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重力式桥台开裂的机理分析重力式桥台开裂是桥梁工程中常见的问题，其机理主要与结构受力特性、材料性能以及外部环境因素密切相关。以下是对重力式桥台开裂机理的简要分析：
重力式桥台是一种依靠自身重量和地基反力来维持稳定性的结构形式，通常由混凝土或钢筋混凝土建造。由于其承受较大的竖向荷载、水平土压力及车辆荷载等复杂作用力，桥台在服役过程中可能出现开裂现象。主要原因包括以下几个方面：
1.应力集中效应：重力式桥台设计时需考虑多种荷载组合，如上部结构传来的竖向荷载、车辆制动力引起的水平推力以及填土产生的被动土压力。这些荷载可能导致局部应力集中，特别是在桥台与基础交接处或迎水面角点区域db4102／t 014-2020 可燃气体检测报警器安装使用要求，从而引发裂缝。
2.温度变化影响：混凝土材料对温度变化较为敏感，昼夜温差或季节性温度波动会引起热胀冷缩效应。若桥台结构约束过大或未设置足够的伸缩缝，则可能因温度变形受限而产生拉应力，最终导致开裂。
3.地基不均匀沉降：当桥台建于软弱地基或地质条件复杂区域时，地基可能发生不均匀沉降，使桥台底部受力分布不均，进而产生附加弯矩和剪力，造成裂缝扩展。
4.材料收缩与徐变：混凝土在硬化过程中会发生干缩和自收缩，加之长期荷载作用下的徐变效应，会进一步加剧内部拉应力积累，增加开裂风险。
5.施工质量缺陷：施工过程中的振捣不足、养护不当或配筋不合理等问题也可能降低桥台的整体抗裂性能，使其更容易出现裂缝。
综上所述，重力式桥台开裂是由多方面因素共同作用的结果。为减少开裂风险，应从优化设计、提高施工质量以及加强后期维护等方面入手，确保桥台的安全性和耐久性。
石砌重力式桥台开裂过程！
例1：该桥台宽23m，高23.56m，用M7.5砂浆砌 MU30块石，基础为C15片石砼，置于新鲜基岩上.桥 台主要尺寸及裂缝位置见图1. 该重力式桥台在台内回填过程中出现开裂.当 桥台砌筑完成，台背回填距桥台顶面4.5m时，在侧 墙与前墙交汇处发现侧墙有轻微竖向裂纹，当台背
图1 石砌重力式桥台尺寸及裂缝位置
12.7m的重力式桥台，采用M5砂浆砌筑MU25粗料 石，基础置于新鲜基岩上，当护拱砌筑完毕，侧墙砌 筑和台背回填至起拱线时，在起拱线附近侧墙和前 墙相交部位的前墙上出现竖向裂缝.当侧墙砌筑和 台背回填至拱顶齐平时，前墙上的裂缝由起拱线迅
速向上和向下发展，最后发展为1.2cm宽 上述两例中的桥台均是在台内填土过程中出现 开裂，表明台内填土产生了很大的土压力，不论桥台 尺寸大小而一概忽略填土压力是不尽合理的，因此， 有必要从桥台构造和受力方面分析桥台开裂的机 理
现行《规范》第5.3.5条规定，当U型桥台（重 力式桥台）两侧墙宽度不小于同一水平截面前墙的 0.4倍时，可按整体截面验算截面强度.当桥台截面 尺寸满足该条规定时，台内填土所产生的土压力对 桥台影响不大，可以按整体结构验算其抗力、抗滑和 抗倾稳定性，视台内填土为桥台自重的一部分，勿需 验算由此产生的土压力对侧墙、前墙的影响. 设任一水平截面前墙全长为W侧墙顶宽为 b，侧墙内坡为n：1，则对应于该水平截面处侧墙 宽度为（图2）
将式（1)代入式（2a）.得：bi+h/n≥0.4W
对例1中的重力式桥台，b=075m，n=3.5.
