U型桥台病害分析及对策

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。

有的设计人员会认为：侧墙的外侧为锥坡，锥坡可以平衡一部分土压力。其实，希望用锥坡来平衡土压力是不可行的。锥坡本身属于防护工程，又受到众多因素的影响，本身尚县自顾不暇，借希望于锥坡来平衡压力是不可靠的，一量锥坡塌陷就会危及侧墙。

2）注意事项及对策。侧墙因与前墙连接而具有较好的稳定性，但其后端的顶部却是自同的，容易发生位移。当侧墙长度很大时，前墙对侧墙的嵌固影响很

小，其受力状况就近似为一幅的档土墙。鉴于此，设计时应从安全的角度出发，把侧墙作为一幅的挡土墙来进行计算。

台腔填上应避免采用易于吸水的膨胀的粘性土，尽量采用水稳性好的砂性土或石渣等材料，以减小墙背土压力。

2 前墙

1）病害分析。前墙是U型桥台的主要受力部分，设计人员一般较重视，在宽度不大的U型桥台中前墙出现质量问题的可能性不大，但在宽度较大的城市道路，U型桥台前墙出现裂缝也不少见。

例如在城市道路中，其宽度有许多达50~60米，甚至上百米，在这样宽阔的道路上修建U型桥台，若仍按整体的U型考虑，不在其间设置必要的变形缝，桥台前墙会由于基础的不均匀下沉及温度变化引起的胀缝而产生竖向裂缝，将桥台的前墙为若干段。

2）注意事项及对策。针对这状况，在设计超宽的U型桥台时应每隔15~20米设一条变形缝。被变形缝分隔的桥台，从结构受力来看已经不再成为整体的U型台，其中间分隔部分应视作一幅的一字墙，前面承受上部构造成传来的外力，就不能正确地反映其实际受力的情况，容易导致发生质量问题。

桥台前墙的前坡一般多设计成垂直坡，在一般情况下这是适宜的，但在较高的梁式桥台及超宽桥台被分隔的中间段落，前墙前边的墙身和地基的应力较大。为了改善这种应力分布状况，最好能设置一个

8：1或10：1的前坡，且适当加大基础襟边，使其受力更合理，更具有稳定性。

3 裙墙

1）病害分析。裙墙多被设计人员视为无关紧要的附属工程，一般不计算其墙背土的压力，也不对其进行抗倾抗剪、抗滑验算，只从节约的愿望出发，设计的断面较小，断面尺寸通常为顶宽50~80厘米，面坡4：1，背垂直；或面坡垂直，背坡4：1。而裙墙的背后，是一个又高又还陡仰坡的土体，其施加于裙墙的侧压力相当大，如此单簿的裙墙往往不能满足实际需要，故使用不久后，在锥坡土侧压力的作用下，裙墙即向前倾斜，甚至坍塌严重的连同基础一起向前滑动。

有的设计人员为了缩短桥台侧墙的长度，将裙设计得比较高，高达2~3米甚至更高。而墙背土压力与墙背填土高度的平方成正比，裙墙越高，其墙背土压力增长得越快，裙墙的稳定性就越难以保证。

2）注意事项及对策。为了提高设计质量，防止裙墙病害的发生，在设计裙墙时应注意如下事项：①把裙墙视为得要的承重结构，计算其墙背土压力，并验

算其抗倾，搞滑的稳定性，使其各项稳定性满足规范要求。②把基础置于冲刷线以下，并尽量置于较坚实的持力层上，确保基础稳定。③应尽量避免设计成高的裙墙，一般情况，露出地面的高度最好不大于1.0米。

4 锥坡

1）病害分析。锥坡的病害大多是由于裙墙出现病害而引发产生的，但也有的是由于锥坡本身的原因而导致锥坡开裂、滑落、倒蹋。锥坡在顺桥向多设计成一个1：1的仰坡，横桥向坡度与路基边坡相同。这样，顺桥向的稳定性相对要差一些，在锥坡高度很大时就更不稳定，容易引发病害的产生。锥坡体内一般填水性好的砂性土，但有的施工单位在施工过程中却往往忽略了这一点，给锥坡的稳定留下了隐患。

2）事项及对策。根椐锥坡病害产生的原因，在设计和施工中应注意以下两点：①避免设计成高度很锥坡；在高很大时把顺桥向坡度设计成1：2-1：1.5。②锥坡体内必须用透水性较好的砂性土砂填筑，填筑过程中应边用水冲振捣，使锥坡体内填筑密实。

总之，只要在设计和施工中对U桥台的病害有一个充分的了解，把设计和施工这两个重要环节，是可以减少以上这些常见病害和多发病害的。

参考文献

[1]中华人民共和国行业标准.JTG J041-2000,公路桥涵施工技术规范.

[2]中华人民共和国行业标准.JTG F80/1-2004,公路工程质量检验评定标准.

[3]公路工程标准规范理解与应用丛书.JTG H20-2007,公路技术状况评定指南.