梁式桥墩台剪切破坏机理研究
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２１ ０ ０国产环 氧沥青 材料铺 装 技术（ 海 ） 点论 坛专辑 上 热
２１ ００年 ６月第 ６期
梁式桥墩 台剪切 破坏机理 研究
李红 星 ， 勇 姜 治伟 ，张 占军 ， 荣雄 ｓ 白 ， ， 高
（ ． 阳 市 公 路 规 划 勘 察 设 计 院 ， 南 洛 阳 ４ １０ ２洛 阳 市 公 路 管 理 局 ， 南 洛 阳 ４ １０ １洛 河 ７ ００； ． 河 ７ ０ ０：
坏 的关 键 因素 。
墩 台病 害 的性 质 、 成 原 因 、 何 预 防 及 加 固方 法 形 如 进 行 全 面 而 深入 的 了解 和 研 究 ，不 仅 是 促 进 桥 梁 科 学 发 展 的必 经 之 路 ， 是保 障社 会 安 定 、 步前 也 稳
进 的有 效 方法 。 通 过 ２０ ０ ７年 至 ２ ０ ０ ８年 间 河 南 省 境 内 主要 干
统 的研究 ， 归纳 出导致梁 式桥 墩台剪 切破 坏的原 因。 并 关 键 词 ： 式 桥 ； 台 ； 切 破 坏 粱 墩 剪
中图分 类号 ： ４ ８２ 文献 标识 码 ： 文章编 号 ：０ ９ ７ １ （ ０ ０）６ ０ ６ — ３ Ｕ ４ ．１ Ａ １０ — ７ ６ ２ １ ０ — ０ ０ ０
座和伸缩缝产生病害的根源是 由于汽车荷载 的作 用 。 汽 车荷 载 是 随 时 间 变化 的 冲击 荷 载 。
将 梁 体作 为 一个 单 自由度 体 系 ， 当汽 车作 用 在
梁上 时 ， 动力 响应 为 Ｙ ｔ ， 过建 立振动 微分 方程 ： （）通
问就 出现 相 对 位 移 ， 一 孑 梁 的右 端 将 顶 紧胸 墙 ， 第 Ｌ 此 时造 成 桥 台与 梁体 共 同受 力 ，使 得 梁 桥 桥 跨 结 构 和桥 台的 受 力体 系发 生 变 化 ， 当梁 体 继 续 受 到
种 因素 的影 响 ， 如水灰 比 、 泥 品种 和用 量 、 水 骨料 的
种 类 、 配 、 捣 的 质 量 、 护 的 时 问 等 都 能 直 接 级 振 养 影 响 到混 凝 土 的 质量 ，或 者 说 不 可 避 免 的 会带 来
混 凝 土 的各 种 缺 陷 。部 分 缺 陷 的发 展 都会 造 成水 分 和 侵 蚀 物 质 渗 入 混凝 土 内部 ，与 混凝 土 发 生物 理 化 学 作 用 ， 而 将 缺 陷 发 展 扩 大形 成 病 害 。 从 而支 座 尤 其 是 橡 胶 支 座 的老 化 或 变 质 将 影 响
３京 宁友联 （ 京 ） 技有 限公 司 ， 京市 １０ ７ ４东南 大学 ， ． 北 科 北 ０ １６； ． 江苏 南京 ２ １０ ５华 中科技 大学 ， １１０； ． 湖北武 汉 ４ ０ ７ ） ３０４ 摘 要 ： 文 针对 现役 梁式桥 墩 台普遍 存在 剪切 破坏 的现 象 ， 足 于实 际问题 从理 论 出发 对于 墩 台剪切 破坏 的机 理进 行 系 该 立
水 平 力 作 用 或 桥 台 受 到 台后 填 土 的作 用 下 ，胸墙
将 被 剪 断并 出现 位 移 。 当墩 身 位 移 的增 大 ， 而 其受
到 的剪 应 力 超 过 了墩 身 的抗 剪 强 度 时 ，墩 身将 发
生剪 切 破 坏 。
１２ 材 料 特 性 ．
根 据 梁 桥 的受 力 特 性 可 知 道 ，混凝 土材 料 的 耐 久 性 和支 座 材 料 的耐 老 化 性 是 影 响 梁桥 发 生破
道 的普查 ，发 现 梁 式 桥 的桥 台 和 桥 墩 都 或 多或 少
出现 了墩 身 与 帽梁 结 合 部 位 、墩 身 中 部 和底 部 的 环 状 裂 缝 以 及桥 台背 墙 根 部 被 剪 裂 的 现 象 。所 以 针 对 桥 梁 墩 台普 遍 存 在 剪 切 破 坏 的 现 象 ，本 文对 这 一 问 题 分 别 从 内 因 和 外 因 两 个 方 面 进 行 了研 究 ， 得 到一 些 结 论 。 并
