU528文献标识码:A 文章编号:1.码头工程概况望海珍珠湾综合开发建设项目码头工程是重力式方块结构,其结构有一层方块、两层方块、两层方块加一层卸荷板三种类型,码头工程分为游艇码头工程、交通码头工程、深水码头工程3个单位工程。
大体积混凝土U型桥台裂缝的处理和防治 1李洪峰 2陈世英 1宗道明 (1 山东省德州市公路管理局 德州 253000)(2 青海省质量监督站 西宁 810008)摘 要 在大体积素混凝土桥台施工中,若降温措施不力,施工方法不当等,都将造成不同程度的混凝土裂缝,分析造成裂缝的原因,并提出处理和防治措施。
关键词 道路工程 大体积混凝土 U型桥台 裂缝 处治 新(地)-麻(黄沟)高速公路是丹(东)至拉(萨)国道主干线的重要组成部分,是内地通往内蒙古自治区的交通要道。
该公路大中桥设计中多采用了素混凝土重力工U型桥台,考虑到重力式桥台以偏心受压为主的受力特点,其前墙、侧墙等大体积混凝土均为素混凝土,桥台均采用左右幅分离式,半幅桥台台身宽度13m,高度在5~11m之间,设计要求大体积混凝土施工时要采取设降温散热水管等措施防止大体积混凝土的非受力早期开裂,但因各方面的因素,部分桥台施工后都出现了不同程度的裂缝,本文就大体积混凝土裂缝的处理和防治做些粗浅的分析。
1 U型桥台裂缝概况根据施工后的大体积混凝土桥台出现的早期非受力裂缝调查如图1、图2所示。
其主要特点为:(1)半幅桥台前墙距中心5m处出现以上下方向为主的竖向表面通缝,长度在1~3m之间,缝宽小于0.5mm,裂缝间距5m左右,半幅桥台出现一条或两条裂缝。
(2)较长且较高的桥台侧墙在距前墙边缘5~6m 的位置出现以上下方向为主的竖向通缝,缝宽小于0.5mm。
(3)裂缝在桥台混凝土浇灌后20天左右发生,桥台台背回填土,台帽混凝土等均未施工,观测表明桥台基础未开裂,且未发现基础不均匀沉降。
2 裂缝形成原因分析重力式混凝土U型桥台由于结构尺寸大,属于大体积混凝土施工,水泥在水化过程中要产生一定的热量,该水化热聚集在结构内部不易消失。
由于混凝土的导热性能较差,浇筑初期混凝土的强度和弹性模量都很低,对水化热引起的急剧温升约束力不大,相应的温度应力也较小,随着混土龄期的增长,其强度和弹模的增高,对混凝土内部降温的约束也就越来越大,产生很大的拉应力。
实习论文实习单位:中国交通建设集团第三航务工程局第六工程公司厦门分公司实习工程名称:漳州港招银港7#~9#泊位项目经理部陈航博重力式码头胸墙裂缝原因分析及其对策摘要:裂缝是砼的缺陷,同时也是砼的固有本质。
本文就重力式码头胸墙裂缝产生的原因、裂缝的性质的及其对马铁欧结构的影响进行了分析和探讨,并提出了防止和减少胸墙裂缝产生的措施。
1、概述胸墙是重力式码头的重要结构部分。
它与墙身共同构成船舶系靠所需要的直立墙面,挡住墙后的回填材料,承受作用在码头上的多种外力,并交这些力传到基础上和地基中。
此外,胸墙还起着将墙身连成整体的作用。
由于胸墙的受力比较复杂,加上地质、设计、施工等方面的一些原因,常有裂缝产生,有时甚至出现贯穿性裂缝。
目前国内对类似胸墙的少筋砼结构的裂缝控制尚无标准,因此一量出现上述问题时,各方看法不一。
本文结合工程实例,对重力式码头胸墙砼裂缝产生的原因进行探讨,对裂缝的性质及其对码头结构安全的影响进行初步分析,并就防止和减少裂缝产生的措施提出一些看法。
2、裂缝原因分析胸墙砼裂缝从外观现象可分为三类:即表面浅层裂缝、横向深层裂缝,裂缝宽度≤0.3mm、横向贯穿性裂缝。
其中表面浅层裂缝主要是因砼早期干燥失水引起的,不影响结构的正常使用,因此这里仅讨论后二类胸墙裂缝。
2.1由外荷载(静、动载)引起的直接应力即按常规计算的主要应力引起的裂缝。
在一般情况下,此类荷载在设计时已考虑周全。
但有时由于施工程序不合理常导致码头胸墙在施工过程中的受力过大,从而使胸墙产生大于砼抗拉能力的拉应力而开裂。
××港××泊位原施工方案为码头基础——沉箱安装——后方回填砂——卸荷板安装——后方回填砂——浇筑胸墙。
由于外界原因施工时只能采取沉箱安装——卸荷板安装——浇筑胸墙——后方回填砂(设计码头墙后无抛石棱体)的方案,违反了施工规范“胸墙砼浇筑应在下部安装构件沉降稳定后进行”的规定,并且砂源又受到地方政策的严格控制,为了在规定的时间内完成码头墙后回填砂,施工速度极快,造成施工期间水平土压力较大,加大了码头的位移和沉降,使该泊位胸墙产生2处下宽上窄、外宽内窄的贯穿性裂缝(图1)变形缝胸墙裂缝裂缝胸墙卸荷板沉箱LL/2L L/2图1 (单位:m )2.2由变形荷载引起裂缝 此类裂缝主要包括温度裂缝,砼收缩及不均匀沉降引起的裂缝。
U型桥台裂缝成因分析与加固方法作者:黄金祯来源:《华东科技》2013年第09期【摘要】U型桥台裂缝控制一直是高速公路建设中的重要内容。
分析U型桥台裂缝成因,并提出有效的加固方法与解决措施,能够较好的保证U型桥台的质量,从而保证高速公路的质量。
【关键词】U型桥台;裂缝成因;加固措施;高速公路1 研究U型桥台裂缝成因分析与加固方法的重要意义目前的高速公路建设中,桥台一般使用的是石砌 U 型重力式,桥台的构造较为简单,但是由于设计施工等原因,使得很多的桥台存在裂缝,有些严重的裂缝直接影响着高速公路的正常运行。
根据U 型桥台裂缝的统计资料来看,桥台前墙和前墙与侧墙隅角处开裂的问题一般出现在台后填土较高的高速公路上,主要裂缝的特征是:前墙侧面发生裂缝较多,支座后部向下延伸形成前、侧墙同时裂缝的情况,有些斜度较大的,裂缝有向外墙偏移的趋势。
根据统计显示,裂缝一般在高速公路回填土的过程中产生,在运行过程中也有较多的裂缝产生。
各个部位的裂缝产生的机理并不完全相同,而且机理相对复杂。
研究桥台裂缝产生的机理并给出切实可行的解决措施,对有效的控制U型桥台裂缝有重要意义。
2 裂缝的类型及其产生机理根据U型桥台出现裂缝的位置的不同,把裂缝分为以下几类:台内路面裂缝、前墙中部竖向裂缝、前墙与侧墙交接处的裂缝以及桥台其它裂缝。
对这些裂缝的产生机理,下面进行详细的阐述。
2.1 台内路面裂缝台内路面裂缝是最容易发现的裂缝,伴随着裂缝产生的还有路面上大面积凹陷,这种裂缝产生的原因是台内填土施工不符合设计要求。
根据相关的法规规定,在进行高速公路台内填土的过程中,必须严格按照小于20~30 厘米的厚度进行分层填土,且在填土的过程中,控制最大石料的粒径小于每层填土的65%,否则台内填土的密实性将无法保证。
我国的很多的施工单位不重视桥台台内填土,在填土的过程中不按照规范进行,填土厚度不达标,压实不到位,使得台内填土的质量不达标,有些施工单位直接将大石头填入台内,随着高速公路的运行,土的沉降的发生,这时很容易产生台内凹陷开裂的现象。
桥梁施工出现裂缝的主要原因及应对措施分析桥梁是连接道路和交通的重要建筑物,其施工质量直接关系到行车安全和人民生命财产安全。
在桥梁施工过程中,裂缝的出现是一个常见的问题,如果不及时发现和处理,将会对桥梁结构和使用安全产生严重影响。
本文将从桥梁施工出现裂缝的主要原因及应对措施进行分析,以期对相关工作提供参考和帮助。
