混凝土橋梁病害成因分析及對(duì)策研究

姚艷青

摘 要：混凝土橋梁在修建或運(yùn)營(yíng)一段時(shí)間后往往會(huì)伴有病害的發(fā)生。這些病害不僅會(huì)對(duì)混凝土橋梁產(chