桥梁常见的病害分析及其防治措施.doc

桥梁常见的病害分析及其防治措施 (重庆交通大学 建筑与土木工程学院 重庆 400074) 摘要：本文对引起桥梁病害的常见种类和主要成因以及相应的措施, 如下部结构、上部结构、混凝土、桥面铺装和裂缝等进行了具体的归纳和总结, 并对主要成因提出了相应的措施。对施工技术、桥梁运营期间的监测及养护工作有一定的指导意义 。 关键词：桥梁；病害；成因；措施 Analysis of Bridge Common Diseases And Preventive Measures (Chongqing jiaotong University, Chongqing 400074, China) Abstract: In this paper, the main causes of common species and diseases caused by the bridge and the corresponding measures, as the Ministry of the structure, the upper structure, concrete, cracks, etc. deck pavement and concrete and summarized, and the main causes of the appropriate measures proposed . Of construction technology, operational monitoring and maintenance work during the bridge has some significance. Key words: Bridges; disease; causes; measures 0 引言 随着我国经济的迅速发展和经济的全球化，大力发展交通运输事业，建立四通八达的现代交通网络，这不仅有利于经济的进一步发展，同时对促进文化交流、加强民族团结、缩小地区差别、巩固国防等方面，也都有非常重要的意义。我国自改革开发以来，路、桥建设得到了飞速的发展，对改善人民的生活环境，改善投资环境，促进经济的腾飞，起到了关键性的作用[１]。桥梁是我国现代化建设的重要基础设施，在经济建设中发挥了促进作用。然而，随着大量桥梁服役年限的提高，在荷载和环境的共同作用下，各种各样的病害相继产生，对桥梁的安全运营造成了隐患。 1病害的概念 《公路工程结构可靠度设计统一标准》(GB厂r 50283—1999)规定公路工程结构必须满足下列功能要求： (1) 在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用； (2) 在正常使用时，具有良好的工作性能； (3) 在正常维护下，具有足够的耐久性能； (4) 在预计的偶然事件发生时及发生后，仍能保持必需的整体稳定性。 凡由于人为的(勘察、设计、施工、使用等)或自然的(地质、风雨、冰冻等)原因，使桥梁结构出现不符合上述规范和标准要求的一些问题和现象统称桥梁结构的病害[２]。 2 桥梁常见病害分析 2.1下部墩台及基础的病害 基础的缺陷和病害主要表现为：（1）基础的缺陷和病害主要表现为：承载力不足而使基础均匀沉陷；基础的滑移和倾斜，以及基底局部冲空（如图1）；础结构物的异常应力和开裂。 　　　　　　　　　(a) 　　　　　　　　　(b) 　　　　　图1 桥梁基础冲空 　　（2）桥墩、桥台缺陷和病害主要表现为：水平、竖向和网状裂缝[３]（如图2）；混凝土脱落、空洞、材料老化；受外力冲击产生破坏；钢筋外漏和锈蚀；结构变形、位移（如图3）等。钢筋外漏和锈蚀；结构变形、位移（如图3）等。 　　