桥台背回填受力及变形性能的有限元分析

【摘要】：桥台作为桥梁的重要组成部分,其受力及变形特性直接关系到桥梁的使用性能和结构的耐久性。桥台背回填材料的变形和稳定性长期以来一直是困扰公路工程界的难题。在桥梁使用过程中,由于桥台和台背回填材料的沉降变形量不同,将使路桥结合处产生沉降差,因而引起桥头跳车现象,这不仅影响了行车速度和乘车的舒适度,而且由此引发的工程事故也不在少数,造成人员伤亡和社会物质财富的巨大损失。为了提供安全、可靠、高效、舒适的公路运输,对台背回填材料的受力和变形问题进行研究具有重要的意义。 本文通过对大量实体工程的调研,总结分析了桥台背回填的主要病害及其成因,并对常用台背回填材料、使用效果及减少回填材料沉降的方法进行了总结,提出了病害的防治措施。针对西部地区的特殊地质条件,对于料源丰富的、可以作为台背填料的风积沙、砂砾的回填特性进行了研究分析,并利用ABQUS 有限元计算软件进行数值模拟。文中按照实体工程的尺寸比例,对以风积沙、砂砾以及轻质材料陶粒混凝土等不同填料作为台背回填材料的回填区域的受力及沉降变形特性进行了有限元数值模拟,并对计算结果进行对比分析。计算结果与实体工程检测结果相符。证明风积沙作为桥台背回填材料可以符合使用要求,而且其效果优于砂砾,回填风积沙产生的沉降仅为回填砂砾产生沉降的1/2。鉴于其经济性,在风积沙较多的西部地区,直接利用风积沙作为回填材料是可行的。其结论为今后西部地区桥台背回填设计、施工提供了可靠的理论依据和参考。同时,计算结果还表明,陶粒混凝土的填筑效果比风积沙和砂砾都要好,回填陶粒混凝土产生的沉降仅仅是回填砂砾产生沉降的1/8 左右,可大大减小回填区域的填料沉降值,因而对缓解桥头跳车更为有效。