然，该桥台的截面尺寸偏小，已不能按整体截面验算 截面强度.要满足式（2b），在保证侧墙顶宽、侧墙高 度和前墙宽度不变的情况下，侧墙内坡必须达到n
=2.71才能满足第5.3.5条的规定
当桥台总体尺寸大、截面尺寸偏小，情况就大不 相同，容易在施工过程中出现桥台开裂，而且随着填 土高度的增加，裂缝宽度也急剧增大，说明填土引起 的土压力很大.应计入该土压力影响
桥台前墙的作用与一般挡土墙一样，因此，按 主动土压力公式计算.即
库仑土压力理论适用于墙后填料在足够远距离 的情况，但对一般的重力式桥台，（侧）墙后已存在 已知坡面，如图3中的BC，此时墙后填料将沿此滑 动面下滑 取单位长度的填料，假定土楔ABC的重量为G， 考虑滑动土楔的静力平衡条件，绘制出G、R、E的 力三边形.根据图3，可计算出土体的重量G为 G=ybH/2 (4)
b;= b1 + h;/ n 这里，h:为侧墙顶距该水平截面的高度 根据第5.3.5条规定.有
现根据上述计算公式，计算例1中桥台在台内 填土作用下的受力情况 4.1计算参数与计算假定
假定台内填料是单一的和各向同性的砂性土
内摩擦角为Φ=30°，容重y=19kN/m；台身为 M7.5砌筑Mu30块石，弹模E=3.84×10MPa，质量 密度m=2300kg/m²；基础为C15片石砼，弹模E= 4.2×10MPa，质量密度m=2300kg/m². 由于桥台砌体的强度远大于台内填土体的强 度，相对于土体的非线性要小得多，视桥台为各向同 性的线弹性材料，这种假定可以减小非线性单元的 数量和种类，降低非线性选代的次数，并可大大降低 计算运行时间，由此引起的计算误差在工程容许范 围内.因桥台置于新鲜基岩面上，不考虑地基变形影 响.视地基为刚性
前墙沿横桥向取单位宽度，前墙墙背倾角tana =1/4,Φ=30°,8=Φ/2=15°,H=23.58m,代入 库仑主动土压力计算公式（1），得： E=1/2·yH²K=1/2×19 ×23.58²×0.471876 2492.522kN/m.
4.2.2侧墙土压力计算
究其原因，由于受到前墙与侧墙两个方向的水 平压力之合力，其交汇处应力增大，当桥台截面尺寸 偏小，抵抗能力不足时，极易在交汇处开裂.这与大 多数桥台开裂位置在前、侧墙的交汇处是一致的.侧 墙尾端因没有受到前墙的约束，呈一端约束一端自 由状态，所以在该处根部应力也很大.由于该桥桥台 宽度和高度分别达到23.56m和22.9m，因此作用在 侧墙处的土压力很大，相应增大了墙翼尾的顶部变 形值.经计算，该桥台侧墙尾端顶面外倾值为25mm 与实测值18mm接近
笔者针对重力式桥台开裂的进行了构造与数值 分析，提出应计入台内填土土压力对桥台的影响，并 对一具体桥台进行了有限元分析，计算结果与实际 桥台开裂吻合较好.说明在设计桥台.尤其是宽大桥
周水兴.等：重力式桥台开裂的机理分析
结构分析采用Msc.Nastran大型有限元计算程 序，将整个桥台离散成若干个具有4节点的四面体 单元，台身底部与基础顶部节点合并.因基础处在新 鲜基岩面上，桥台基础底面所有单元各方向位移为 零.考虑土压力变化规律，将其以面荷载形式分别施 加到前墙和侧墙背面 图4、图5分别为台内填料土压力作用下的变 形图和应力图，可以看出，在前墙与侧墙交界处的应 力最大，最大主拉应力达2.242MPa，远远超过砌体 所能承受的最大拉应力.应力集中分布区域与桥台 开裂的裂缝位置、方向是吻合的，说明引起桥台开裂 的原因是台内填土的土压力所致.而在侧墙尾端，其 向外变形值最大
公路t梁预制梁施工组织设计方案图5桥台有效应力云图
台时，必须考虑台内填土的对桥台的不利影响，截面 尺寸除应满足设计规范外，还应计算台内土压力对 墙体的影响，并作必要的验算，以确保桥台在施工和 运营状态下的安全可靠
mstudyofagravityabutmentcrad
Abstract : Aiming at the case that a gravity abutment often cracked during construction and use stage , the abutment dimension and the appro priate for condition have been discussed according to the current specification. The formulas of soil pressure with the limited slide surface of vall were given in this paper. The value of soil pressure was acted on the forward wall and side wall as surface load. The numerical analysis by Nastran finite element program has been made for the actual gravity abutment. The calculation result was in aore n ent with the real crack and deformation in the position. To ensure the safety of construction and durability, we strongly sugget pai m. se ab'cing the specification about configurations. f necessary , it should be calculated the inner soil pressure cf the a^er on wall. Key words : gravity abutment ; abutment crack ; mechanism study: soil presst ralculation; Sigo.ion
对于斜拉索的测定方法，除了在特定的条件和 环境下用荷重传感器测量法、张拉千斤顶测量法、压 力型油压千斤顶测量法、电阻片测量法、缆索伸长测 量法、主梁线型垂度测量法等.一般情况下还是用简 捷、方便的频率法.从现在大量工作者对频率法的研 究来看职工集资住宅楼钢模板施工方案，只要操作合理，频率测量的精度已经是可靠 的了，不再是影响索力测量的主要因素.要进一步提 高索力的测量精度，必须更深入研究斜拉索索力与
频率的关系.如果能得出综合考虑索的抗弯刚度、斜 度、垂度以及边界条件下的索频率与索力的关系，而 且可根据索的长短不同，考虑哪个影响因素占主要 这样得出不同的索力与频率的关系式