一、桥梁施工出现裂缝的主要原因分析1. 材料选择不当桥梁施工中,如果选用的材料质量不合格或者不符合设计强度要求,容易导致桥梁出现裂缝。
特别是在使用混凝土和钢材时,如果质量不达标或者含有太多空鼓、夹渣等质量问题,就很容易导致施工后桥梁出现裂缝现象。
2. 设计不合理桥梁结构设计如果存在问题,比如梁体设计不合理或者结构尺寸计算不准确等,都可能导致桥梁施工后出现裂缝。
设计方案不合理、质量监管不力也可能是造成桥梁施工裂缝的原因之一。
3. 施工工艺不当在桥梁施工过程中,如果施工工艺不当或者施工操作不规范,也容易导致桥梁出现裂缝。
比如混凝土浇筑时未能完全振实、养护不到位等,都会导致桥梁施工后出现裂缝的情况。
4. 自然因素自然因素也是导致桥梁出现裂缝的一个重要原因。
比如气候变化、地基沉降、地震等自然因素的影响,都有可能对桥梁产生一定的影响,导致桥梁出现裂缝。
二、桥梁施工出现裂缝的应对措施分析1. 优化材料选择在桥梁施工过程中,要严格把关材料的质量,选择合格的材料,并按照施工图纸要求进行使用。
对于混凝土、钢材等关键材料要进行严格把关,确保施工材料的质量。
2. 加强设计审查在桥梁结构设计阶段,要加强设计审查和技术交底,确保设计方案合理、结构稳定。
对设计方案进行严格把关,提前发现并解决可能存在的问题。
3. 完善施工工艺在施工过程中要严格按照施工工艺进行操作,并加强对施工工艺的监督和检查。
对混凝土浇筑、钢材安装等关键工艺进行全程监管,确保施工工艺的完善。
4. 强化监理检查在施工过程中,要加强对施工现场的监理检查,及时发现并处理施工中出现的问题。
桥台立柱倾斜开裂检测评估桥台立柱倾斜开裂检测评估是非常重要的,只有经过评估才能知道开裂程度,才能制定下一步针对性的解决方案,每个细节都很关键。
本店铺本店铺就桥台立柱倾斜开裂检测评估和大家说明一下。
一、工程概况国内某桥全长60米,宽度35米。
上部结构采用3x20m预应力简支空心板,梁高90cm。
桥面为10cm混凝土现浇层+10cm混凝土桥面铺装;GQF-Z80型伸缩缝;GYZ系列橡胶支座。
下部构造采用桩柱式墩,桩基础,桥台为柱式台。
桥台台前为钢筋混凝土挡墙,台后填土7~8米,台前15米,台后30米作地基加固按照粉喷桩处理。
设计荷载:公路-I级,设计洪水频率:1/100。
设计基本地震动峰值加速度为0.10g。
桥梁建成还未通车,在施工桥位处另外一座上跨本桥的桥梁基础时发现本桥桥台立柱半环向开裂。
由于可能存在施工对桥梁造成的干扰影响,故需对本桥病害成因做出科学评价。
图1 桥梁概貌二、检测的目的和工作内容1、检测的目的对照2022年2月的检测情况,从加固设计角度出发进一步判明桥梁构件缺陷程度、病害成因及影响范围,为桥梁的维修和加固提供可靠的依据。
2、检测的工作内容及方法1、表观检测采用钢尺、刻度放大镜、塞尺、声波检测仪等设备,对结构裂缝情况、表观缺损、墩台基础变位、附属构造进行表观检测,绘制裂缝分布图。
2、超声回弹综合法混凝土强度检测采用RS-STO1C非金属声波检测仪,运用超声回弹综合法对桥台立柱和挡墙进行强度测试,检测混凝土强度,为评估计算提供依据。
3、钢筋保护层厚度检测根据电磁波原理,采用PROFOMETER5钢筋直径及保护层厚度测试仪检测桥台立柱钢筋保护层厚度情况。
钢筋保护层为钢筋提供良好的保护作用,必要的保护层能够推迟环境中的水汽、有害离子等扩散到钢筋表面的时间,同时推迟因混凝土碳化使钢筋失去碱性保护的时间。
因此,混凝土保护层厚度及其分布均匀性是影响结构钢筋耐久性的一个重要因素。
三、桥梁主要病害主要病害为桥台立柱环向开裂。
1 重力式U型桥台设计1.1 原始数据1.1.1地质资料地基土分为五层,天然路面依次向下为亚砂土、亚粘土、粘土、亚砂土、粉砂,各种土质的重度γ为19kN/m3、19.8kN/m3、19.5kN/m3、18.5kN/m3、19.6kN/m3,压缩模量E s为15MPa、14.6MPa、14.5MPa、15.1MPa、15MPa,承载力基本容许值为[f ao]=420kPa,空隙比e在0.55~0.60之间,台内填土重度γ=18kN/m3,内摩擦角 =35°。
1.1.2桥梁结构资料上部结构采用单箱双室空心梁,标准跨径20.00m,计算跨径19.50m,梁长19.92m,桥面净宽7+2×1.5m,其中车道两边分隔带宽0.5m。
桥台采用板式橡胶支座,支座高40cm,空心板为C40钢筋混凝土,容重2500kg/m3。
桥梁上部断面图1-1,桥梁上部铺设6cm 厚的沥青混凝土铺装层,容重2300kg/m3,6~13cm厚的40﹟现浇混泥土调平层,容重2400kg/m3,空心梁截面积为5m2。
图1-1 桥梁断面图(尺寸单位:m )1.2 几何设计1.2.1设计荷载公路Ⅰ级,人群荷载3kN/m2。
1.2.2设计材料台帽用C30钢筋混泥土,密度γ=25kN/m3,台身采用C20混凝土,重度γ =25kN/m3,轴心抗压强度f cd =7.82MPa,基础采用15号混凝土砌块石,重度γ =23kN/m3,轴心抗压强度f cd =5.17MPa,人行道板按标准值5.0kN/m2计算。
1.2.3设计依据《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2004) 《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63—2007) 1.2.4设计高程桥面高程为76.648m ;设计水位高程73.748m ;河床高程为69.10m 。
1.2.5拟定桥台尺寸(1)基础采用两个台阶,每层台阶厚0.85m ,襟边宽0.2m 。
浅谈重力式U型桥台的验算及裂缝分析
摘要:在u型桥台的建设过程中经常出现问题,u型桥台主要的受力部分为前墙,因此前墙的设计及施工对整个桥台的结构是最重要的,本文通过近年来实际工程中出现了大量的不同裂缝、破损和倾覆等,这些问题对桥梁的正常使用造成了不可估量的影响。
关键词:重力式u型桥台;稳定性;开裂
中图分类号: u445 文献标识码: a 文章编号:
1、引言
重力式桥台台后的土压力主要靠自重来平衡,故桥台本身多数由石砌、片石混凝土或混凝土等圬工材料建造,并用就地浇筑的方法施工。
u形桥台因其台身是由前墙和两个侧墙构成的u字形结构而得名。
其优点是构造简单,可以用混凝土或片、块石砌筑。
缺点是桥台体积和自重较大,也增加了对地基的要求,此外,桥台的两侧之间填土容易积水,结冰后冻胀,使侧墙产生裂缝。
所以宜用渗水性较好的土夯填,并做好台后排水。
因此,u型桥台在工程实施中存在的病害较多,一些桥梁在交付使用后不久甚至在施工过程中就产生各种严重问题,不仅影响公路的正常使用,而且维修加固也要耗费高额费用。
2、设计算例
本文根据某特大桥为工程背景,大桥为大跨度波形钢腹板预应力混凝土刚构桥,其跨径布设为85+148+85米,桥梁起点桩号
k22+336.962,跨中桩号k22+503,终点桩号k22+665.013,全长326
米,桥面总宽12米,桥面行车道宽11米,两侧各设0.5米宽的防撞护栏。
两幅桥梁总面积7488平方米。
