浅谈公路桥梁病害原因及对策
时间：2022-05-14 07:23:12
关键词：公路桥梁；病害原因；对策
Abstract: This paper analyzes the causes of the highway bridge diseases, and puts forward the way to solve it.
Key words: highway bridge; disease causes; countermeasure;
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
在公路桥梁检查中，一定要细心观察，发现缺陷后，应结合观察到缺陷的种类、部位、范围及严重程度，从设计、施工及使用年限，使用状态记录出发，进行综合分析，使之得到切合实际的初步判断。对公路混凝土桥梁的一些病害进行分析，找出产生病害的原因，提出加固处理的具体办法，实践证明此修补措施是可行有效的。这对以后的加固工作具有重要的现实意义，对我国大量既有混凝土梁式桥梁的加固改造有一定的参考价值。
1 桥梁检查和典型病害特征
1.1 桥面系
经调查发现，各旧桥桥面系及附属构造物均存在不同程度病害，主要有：桥面沥青层出现隆包、剥离，车辆直接作用于外露的混凝土梁（板）；伸缩缝被泥沙填堵，缝两侧梁体被车辆撞损严重，或者梁体产生较大纵向位移，在桥台背墙处完全顶死；护栏出现滑移、断裂、脱落等。
1.1.1桥面铺装
桥面铺装首先是调查桥面铺装的类型，然后调查铺装层存在的主要缺陷。水泥混凝土铺装层的主要病害有：裂缝、剥落、坑洞、磨光等。沥青铺装层的主要病害有：轻微裂缝(发状或条状)、严重裂缝(龟裂、纵、横裂缝)、坑槽、车辙、拥包、磨光和起皮等。此外，沥青铺装层应保证足够的平整度和粗糙度，过分光滑雨天易使车辆打滑。
1.1.2伸缩缝
伸缩缝设置于梁端构造较弱部位，因直接承受车辆的反复荷载，故最易遭受破坏。本辖区内的小桥有50%以上是没有设置伸缩缝的，部分伸缩缝为填料式。随着交通量的增大，载重车辆增多，伸缩缝的破坏逐渐增多。伸缩缝的损坏不仅妨碍车辆的行驶性能，而且会发展到引起结构本身的破坏，如桥面伸缩缝损坏后，使雨水向下渗漏从而影响梁体端部结构和造成支座锈蚀等破坏。
1.1.3桥面排水设施
桥面排水设施及桥面铺装的缺陷，往往导致桥面积水，引起车辆滑移，导致交通事故。桥面排水设施缺陷的检查最好在降雨和化雪季节进行。桥面积水往往会通过桥面铺装的裂缝等缺陷影响桥梁主要承重结构构件的耐久性能。由于桥面防水不良，除从梁跨中多处漏水外，还有大量的桥面雨水从桥边顺板梁边、梁底漫流或渗漏从而使不少边梁受损。有的梁端被雨水浸蚀，导致混凝土粉化脱落。
1.2桥梁上部结构
1.2.1梁板
梁板通常有混凝土开裂、剥离、断面破损、钢筋外漏及锈蚀、混凝土本身质量不足、异常变形、梁板湿接缝渗水、漏水等缺陷。对于简支梁桥主要检查支点、L／4、3L／4及跨中截面是否有裂缝、蜂窝、麻面、空洞、露筋、剥落、游离石灰、缝隙夹层等现象。
1.2.1.1 预制梁板
简支板梁主要破损是板梁跨中断裂、梁端混凝土碎裂等。最先破坏的部位都是由主车道开始，然后逐渐向外发展。首先是板梁跨中的铰缝混凝土碎裂脱落，从跨中向两端逐渐延伸。与此同时，铰缝处的裂缝反射到桥面铺装层上，使桥面铺装层的铰缝位置沿桥梁纵向出现裂缝。继续发展则桥面铺装层混凝土碎裂，铺装层横向钢筋被行车荷载剪断。
1.2.1.2 整体现浇梁板
几乎所有整体现浇实心板梁底板都出现通长或断续纵向裂缝，大部分裂缝宽度都小于0.20mm，但部分裂缝宽度最大值达1mm。这种裂缝系由于板梁的横向宽度过大使得梁体实际上为双向受力的板结构，在路面荷载作用下产生了较大的横向弯矩，超过了梁体的横向抗弯能力，从而引起梁体出现纵向裂缝。根据目前裂缝的性状看，大部分裂缝宽度尚未超过养护规范的规定值，且裂缝处未发现渗水等现象，说明裂缝尚未贯穿整个板梁的高度范围；而少部分裂缝宽度较大且裂缝处渗水、析出白色晶体。裂缝将削弱断面的整体性，随着车辆荷载的不断作用，将使得纵向裂缝不断加深乃至贯穿整个截面，进而使得桥面顶部出现纵向裂缝等，引发桥面雨水的渗入，影响结构的耐久性等。
1.2.1.3 支座
