鋼筋混凝土橋梁病害分析及預(yù)防

【摘 要】本文從四個方面對鋼筋混凝土橋梁病害進(jìn)行了分析，得出病因，供大家參考。

【關(guān)鍵詞】鋼筋混凝土梁橋；結(jié)構(gòu)安全；病害；耐久性

1 概述

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在當(dāng)今橋梁建設(shè)中占有主導(dǎo)地位，然而各種病害問題給其帶來了諸多方面的安全隱患。當(dāng)代交通事業(yè)的大力發(fā)展對橋梁質(zhì)量提出了更嚴(yán)格的要求。因此，鋼筋混凝土橋梁的病害分析及預(yù)防應(yīng)予以充分重視。要保證鋼筋混凝土橋梁的質(zhì)量，應(yīng)先從其病害的分析與預(yù)防開始。這里將不利于橋梁結(jié)構(gòu)安全的一切因素統(tǒng)稱為病害。

2 鋼筋混凝土橋梁病害分析

鋼筋混凝土橋梁病害表現(xiàn)形式多種多樣，引起病害的原因錯綜復(fù)雜。這里著重從橋梁施工質(zhì)量問題，交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的不合理性，運(yùn)營階段養(yǎng)護(hù)不到位四個方面分析引起的病害與預(yù)防措施。

2.1 施工質(zhì)量問題

橋梁由于施工質(zhì)量產(chǎn)生的病害，如裂縫、蜂窩、麻面、碳化、鋼筋銹蝕等，均嚴(yán)重影響著結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性。

2.1.1 混凝土的裂縫。

實(shí)踐表明，混凝土結(jié)構(gòu)的任何損傷與破壞，一般都是首先在混凝土中出現(xiàn)裂縫，裂縫是由材料的內(nèi)部初始缺陷、微裂縫的擴(kuò)展而引起的。引起裂縫的原因很多，但可歸納為兩類：一是由外荷載引起的裂縫。這種裂縫稱為結(jié)構(gòu)性裂縫，其裂縫的分布及寬度與外荷載有關(guān)。這種裂縫的出現(xiàn)，是由于結(jié)構(gòu)承載力不足或者其他嚴(yán)重性問題引起的，對此類裂縫，應(yīng)對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力分析計算，加固補(bǔ)強(qiáng)后對裂縫進(jìn)行修補(bǔ)。二是由變形引起的裂縫。這類裂縫稱為非結(jié)構(gòu)性裂縫。如溫度變化，混凝土收縮徐變等因素引起的結(jié)構(gòu)變形受到限制時，結(jié)構(gòu)內(nèi)部就會出現(xiàn)拉應(yīng)力，當(dāng)此應(yīng)力達(dá)到混凝土抗拉強(qiáng)度極限值時，既會引起混凝土裂縫，裂縫一出現(xiàn)，拉應(yīng)力就消失了，接踵而至的是腐蝕、凍融侵害，從而形成惡性循環(huán)，威脅橋梁結(jié)構(gòu)的安全性。對非結(jié)構(gòu)性裂縫也應(yīng)進(jìn)行及時有效的修補(bǔ)。

2.1.2 混凝土的蜂窩、麻面。

蜂窩的現(xiàn)象為混凝土結(jié)構(gòu)局部出現(xiàn)酥散，無強(qiáng)度狀態(tài)。其產(chǎn)生的原因是：混凝土配合比不當(dāng)或砂、石子、水泥材料加水量計量不準(zhǔn)，造成砂漿少、石子多； 混凝土攪拌時間不夠，未拌合均勻，和易性差，振搗不密實(shí)； 下料不當(dāng)或下料過高，未設(shè)串通使石子集中，造成石子砂漿離析；混凝土未分層下料，振搗不實(shí)，或漏振，或振搗時間不夠；模板縫隙未堵嚴(yán)，水泥漿流失；鋼筋較密，使用的石子粒徑過大或坍落度過小等。應(yīng)采取認(rèn)真設(shè)計、嚴(yán)格控制混凝土配合比，經(jīng)常檢查，做到計量準(zhǔn)確，混凝土拌合均勻，坍落度適合；混凝土下料高度超過過2m應(yīng)設(shè)串筒或溜槽：澆灌應(yīng)分層下料，分層振搗，防止漏振：模板縫應(yīng)堵塞嚴(yán)密，澆灌中，應(yīng)隨時檢查模板支撐情況防止漏漿等措施預(yù)防。麻面的現(xiàn)象是混凝土局部表面出現(xiàn)缺漿和許多小凹坑、麻點(diǎn)，形成租糙面，但無鋼筋外露現(xiàn)象。其產(chǎn)生的原因是：模板表面粗糙或粘附水泥漿渣等雜物未清理于凈，拆模時混凝土表面被粘壞；模板未澆水濕潤或濕潤不夠，構(gòu)件表面混凝土的水分被吸去，使混凝土失水過多出現(xiàn)麻面；模板拼縫不嚴(yán)，局部漏漿；模扳隔離劑涂刷不勻，或局部漏刷或失效．混凝土表面與模板粘結(jié)造成麻面；混凝土振搗不實(shí)，氣泡未排出，停在模板表面形成麻點(diǎn)。預(yù)防麻面需將板面清理干凈，不得粘有干硬水泥砂漿等雜物，澆灌混凝土前，模板應(yīng)澆水充分濕潤，模板縫隙，應(yīng)用油氈紙、膩?zhàn)拥榷聡?yán)，模扳隔離劑應(yīng)選用長效的，涂刷均勻，不得漏刷；混凝土應(yīng)分層均勻振搗密實(shí)，至排除氣泡。

