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从结构破坏到土压力失衡:桥梁检测之桩柱式桥台典型病害成因分析及处治方案
更新时间:2025-06-13 10:07
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在桥梁建设领域,桩柱式桥台扮演着连接上部构造与地基的关键角色,其稳固性和持久性对整座桥梁的运行状态起着决定性作用。然而,长期承受车辆荷载、环境侵蚀以及地质条件变化等多种因素的考验,桩柱式桥台常常会出现多种典型的病害现象。

这些病害现象大致可以归为三大类别:首先,是桩柱本身的结构性破坏,比如混凝土保护层脱落、钢筋生锈、桩身变细等直接削弱承载能力的损坏;其次,是桥台主体结构的损坏,表现为台身出现裂缝、位移变形等影响结构整体稳定性的问题;最后,是由于台后填土引发的次生问题,如填土下沉、土压力失衡导致的桥台位移等。这些病害现象往往相互影响、互为因果,形成复杂的损坏链条,需要工程技术人员通过全面的检测评估来精确判断。接下来,我们将详细探讨桩柱式桥台的主要典型病害类型、病害特征及维护措施。

一、桩柱式桥台盖梁竖向裂缝

1、病害特征

软土地基地质条件下的,尤其是设置了台后挡墙的柱式桥台盖梁易出现竖向裂缝。裂缝形态通常为桥台盖梁靠河侧出现多条竖向裂缝,竖向裂缝上下基本贯通,裂缝宽度大小不一;伴随立柱河流侧出现水平环状裂缝、背墙断裂、伸缩缝顶死等病害。

2、产生原因

(1)桥台盖梁竖向开裂,主要是由于台后土推力作用在盖梁上,挤推桥台向河侧变形,在水平荷载作用下,以及在桩柱和上部结构的约束下,盖梁侧面受弯。

(2)盖梁通常只按照竖向荷载产生效应进行极限承载力和正常使用状态的配筋设计,而侧面只配置很少的抗扭钢筋,在水平土压力的作用下,出现裂缝在所难免。

(3)一些柱式桥台,直接采用台后挡墙形式,取消桥台锥坡,导致台后土压力因无台前锥坡的反压卸载而直接作用在桥台上。

3、养护对策

桥台盖梁的竖向贯通裂缝,是由台后填土产生的土压力引起的.属于前期设计中针对软土地基所采用的桥台形式不合理的结果。处治这种病害往往代价很高,根据多年的处治经验建议如下:

(1) 如果单是桥台盖梁出现裂缝,且裂缝基本稳定,应采用在盖梁侧面粘贴数道钢板加固的方法,即补强盖梁水平抗弯能力。

(2)如果出现立柱变形较大,立柱开裂明显的情况,应在台后采用轻质填料换填处理·以及对桥台进行拆除重建。

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二、桩柱式桥台盖梁斜向裂缝

1、病害特征

桩柱式桥台盖梁斜向裂缝情况比较复杂,根据引起其的原因可以分为两种情况,对应的病害特征如下:

(1)剪切裂缝是在荷载作用下产生的斜向裂缝,使得结构断裂成两相脱离的形态,这种裂缝有可能为盖梁剪切裂缝。

(2)当斜向裂缝与剪切裂缝方向相反,并且裂缝延伸至底板较深的位置时,该形态可能为扭转裂缝。

2、产生原因

(1)剪切裂缝:出现剪切裂缝可能是因为抗剪配筋不足,或超载引起剪力超过盖梁抗剪能力。

(2)扭转裂缝:温度、土压力变化导致桥台受不均匀的挤推,承受过大的扭转力。同时梁板放置时,横向梁板间在纵向产生误差·当温度等因素变化时,梁板与背墙不均的接触产生扭转力。

3、养护对策

首先判别斜向裂缝的性质,再根据斜向裂缝的性质进行有针对性的维修养护。

(1)当判定为剪切裂缝时,通过检算复核盖梁的承载能力,如抗剪能力不足,应采用在盖梁正侧面增厚截面加固的方法。

(2)当判定为扭转裂缝时,由于提高盖梁扭转强度难度较大应从减少或消除扭矩的角度进行处治。当裂缝宽度小于0.2mm,立柱变形不大时,建议加强观察当病害不继续发展时,采用封闭裂缝处理;当病害发展较快时,建议开挖台后填土,换填自立性好、轻质的填料减少台后土推力。

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三、桩柱式桥台立柱水平裂缝

1、病害特征

桥台立柱靠河侧出现半环状裂缝,严重的会出现断裂,甚至混凝土大面积破碎。

2、产生原因

(1)桥台台后填筑高度高于地面时,形成较大的填筑荷载,同时在车辆荷载的作用下,软土地基形成向前滑动面。

(2)桥台台后土压力直接作用于挡墙上,挡墙将大部分的挤推力作用在桩柱桥台上(实际上放大了水平推力)。

(3)由于桩柱式桥台抗水平推力能力低,当水平挤推力达到一定程度时,必然导致桩柱式桥台的各种病害。

3、养护对策

(1)对于跨径比较小又不通航的桥梁,可以采用设置钢筋混凝土支撑梁的加固方法。

(2)台后换填具有直立性的轻质材料,减少土压力,

(3)扩孔,增加一跨以降低填土高度。

(4)增设锥坡,增加反向土压力,减少桥台受力。

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综上所述,桥梁桩柱式桥台的病害防治是一项系统工程,需要从设计、施工到运营维护全过程进行质量控制。通过建立"预防为主、防治结合"的维护理念,结合现代检测技术和科学评估方法,才能有效延长桩柱式桥台的使用寿命,保障桥梁结构的整体安全性和耐久性。未来,随着新材料、新工艺的发展,桩柱式桥台的病害防治或将迎来更多创新解决方案。

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