(a) 　 (b) 　 (c) 图2 墩台身的裂缝 (a) 　(b) 图3 桥墩的倾斜 2.2 桥梁上部构造病害 （1）主梁病害 主梁一般是桥梁的主要承重结构，如果其发生病害，一是影响美观，二是影响使用寿命，甚至还会威胁到人们的生命和财产的安全。主梁病害主要有裂缝、腐蚀破坏[ 4 ]（如图4）、主梁挠度过大、对于斜交桥发生梁体横向错位、梁顶死横向晃动以及单板受力等。 (a) (b) 图4 主梁的腐蚀破坏 （2）横隔梁的病害 横隔板开裂，就会产生某一块或多块板梁单独受力的情况。桥梁出现单板受病害后。由于荷载横向分布系数比设计值增大．板梁不能共同受力。某块板梁单独承受荷载，加剧单板疲劳破坏，使桥梁上部结构处于极为不利的受力状态。降低桥梁的耐久性和使用寿命，对行车安全造成了极大隐患。 （3）支座病害类型 支座主要病害见下表，不同的支座形式，其病害形式也不同，见表1[ 5 ]。 表1支座主要病害 支座形式 主要病害 简易支座 油毡老化，破裂、失效。 垫石破碎 钢板滑动支座 接触面干涩、锈蚀 摆柱支座 各组件相对位置不正确 四氟板支座 脏污、老化 橡胶支座 老化，变形 盆式橡胶支座 固定螺栓剪断、螺母松动 辊轴、摇轴支座 辊轴出现不允许的爬动，倾斜 活动支座 不灵活。实际位移量偏大 另外，支座脱空是支座一个比较常见的病害，对各种不同跨径的桥梁，随着斜交角度的增大，梁板底与支座脱空的百分比明显增大；对各种不同跨径的桥梁，随着桥梁跨径的增大，梁板底与支座脱空的百分比亦明显增大。支座脱空后，使板梁处于三点受力状态，在梁的自重和外力荷载作用下，其受力状态与设计时的受力状态发生了很大的变化，垂直力与水平力由设计时考虑4个支座分配，变成实际上的三个支座受力。支座压应力将会大大的提高，有可能超过其容许压应力；支座受力不均匀或脱空，板梁除受弯外还受到扭矩的作用；支座脱空引起梁板之间剪力铰的破坏[ 6 ]。 　　2.3 混凝土开裂 梁体开裂是混凝土桥梁中一种常见的现象，这种现象也直接影响着整个桥梁的工程质量，工程技术人员也常常会被这些问题所困扰。混凝土裂缝病害产生的主要原因是由于荷载、温度、混凝土收缩、钢筋锈蚀、冻胀和施工的质量所引起的。在处理混凝土裂缝病害中，要先分析产生的原因，根据具体情况在进行修复。 　　2.4桥头跳车 　　桥头跳车是桥梁正常运行之后普遍存在的的病害,正常情况下,台后路面与桥台路面的高差大约是2～3cm,但是极个别桥梁达到了6、7cm,这样桥台与台后路面之间出现了明显的台阶,致使车辆在行驶到桥头时出现跳车现象。桥头跳车不仅影响到了行车的舒适度,还会对桥面产生过大的冲击力,加重病害或诱发其他桥梁病害,同时对桥头伸缩缝的性能造成影响,造成后期伸缩缝频繁维修,影响交通的正常使用。造成桥头跳车的主要原因是台后填土及路基与桥台间的不均匀沉降,造成不均匀沉降的原因是填土前的原地面承载力不足,填土质量不满足要求,土方碾压不合格等。 图5桥头跳车 　 2.5桥头沉陷病害 　　水泥混凝土桥面裂纹有纵横向裂纹、有龟裂、有表面微小裂纹，出现的原因多数是施工造成的非荷载裂纹，主要是混凝土过稀、空气湿度低、风天、气温变化大，防水剂或其它外掺剂拌和不均，钢筋网没有放好等所引起的。预防办法是降低混凝土坍落度加、强浇注振捣、加强养护、覆盖养生、防晒防风、保持湿润[７]。 3桥梁病害成因分析 (一)设计方面的因素。在桥梁出现的问题中[８]，很多都和施工质量比较低有一定的联系，也有些病害是可以通过桥梁设计的改进避免的，因为一些设计人员在进行桥梁设计时，往往只满足于相关的安全规范加强结构的强度，但却忽略了结构、材料、耐久度等因素，或者在设计中出现了人为的错误，比如说计算图式和受力路线比较模糊，造成局部承受的压力过大等等[ 9 ]，这些问题都会导致桥梁病害的产生。