橋梁常見的病害分析及其防治措施

1、橋梁常見的病害分析及其防治措施 (重慶交通大學 建筑與土木工程學院 重慶 400074)摘要：本文對引起橋梁病害的常見種類和主要成因以及相應的措施, 如下部結(jié)構(gòu)、上部結(jié)構(gòu)、混凝土、橋面鋪裝和裂縫等進行了具體的歸納和總結(jié), 并對主要成因提出了相應的措施。對施工技術(shù)、橋梁運營期間的監(jiān)測及養(yǎng)護工作有一定的指導意義 。關鍵詞：橋梁；病害；成因；措施Analysis of BridgeCommon Diseases And Preventive Measures (Chongqing jiaotong University, Chongqing 400074, China)Abstract: In th

2、is 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 constru

3、ction technology, operational monitoring and maintenance work during the bridge has some significance.Key words: Bridges; disease; causes; measures0 引言隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展和經(jīng)濟的全球化，大力發(fā)展交通運輸事業(yè)，建立四通八達的現(xiàn)代交通網(wǎng)絡，這不僅有利于經(jīng)濟的進一步發(fā)展，同時對促進文化交流、加強民族團結(jié)、縮小地區(qū)差別、鞏固國防等方面，也都有非常重要的意義。我國自改革開發(fā)以來，路、橋建設得到了飛速的發(fā)展，對改善人民的生活環(huán)境，改善投資環(huán)境，促進經(jīng)濟的

4、騰飛，起到了關鍵性的作用。橋梁是我國現(xiàn)代化建設的重要基礎設施，在經(jīng)濟建設中發(fā)揮了促進作用。然而，隨著大量橋梁服役年限的提高，在荷載和環(huán)境的共同作用下，各種各樣的病害相繼產(chǎn)生，對橋梁的安全運營造成了隱患。1病害的概念公路工程結(jié)構(gòu)可靠度設計統(tǒng)一標準(GB廠r 502831999)規(guī)定公路工程結(jié)構(gòu)必須滿足下列功能要求：(1) 在正常施工和正常使用時，能承受可能出現(xiàn)的各種作用；(2) 在正常使用時，具有良好的工作性能；(3) 在正常維護下，具有足夠的耐久性能；(4) 在預計的偶然事件發(fā)生時及發(fā)生后，仍能保持必需的整體穩(wěn)定性。凡由于人為的(勘察、設計、施工、使用等)或自然的(地質(zhì)、風雨、冰凍等)原因，使

5、橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不符合上述規(guī)范和標準要求的一些問題和現(xiàn)象統(tǒng)稱橋梁結(jié)構(gòu)的病害。2 橋梁常見病害分析 2.1下部墩臺及基礎的病害 基礎的缺陷和病害主要表現(xiàn)為：（1）基礎的缺陷和病害主要表現(xiàn)為：承載力不足而使基礎均勻沉陷；基礎的滑移和傾斜，以及基底局部沖空（如圖1）；礎結(jié)構(gòu)物的異常應力和開裂。(a)(b)圖1 橋梁基礎沖空（2）橋墩、橋臺缺陷和病害主要表現(xiàn)為：水平、豎向和網(wǎng)狀裂縫（如圖2）；混凝土脫落、空洞、材料老化；受外力沖擊產(chǎn)生破壞；鋼筋外漏和銹蝕；結(jié)構(gòu)變形、位移（如圖3）等。鋼筋外漏和銹蝕；結(jié)構(gòu)變形、位移（如圖3）等。 (a) (b) (c) 圖2 墩臺身的裂縫 (a) (b) 圖3 橋墩的傾斜