力 。 因此 规 范 中规 定对 橡 胶 支 座 要 进 行 定 期 的 养
护 、 要 情 况 下进 行更 换 。 必
２ 梁 式 桥 墩 台 剪 切 破 坏 外 因
梁 式 桥墩 台 剪切 破 坏 的外 因 主要 是 由于 支 座 和伸 缩 缝 的病 害 及 台后 填 土 的作 用 造 成 的 ，而 支
的水 平 力 Ｑ 的作 用 下 ，支 座 和 墩 身 将 发 生 位 移 。 在 初 始 阶 段 ， 座 和 墩 身 不 可 能 同 时遭 到 破 坏 ， 支 如 果 支座 被 剪 断 或 不 能 自由滑 动 ，则 墩 身 将 是 基 本
完好 的 ， 随着 支座 和伸 缩 缝 的 破坏 ， 台上 的集 但 墩 成 刚度 将 重 新 分 配 ， 当水 平 荷 载继 续 增 加 ， 墩 之 梁
混 凝 土是 由水 泥 、 、 细骨 料 和其 他外 加 剂 ， 水 粗 经 过 搅 拌 、 注 、 捣 和 养护 硬 化 等 过 程形 成 的人 浇 振 工 复 合材 料 。 由于组成 混凝 土 的材 料众 多 ， 混凝 而
土从 生 产 到 入模 浇 注完 成 的 过 程 中又极 易 受 到 多
支 座 的抗 剪 和 压 缩 变形 能 力 ，从 而 影 响梁 桥 的受
１ 梁式桥 墩 台剪切 破坏 的 内因
１１ 梁 式 桥 桥 跨 特 性 ． 梁 桥 的水 平 荷 载 传 递 机 理 是 按 照 各 墩 台 上 的 水 平 集 成 抗 推 刚度 的大 小 分 配 到 各 墩 台上 ，然后 传 递 给 基 础 的 ，因此 各 墩 台的 抗 推 刚 度 的 大 小 决 定 了其 受 力 的 大小 。 多 联 多 跨 梁桥 中 ， 顺 桥 向 在 在
０ 引 言
作 为 桥 梁部 件 中 的传 力 、 撑 结 Hale Waihona Puke Baidu 物 ， 支 桥墩 和 桥 台 的病 害 直接 影 响 了桥 梁 的 承 载 能 力 和 使 用 寿
命 ， 公路 运 输 带 来 了不 安 全 因 素 和 隐患 ， 接威 为 直 胁 着 人 民群众 的人 身 、 产 的安 全 。 因此 ， 桥 梁 财 对
２１ ０ ０国产环 氧沥青 材料铺 装 技术（ 海 ） 点论 坛专辑 上 热
２１ ００年 ６月第 ６期
梁式桥墩 台剪切 破坏机理 研究
李红 星 ， 勇 姜 治伟 ，张 占军 ， 荣雄 ｓ 白 ， ， 高
（ ． 阳 市 公 路 规 划 勘 察 设 计 院 ， 南 洛 阳 ４ １０ ２洛 阳 市 公 路 管 理 局 ， 南 洛 阳 ４ １０ １洛 河 ７ ００； ． 河 ７ ０ ０：
坏 的关 键 因素 。
墩 台病 害 的性 质 、 成 原 因 、 何 预 防 及 加 固方 法 形 如 进 行 全 面 而 深入 的 了解 和 研 究 ，不 仅 是 促 进 桥 梁 科 学 发 展 的必 经 之 路 ， 是保 障社 会 安 定 、 步前 也 稳
进 的有 效 方法 。 通 过 ２０ ０ ７年 至 ２ ０ ０ ８年 间 河 南 省 境 内 主要 干
统 的研究 ， 归纳 出导致梁 式桥 墩台剪 切破 坏的原 因。 并 关 键 词 ： 式 桥 ； 台 ； 切 破 坏 粱 墩 剪
中图分 类号 ： ４ ８２ 文献 标识 码 ： 文章编 号 ：０ ９ ７ １ （ ０ ０）６ ０ ６ — ３ Ｕ ４ ．１ Ａ １０ — ７ ６ ２ １ ０ — ０ ０ ０
座和伸缩缝产生病害的根源是 由于汽车荷载 的作 用 。 汽 车荷 载 是 随 时 间 变化 的 冲击 荷 载 。
将 梁 体作 为 一个 单 自由度 体 系 ， 当汽 车作 用 在
梁上 时 ， 动力 响应 为 Ｙ ｔ ， 过建 立振动 微分 方程 ： （）通
问就 出现 相 对 位 移 ， 一 孑 梁 的右 端 将 顶 紧胸 墙 ， 第 Ｌ 此 时造 成 桥 台与 梁体 共 同受 力 ，使 得 梁 桥 桥 跨 结 构 和桥 台的 受 力体 系发 生 变 化 ， 当梁 体 继 续 受 到
种 因素 的影 响 ， 如水灰 比 、 泥 品种 和用 量 、 水 骨料 的