道路等级:高速道路;计算行车速度:80km/h;
3、前墙的计算
u型桥台设计方面主要要考虑前墙。
u型桥台的主要的受力部分为前墙,在宽度较大的桥台中,在前墙的一定位置设置了必要的变形缝后,其质量一般也能保证。
对于高度较大的桥台,地基和前墙前边的墙身的应力往往较大,为了改变这种应力分析状况,使其受力更合理,应当加宽基础襟边,同时前墙设置或者的前坡。
3.1 土压力的计算
挡土结构物上受到的土压力和挡土结构与填土相对位移紧密相关。
一般地,可以参考《公路桥涵设计通用规范》附录一部分,按挡墙模式计算台背压力。
桥背的填土的作用达到了主动土压力。
一般采用郎肯主动土压力理论计算台背主动土压力:
式中:c为主动土压力强度;为桥头区填土重度,高速公路路基填土一般取;为填土面到计算点的深度;为路堤填土的粘聚力;为主动土压力系数,;为路堤填土的内摩擦角。
3.2、无车辆荷载时台后主动土压力
无车辆荷载时台后主动土压力为:
式中:e-主动土压力标准值(kn);γ-土的重力密度
(kn/m³);b-桥台的计算宽度(m);h-计算土层高度(m);
式中:β-填土表面与水平面的夹角;α-桥台台背与竖直面的夹角;δ-台背与填土间的摩擦角,取δ= /2。
其中。
3.3当土层特性无变化但是有汽车荷载作用时
土压力为
破坏棱体长度
换算土层厚度
3.4基底应力
基底应力按照《公路桥涵设计通用规范》进行计算。
式中:为竖向力总和;为作用于桥台的水平力和竖向力对基底重心轴的弯矩;为基础底面积;为基础底面的截面抵抗矩。
3.5抗滑稳定性计算
由《公路桥涵地基与基础设计规范》4.4.1条规定
式中:——墩台基础抗倾覆稳定性系数;——桥台截面重心至验算倾覆轴的距离(m)即距墙趾的距离;——规范规定验算墩台抗倾覆和抗滑移的最小温度系数;
由以上计算结果可知:前墙基础倾覆和抗滑移性均满足《公路桥
涵设计通用规范》的要求。
土类地基基底最大应力,要求土类地基基底容许承载力不小于。
4、开裂验算及防治
实际工程中常常出现桥台前墙的开裂,为了弄清楚桥台开裂原因及其发展趋势,特进行了桥台进行了分析计算,分析中采用实体单元进行建模分析,考虑了台内填土压力、汽车荷载和温度力这三种荷载。
考虑工况为:台内填土压力+汽车荷载,分析计算结果如下:
桥台外侧z轴方向应力云图
从计算得到应力分布趋势来看,由于地基沉降的缘由,使得桥台前墙与侧墙交界处最容易开裂,由于前墙的刚度比侧墙刚度大,开裂起始位移会从侧墙开始,由内侧向外侧沿着大致45°方向扩展,直到裂缝贯穿侧墙,若不采取措施,裂缝将由桥台台帽位置向下继续发展,直到前墙与侧墙分离开。
现有车流量大,重载、超载严重,再加上桥面排水不顺畅,雨水顺着桥头搭板的裂隙进入桥台,由于台后填土透水性较差,填土遇水膨胀,对桥台侧墙和前墙产生向外的推力,这些原因是导致桥台开裂的原因。
5、结论
为了确保桥梁桥台结构满足使用要求,提高桥梁桥台的安全性和耐久性,在对公路桥梁桥台结构设计时,要求设计人员和现场施工人员根据设计规范及其施工规范总和考虑地质水文条件和结构受
力特点等,以满足规范的要求。
参考文献
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北京:人民交通出版社,2004.
[2]gb50007-2002,建筑地基基础设计规范[s]
[3]柳艳红. 浅谈公路桥梁下部结构设计[j]北方交
通,2010,(04)142-143;
作者简介:
朱贵,1985,男,助理工程师,主要从事桥梁维修养护及施工方面工作。