6、2.2 橋梁上部構(gòu)造病害 （1）主梁病害主梁一般是橋梁的主要承重結(jié)構(gòu)，如果其發(fā)生病害，一是影響美觀，二是影響使用壽命，甚至還會威脅到人們的生命和財產(chǎn)的安全。主梁病害主要有裂縫、腐蝕破壞 4 （如圖4）、主梁撓度過大、對于斜交橋發(fā)生梁體橫向錯位、梁頂死橫向晃動以及單板受力等。 (a) (b) 圖4 主梁的腐蝕破壞 （2）橫隔梁的病害橫隔板開裂，就會產(chǎn)生某一塊或多塊板梁單獨受力的情況。橋梁出現(xiàn)單板受病害后。由于荷載橫向分布系數(shù)比設計值增大板梁不能共同受力。某塊板梁單獨承受荷載，加劇單板疲勞破壞，使橋梁上部結(jié)構(gòu)處于極為不利的受力狀態(tài)。降低橋梁的耐久性和使用壽命，對行車安全造成了極大隱患。（3）支座病

7、害類型支座主要病害見下表，不同的支座形式，其病害形式也不同，見表1 5 。表1支座主要病害支座形式主要病害簡易支座油氈老化，破裂、失效。墊石破碎鋼板滑動支座接觸面干澀、銹蝕擺柱支座各組件相對位置不正確四氟板支座臟污、老化橡膠支座老化，變形盆式橡膠支座固定螺栓剪斷、螺母松動輥軸、搖軸支座輥軸出現(xiàn)不允許的爬動，傾斜活動支座不靈活。實際位移量偏大另外，支座脫空是支座一個比較常見的病害，對各種不同跨徑的橋梁，隨著斜交角度的增大，梁板底與支座脫空的百分比明顯增大；對各種不同跨徑的橋梁，隨著橋梁跨徑的增大，梁板底與支座脫空的百分比亦明顯增大。支座脫空后，使板梁處于三點受力狀態(tài)，在梁的自重和外力荷載作用下，

8、其受力狀態(tài)與設計時的受力狀態(tài)發(fā)生了很大的變化，垂直力與水平力由設計時考慮4個支座分配，變成實際上的三個支座受力。支座壓應力將會大大的提高，有可能超過其容許壓應力；支座受力不均勻或脫空，板梁除受彎外還受到扭矩的作用；支座脫空引起梁板之間剪力鉸的破壞 6 。2.3 混凝土開裂梁體開裂是混凝土橋梁中一種常見的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象也直接影響著整個橋梁的工程質(zhì)量，工程技術(shù)人員也常常會被這些問題所困擾。混凝土裂縫病害產(chǎn)生的主要原因是由于荷載、溫度、混凝土收縮、鋼筋銹蝕、凍脹和施工的質(zhì)量所引起的。在處理混凝土裂縫病害中，要先分析產(chǎn)生的原因，根據(jù)具體情況在進行修復。2.4橋頭跳車橋頭跳車是橋梁正常運行之后普遍存在的

9、的病害,正常情況下,臺后路面與橋臺路面的高差大約是23cm,但是極個別橋梁達到了6、7cm,這樣橋臺與臺后路面之間出現(xiàn)了明顯的臺階,致使車輛在行駛到橋頭時出現(xiàn)跳車現(xiàn)象。橋頭跳車不僅影響到了行車的舒適度,還會對橋面產(chǎn)生過大的沖擊力,加重病害或誘發(fā)其他橋梁病害,同時對橋頭伸縮縫的性能造成影響,造成后期伸縮縫頻繁維修,影響交通的正常使用。造成橋頭跳車的主要原因是臺后填土及路基與橋臺間的不均勻沉降,造成不均勻沉降的原因是填土前的原地面承載力不足,填土質(zhì)量不滿足要求,土方碾壓不合格等。 圖5橋頭跳車 2.5橋頭沉陷病害水泥混凝土橋面裂紋有縱橫向裂紋、有龜裂、有表面微小裂紋，出現(xiàn)的原因多數(shù)是施工造成的非荷