种 类 、 配 、 捣 的 质 量 、 护 的 时 问 等 都 能 直 接 级 振 养 影 响 到混 凝 土 的 质量 ，或 者 说 不 可 避 免 的 会带 来
混 凝 土 的各 种 缺 陷 。部 分 缺 陷 的发 展 都会 造 成水 分 和 侵 蚀 物 质 渗 入 混凝 土 内部 ，与 混凝 土 发 生物 理 化 学 作 用 ， 而 将 缺 陷 发 展 扩 大形 成 病 害 。 从 而支 座 尤 其 是 橡 胶 支 座 的老 化 或 变 质 将 影 响
３京 宁友联 （ 京 ） 技有 限公 司 ， 京市 １０ ７ ４东南 大学 ， ． 北 科 北 ０ １６； ． 江苏 南京 ２ １０ ５华 中科技 大学 ， １１０； ． 湖北武 汉 ４ ０ ７ ） ３０４ 摘 要 ： 文 针对 现役 梁式桥 墩 台普遍 存在 剪切 破坏 的现 象 ， 足 于实 际问题 从理 论 出发 对于 墩 台剪切 破坏 的机 理进 行 系 该 立
水 平 力 作 用 或 桥 台 受 到 台后 填 土 的作 用 下 ，胸墙
将 被 剪 断并 出现 位 移 。 当墩 身 位 移 的增 大 ， 而 其受
到 的剪 应 力 超 过 了墩 身 的抗 剪 强 度 时 ，墩 身将 发
生剪 切 破 坏 。
１２ 材 料 特 性 ．
根 据 梁 桥 的受 力 特 性 可 知 道 ，混凝 土材 料 的 耐 久 性 和支 座 材 料 的耐 老 化 性 是 影 响 梁桥 发 生破
道 的普查 ，发 现 梁 式 桥 的桥 台 和 桥 墩 都 或 多或 少
出现 了墩 身 与 帽梁 结 合 部 位 、墩 身 中 部 和底 部 的 环 状 裂 缝 以 及桥 台背 墙 根 部 被 剪 裂 的 现 象 。所 以 针 对 桥 梁 墩 台普 遍 存 在 剪 切 破 坏 的 现 象 ，本 文对 这 一 问 题 分 别 从 内 因 和 外 因 两 个 方 面 进 行 了研 究 ， 得 到一 些 结 论 。 并
力 。 因此 规 范 中规 定对 橡 胶 支 座 要 进 行 定 期 的 养
护 、 要 情 况 下进 行更 换 。 必
２ 梁 式 桥 墩 台 剪 切 破 坏 外 因
梁 式 桥墩 台 剪切 破 坏 的外 因 主要 是 由于 支 座 和伸 缩 缝 的病 害 及 台后 填 土 的作 用 造 成 的 ，而 支
的水 平 力 Ｑ 的作 用 下 ，支 座 和 墩 身 将 发 生 位 移 。 在 初 始 阶 段 ， 座 和 墩 身 不 可 能 同 时遭 到 破 坏 ， 支 如 果 支座 被 剪 断 或 不 能 自由滑 动 ，则 墩 身 将 是 基 本
完好 的 ， 随着 支座 和伸 缩 缝 的 破坏 ， 台上 的集 但 墩 成 刚度 将 重 新 分 配 ， 当水 平 荷 载继 续 增 加 ， 墩 之 梁
混 凝 土是 由水 泥 、 、 细骨 料 和其 他外 加 剂 ， 水 粗 经 过 搅 拌 、 注 、 捣 和 养护 硬 化 等 过 程形 成 的人 浇 振 工 复 合材 料 。 由于组成 混凝 土 的材 料众 多 ， 混凝 而
土从 生 产 到 入模 浇 注完 成 的 过 程 中又极 易 受 到 多
支 座 的抗 剪 和 压 缩 变形 能 力 ，从 而 影 响梁 桥 的受
１ 梁式桥 墩 台剪切 破坏 的 内因
１１ 梁 式 桥 桥 跨 特 性 ． 梁 桥 的水 平 荷 载 传 递 机 理 是 按 照 各 墩 台 上 的 水 平 集 成 抗 推 刚度 的大 小 分 配 到 各 墩 台上 ，然后 传 递 给 基 础 的 ，因此 各 墩 台的 抗 推 刚 度 的 大 小 决 定 了其 受 力 的 大小 。 多 联 多 跨 梁桥 中 ， 顺 桥 向 在 在
０ 引 言
作 为 桥 梁部 件 中 的传 力 、 撑 结 Hale Waihona Puke Baidu 物 ， 支 桥墩 和 桥 台 的病 害 直接 影 响 了桥 梁 的 承 载 能 力 和 使 用 寿
命 ， 公路 运 输 带 来 了不 安 全 因 素 和 隐患 ， 接威 为 直 胁 着 人 民群众 的人 身 、 产 的安 全 。 因此 ， 桥 梁 财 对