设计方面的问题具体来说主要是设计标准低，不符合当地的具体实际；结构不合理，未考虑桥梁的地质条件、施工方法等；计算和设计不完善，有些仅仅依靠经验，忽视了计算过程。 （二）施工和管理的因素。在影响桥梁病害的因素中，施工和管理的因素是最重要的，大多数桥梁的病害都是由于施工质量低和后期的管理不到位所产生的，有些工程片面的追求建设的成本，忽视了对桥梁使用寿命和耐久性，造成了桥梁安全的隐患；后期的管理不到位，养护和维修不到位也是造成病害的原因[１０]。 （三）使用的因素。由于一部分旧桥超寿命负载运营，一部分是实际的通车量超过了最初的设计和车辆违规超载造成了对桥梁的过度使用，使桥梁自身的一些结构发生了改变，降低了其耐久性和威胁到了车辆行驶的安全性。如预应力砼桥梁在超载的情况下可能会产生开裂，裂缝即使能够自行闭合，但其内部结构受到了损伤，构件的开裂弯矩降低、刚度下降，回到了正常的负载水平，原来不该开裂的结构产生裂缝或较小的裂缝成为超出规范允许的裂缝或产生较大的变形，对结构的性能和耐久性产生不利的影响[１１]。 （四）人为及自然因素引起结构的损坏。比如超出设计最高水位的洪水、泥石流、浮冰、冰冻、地震、强风[１２]、船舶撞击等作用，河道不恰当开挖，桥梁基础下存在岩溶、矿山坑道等,引起桥梁结构的局部损坏。 4桥梁病害的应对措施 4.1重视桥梁防水 桥梁常见病害[１３]多与水有关,而这些常见病害如果不能及时进行治理,将直接影响桥梁使用寿命，造成经济损失 。由于20世纪70年代-90年代修建桥梁时 ，对桥梁防水没有特别的要求 ，因而桥梁病害维修工作完成后，在整个桥梁表面涂刷防水密封剂，并重新铺设防水层，对提高桥梁耐久性和延长桥梁使用寿命很有意义。对桥梁防水可以降低钢筋锈蚀速度，涂刷防水密封剂还可减少氧气的渗透，减缓混凝土碳化反应的进程。总之，仅仅对病害处进行维修而不采取必要的保护措施对整个结构进行保护[ 1 4 ],是不能彻底解决混凝土的病害问题 。要想延长混凝土桥梁的使用寿命，延长维修周期,节省维修成本，必要的保护措施是必不可少的。 4.2 新建桥梁的养护管理 桥梁设计应引入新的设计理念,充分考虑养护管理等日常工作的正常开展，如：设置变形观测点；支座留有检修通道和检修口;吊杆锚头应便于检查、保养。 建设单位在桥梁投入使用前应组织检测评估，将测试资料、桥梁自振频率及完整的设计技术资料、施工竣工资料移交桥梁管理部门，以便于桥梁使用过程中检测数据的比对，做到预防为主[１５]，维修及时。 4.3加强桥梁的评估和分级 近几年，随着城市建设的快速发展，经常有大吨位以及超载车辆行驶在市 内各座桥梁上，由于合肥市桥梁大部分设计荷载在汽一15和汽—20[16]，这些车辆给桥梁安全和耐久性带来了很大的危害。因此，对现有的桥梁进行评估和分级,是确保公众安全的一项连续性工作。桥梁分级现2个层次：荷载分级和营运分级。荷载分级确定在不定期内桥梁可安全承受的荷载，营运分级反映桥梁可以安全承受的最大绝对值荷载[ 1 7 ]。通常认为,按规范设计的、按合同建造和维修的桥梁能分应付现有的实际交通。然而，各种因素都会影响它的荷载能力，譬如：施工中的细小变化、材料强度的降低 、预想不到的基础下沉、无法预料的构件损坏等。另外，旧桥可能是按较轻的车辆或不同的设计法则设计的。因此，有必要对桥梁进行分级，当发现桥梁的承载能力未达到“ 设计车辆”的要求时，就可以采取对桥梁进行车辆的限重、限速、限流量、限制车辆进入某条车道以及对桥梁进行维修加固。同时，当评估显示结构强度面临不足时，就必须增加检查的次数，进行监测。桥梁管理部门应该会同交管部门依据分级评估结果，制定大吨位车辆进入市区的路线方案，尽量避开大吨位车辆在桥上或等级低的桥梁上行驶 ，以保证桥梁的安全使用。 4.４建立城市桥梁信