10、載裂紋，主要是混凝土過稀、空氣濕度低、風天、氣溫變化大，防水劑或其它外摻劑拌和不均，鋼筋網(wǎng)沒有放好等所引起的。預防辦法是降低混凝土坍落度加、強澆注振搗、加強養(yǎng)護、覆蓋養(yǎng)生、防曬防風、保持濕潤。3橋梁病害成因分析(一)設計方面的因素。在橋梁出現(xiàn)的問題中，很多都和施工質(zhì)量比較低有一定的聯(lián)系，也有些病害是可以通過橋梁設計的改進避免的，因為一些設計人員在進行橋梁設計時，往往只滿足于相關的安全規(guī)范加強結(jié)構(gòu)的強度，但卻忽略了結(jié)構(gòu)、材料、耐久度等因素，或者在設計中出現(xiàn)了人為的錯誤，比如說計算圖式和受力路線比較模糊，造成局部承受的壓力過大等等 9 ，這些問題都會導致橋梁病害的產(chǎn)生。設計方面的問題具體來說主要是

11、設計標準低，不符合當?shù)氐木唧w實際；結(jié)構(gòu)不合理，未考慮橋梁的地質(zhì)條件、施工方法等；計算和設計不完善，有些僅僅依靠經(jīng)驗，忽視了計算過程。（二）施工和管理的因素。在影響橋梁病害的因素中，施工和管理的因素是最重要的，大多數(shù)橋梁的病害都是由于施工質(zhì)量低和后期的管理不到位所產(chǎn)生的，有些工程片面的追求建設的成本，忽視了對橋梁使用壽命和耐久性，造成了橋梁安全的隱患；后期的管理不到位，養(yǎng)護和維修不到位也是造成病害的原因。（三）使用的因素。由于一部分舊橋超壽命負載運營，一部分是實際的通車量超過了最初的設計和車輛違規(guī)超載造成了對橋梁的過度使用，使橋梁自身的一些結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，降低了其耐久性和威脅到了車輛行駛的安全性

12、。如預應力砼橋梁在超載的情況下可能會產(chǎn)生開裂，裂縫即使能夠自行閉合，但其內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到了損傷，構(gòu)件的開裂彎矩降低、剛度下降，回到了正常的負載水平，原來不該開裂的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫或較小的裂縫成為超出規(guī)范允許的裂縫或產(chǎn)生較大的變形，對結(jié)構(gòu)的性能和耐久性產(chǎn)生不利的影響。（四）人為及自然因素引起結(jié)構(gòu)的損壞。比如超出設計最高水位的洪水、泥石流、浮冰、冰凍、地震、強風、船舶撞擊等作用，河道不恰當開挖，橋梁基礎下存在巖溶、礦山坑道等,引起橋梁結(jié)構(gòu)的局部損壞。4橋梁病害的應對措施4.1重視橋梁防水橋梁常見病害多與水有關,而這些常見病害如果不能及時進行治理,將直接影響橋梁使用壽命，造成經(jīng)濟損失 。由于20世紀70年代

13、-90年代修建橋梁時 ，對橋梁防水沒有特別的要求 ，因而橋梁病害維修工作完成后，在整個橋梁表面涂刷防水密封劑，并重新鋪設防水層，對提高橋梁耐久性和延長橋梁使用壽命很有意義。對橋梁防水可以降低鋼筋銹蝕速度，涂刷防水密封劑還可減少氧氣的滲透，減緩混凝土碳化反應的進程。總之，僅僅對病害處進行維修而不采取必要的保護措施對整個結(jié)構(gòu)進行保護 1 4 ,是不能徹底解決混凝土的病害問題 。要想延長混凝土橋梁的使用壽命，延長維修周期,節(jié)省維修成本，必要的保護措施是必不可少的。4.2 新建橋梁的養(yǎng)護管理橋梁設計應引入新的設計理念,充分考慮養(yǎng)護管理等日常工作的正常開展，如：設置變形觀測點；支座留有檢修通道和檢修口;

14、吊桿錨頭應便于檢查、保養(yǎng)。建設單位在橋梁投入使用前應組織檢測評估，將測試資料、橋梁自振頻率及完整的設計技術(shù)資料、施工竣工資料移交橋梁管理部門，以便于橋梁使用過程中檢測數(shù)據(jù)的比對，做到預防為主，維修及時。4.3加強橋梁的評估和分級近幾年，隨著城市建設的快速發(fā)展，經(jīng)常有大噸位以及超載車輛行駛在市 內(nèi)各座橋梁上，由于合肥市橋梁大部分設計荷載在汽一15和汽2016，這些車輛給橋梁安全和耐久性帶來了很大的危害。因此，對現(xiàn)有的橋梁進行評估和分級,是確保公眾安全的一項連續(xù)性工作。橋梁分級現(xiàn)2個層次：荷載分級和營運分級。荷載分級確定在不定期內(nèi)橋梁可安全承受的荷載，營運分級反映橋梁可以安全承受的最大絕對值荷載