2.1.3 混凝土表面的碳化。

在大氣環(huán)境下，橋梁結(jié)構(gòu)的破壞部分是鋼筋的混凝土保護(hù)層碳化，堿性降低，混凝土出現(xiàn)裂縫，氧氣和水侵混凝土中到達(dá)鋼筋表面，并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，引起體積膨脹，使混凝土的裂縫加大，最終引起保護(hù)層的開裂、剝落。防治碳化主要把握改善結(jié)構(gòu)材料的防水性能和提高密實(shí)度兩個方面。實(shí)驗證明，施加拉應(yīng)力會加大混凝土的碳化速度，而施加壓應(yīng)力則可以明顯減小混凝土的碳化速度，混凝土的碳化速度隨時間延長而明顯減慢。因此，采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)可以有效的遏制混凝土碳化病害。

2.2 交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)、生活水平的提高，汽車數(shù)量劇增，已經(jīng)超出了以往道橋的設(shè)計交通量，混凝土運(yùn)輸車這樣的超重汽車也逐漸增多，對已有的橋梁構(gòu)成了威脅。運(yùn)營中的道橋隨之出現(xiàn)不同程度的病害，影響到交通正常運(yùn)行。預(yù)防中應(yīng)嚴(yán)格控制超速超載車輛，找到鋼筋混凝土橋梁發(fā)生病害的原因，通過對其承載能力進(jìn)行正確的評價，采用合理的加固方案，充分發(fā)揮和提高其承載潛力，其大多數(shù)橋梁是可以繼續(xù)運(yùn)營的。因此，對舊橋病害原因分析及合理加固方案的研究對保證交通安全運(yùn)行有重大意義。

2.3 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的不合理性

在橋梁的設(shè)計階段，由于設(shè)計者對設(shè)計理論的理解深度不夠，設(shè)計時生硬的套取規(guī)范和采用標(biāo)準(zhǔn)圖式，實(shí)踐經(jīng)驗不足。長期以來，設(shè)計者一直偏重于結(jié)構(gòu)計算方法研究，忽視了對總體構(gòu)造和細(xì)節(jié)處理方面的關(guān)注。合理可靠的結(jié)構(gòu)設(shè)計除了滿足規(guī)范要求外，還要求設(shè)計人員具有對結(jié)構(gòu)本性的正確認(rèn)識。從橋梁的設(shè)計方面考慮，先簡支后連續(xù)結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計思路很值得探究性學(xué)習(xí)。簡支梁橋是一種靜定結(jié)構(gòu)，它能夠抵制溫度、收縮、徐變、基礎(chǔ)變位等產(chǎn)生的次內(nèi)力，而其特點(diǎn)就在于結(jié)構(gòu)的跨中彎矩較大;對于連續(xù)梁橋，它的優(yōu)勢就在于主梁連續(xù)，行車順暢，支點(diǎn)的負(fù)彎矩有效的削弱了其跨中正彎矩，從而減小梁高和自重，經(jīng)濟(jì)性較好。橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)該取長補(bǔ)短，先簡支后連續(xù)的結(jié)構(gòu)形式正是對兩種橋型優(yōu)點(diǎn)的繼承。在預(yù)制裝配階段，由于混凝土的齡期較短，受溫度、收縮、徐變的影響，構(gòu)件的變形量比較大，但這時的變形結(jié)構(gòu)恰好為靜定結(jié)構(gòu)，以上因素不會對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫度次內(nèi)力、支座反力、應(yīng)力重分布等不良影響;在形成連續(xù)體系之后，各項應(yīng)以連續(xù)橋梁進(jìn)行計算分析，但是此階段應(yīng)力重分布、收縮、徐變已經(jīng)基本趨于穩(wěn)定，故很大程度消除了連續(xù)梁橋的弱勢。所以鋼筋混凝土橋梁的病因很大程度取決于結(jié)構(gòu)的設(shè)計合理與否，設(shè)計者應(yīng)融會貫通，使橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計更加合理化。

2.4 運(yùn)營階段養(yǎng)護(hù)不到位

由于對于橋梁養(yǎng)護(hù)維修認(rèn)識不足，加上近幾年道路建設(shè)規(guī)模大，資金緊張，養(yǎng)護(hù)工作的現(xiàn)狀基本是養(yǎng)路不養(yǎng)橋。目前橋梁養(yǎng)護(hù)管理工作基本停留在建立技術(shù)檔案，清掃橋面，疏通泄水管，修復(fù)損壞的欄桿和橋面鋪裝上，檢查也是人力目測。管理人員對于一些前期病害未能及時發(fā)現(xiàn)、修復(fù)，導(dǎo)致更嚴(yán)重病害的發(fā)生。加強(qiáng)橋梁養(yǎng)護(hù)管理工作，必須貫徹“預(yù)防為主，防治結(jié)合”的原則。對于橋梁檢測人員應(yīng)進(jìn)行專門的技術(shù)培訓(xùn)，確保橋梁檢測隊伍的質(zhì)量，真正做好橋梁定期檢查，做好養(yǎng)護(hù)工作。當(dāng)然，橋梁的健康安全還需要全社會的關(guān)注和群眾廣泛參與，關(guān)注交通、關(guān)注基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，群策群力，推動建立一整套有效的橋梁運(yùn)營監(jiān)測和管理系統(tǒng)來維護(hù)橋梁。

3 結(jié)束語

橋梁的病害始終伴隨著橋梁的設(shè)計、施工與使用，人們無法完全擺脫它，但是通過對各個環(huán)節(jié)的嚴(yán)格控制以及分析、管理、監(jiān)測體系的完善，相信橋梁病害可以被極大限度被消除，鋼筋混凝土橋梁的結(jié)構(gòu)安全性得到極大的保證。

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