由于油毡垫支座、板式橡胶支座构造简单、造价低廉、安装方便，被广泛用于各类公路桥梁中。检查中发现有近30%桥梁存在支座病害，主要表现为支座变形开裂、脱空、填充砂浆裂缝、支座底板混凝土碎裂、支座垫石压坏、剥离、辊轴的偏移和下降、销子和辊轴的破坏、支座构件裂痕、螺母松动、带头螺栓固定螺栓的脱落、滑动面、滚动面锈死和支座垫板锈蚀等现象。
2 旧桥主要病害原因分析
检查发现桥梁损坏主要有以下几个方面：a.桥面铺装层和伸缩缝损坏；b.整体现浇板梁纵向开裂；c.墩台身、盖梁和翼墙开裂；d.支座病害。根据对旧桥运营状况的调查可知，旧桥常见典型病害有以下几类：
2.1 裂缝严重
通常裂缝是钢筋混凝土桥梁及圬工桥梁中普遍存在的一种缺陷或主要的病害。一般裂缝有两种类型：一种是由于桥梁结构的强度或刚度不足，在外荷载作用下产生的裂缝，有纵向裂缝和横向裂缝之分；另一种是由于施工质量不好而出现的裂缝。根据调查结果显示，使用时间在三十年以上的旧桥，几乎绝大多数构件均出现不同程度开裂，裂缝分布范围较广，其宽度远远超过规范所规定的容许范围。
2.2 碳化程度严重
所谓碳化是指气相的或水溶的CO2与混凝土中的碱性物质反应，使碱性物质转化为pH较低的碳酸盐CaCO3。混凝土碳化结果是降低了混凝土的高碱性，导致钝化层（混凝土的高碱性使包裹在混凝土中的钢筋表面形成钝态氧化层）失稳甚至失效，引起钢筋锈蚀。我们采用1%酚酞酒精溶液滴定测试，可得各被测试旧桥混凝土的碳化深度均在8mm以上，其中最大深度达12.6mm。究其原因，可能是修建时混凝土配合比不合理，水灰比大，水泥用量少，空隙大，加之早期养护不足所致。
2.3 施工质量差
在过去施工时由于缺乏足够的实践经验，不注意施工质量，不按施工操作规程办事，加之施工组织和管理不善，不仅大幅增加了造价，而且造成了一定的工程事故和隐患。桥的墩帽处发现大面积蜂窝，墩身气泡、麻面现象非常严重。很显然这是由于当时施工中振捣不到位所致，且在竣工验收时没有按照有关规程办事，对此类明显存在的问题没有及时予以处理。另外，在各旧桥中混凝土脱落、露筋等病害也时常可见，而的钢筋又由于锈蚀膨胀，使钢筋与混凝土间的粘结作用破坏从而使结构物的承载能力整体下降。
2.4 设计不合理或存在缺陷
一方面由于过去所选桥型不尽合理，过去流行的桥型在现阶段重交通情况下出现严重缺陷。同时，在结构设计计算上的某些假定也是不尽完善和合理的。另一方面，由于领导意识较强，在施工时任意改变设计，又未经计算，桥梁结构强度、刚度、耐久性和稳定性均无足够保证。
3 病害处理方法
3.1 桥面铺装层处理
凿除原桥面铺装，全部重新浇筑钢纤维混凝土（加筋），由于钢纤维混凝土抗拉强度较高，并设有较强的钢筋网，不仅耐磨，抗冲击，而且对挂梁的横向刚度有较大提高。
3.2 支座病害处理
橡胶支座的变形开裂将会影响桥梁的安全使用，建议对变形开裂比较严重的、老化失效的板式橡胶支座进行更换处理。脱空的支座应及时纠正支座位置，并在底部垫塞钢板，使其达到设计状态。垫板锈蚀的支座应及时更换锈蚀的钢板，使支座正常工作。
3.3 混凝土裂缝病害处理
普通钢筋混凝土构件在工作时出现开裂是正常现象。实践证明，当裂缝宽度超过一定宽度时（一般为0.25mm）对结构耐久性有一定影响，容易使钢筋锈蚀，减少钢筋面积，降低与混凝土的粘结力，进而降低桥梁的承载力，加快碳化剥落等病害。为避免钢筋锈蚀，影响结构的长期使用性能，建议及时进行裂缝修补。
4 结束语
随着国民经济的飞速发展，交通运输量大幅度增长，桥梁中有相当一部分是早期修建的桥梁已满足不了使用上的要求，有的桥梁由于原设计荷载等级偏低，不能适应现代交通增长的需要；有的桥梁由于采用桥型不当或计算假定不尽合理；有的桥梁存在施工质量隐患；有的桥梁养护不当或年久失修等等。因此，有必要对既有桥梁进行科学的检测，充分了解桥梁的实际状况，既可以为有效利用既有桥梁提供合理依据，又可以避免灾难性事故的发生。
参考文献：
[1]公路桥涵养护规范(JTG H11―2004) 人民交通出版社
[2]公路桥涵施工技术规范(JTJ041―2000) 人民交通出版社
[3] 关于印发《公路桥梁养护管理工作制度》的通知(交通部文件交公发[2007]336号)
[4] 桥梁加固设计施工技术(刘来君，赵小星)人民交通出版社 ,2004