15、1 7 。通常認為,按規(guī)范設計的、按合同建造和維修的橋梁能分應付現(xiàn)有的實際交通。然而，各種因素都會影響它的荷載能力，譬如：施工中的細小變化、材料強度的降低 、預想不到的基礎下沉、無法預料的構(gòu)件損壞等。另外，舊橋可能是按較輕的車輛或不同的設計法則設計的。因此，有必要對橋梁進行分級，當發(fā)現(xiàn)橋梁的承載能力未達到“ 設計車輛”的要求時，就可以采取對橋梁進行車輛的限重、限速、限流量、限制車輛進入某條車道以及對橋梁進行維修加固。同時，當評估顯示結(jié)構(gòu)強度面臨不足時，就必須增加檢查的次數(shù)，進行監(jiān)測。橋梁管理部門應該會同交管部門依據(jù)分級評估結(jié)果，制定大噸位車輛進入市區(qū)的路線方案，盡量避開大噸位車輛在橋上或等級低

16、的橋梁上行駛 ，以保證橋梁的安全使用。4.建立城市橋梁信息管理系統(tǒng)目前，我國大部分城市對城市橋梁基礎資料的管理還采用傳統(tǒng)的方式，使得對城市橋梁的動態(tài)數(shù)據(jù)掌握不準確，不全面。為了保證橋梁的安全，及時在橋梁巡查工作中發(fā)現(xiàn)病害，應建立城市橋梁信息管理系統(tǒng)，對城市橋梁進行監(jiān)控。在這方面，北京 、上海等橋梁管養(yǎng)水平發(fā)達的地區(qū)具有很強的優(yōu)勢，作為欠發(fā)達的地區(qū)，應該主動去學習經(jīng)驗，避免走彎路，也可以委托專業(yè)單位或者依托自身實力編制出適合本地區(qū)的橋梁管理軟件，加強對橋梁的動態(tài)管理，以便在今后橋梁管養(yǎng)工作中能及時發(fā)現(xiàn)問題 1 8 ，及時采取相應的解決措施。同時依據(jù)這些信息資料，編制橋梁養(yǎng)護維修中長期計劃和年度計

17、劃,加強對橋梁的長效管理 。5. 結(jié)語 任何一座橋梁，從交付運營時起，或多或少就帶有一定程度的病害，如不加以處理，病害將越來越嚴重，最終危及到橋梁的安全。對橋梁病害必須進行維修處理，但更重要的是從設計、施工中去預防病害的發(fā)生，降低后期的維修保養(yǎng)費用。參考文獻1 孫明山，橋梁檢查及病害原因分析田，湖南交通科技，第27卷第4期，2001122 劉建民，公路混凝士橋梁損傷評估技術(shù)研究，鄭州大學碩士學位，20033 王東陽，混凝土橋梁結(jié)構(gòu)常見裂縫的分析、控制與修補D，哈爾濱工業(yè)大學碩士學位論4 胡漢舟等，橋梁事故及經(jīng)驗教訓M，橋梁建設，2002年第3期5 孫素霞，橋梁支座的類型J，黑龍扛交通科技。2004年第3期。6 田真等，橋梁支座病害的整治方法卿，鐵道科技，2003(6)18-1 97 范立礎，橋梁工程(上)M，人民交通出版社，20018 肖玉輝等，混凝土橋梁病害成因分析及對策研究們J，中國公路，第24卷第一期，200429 呂字新，橋梁裂縫產(chǎn)生原因淺析川，中國西部科技，2005(07A)131710 鮑忠缽等，橋梁墩臺基礎病害及其整治川，鐵道建筑，199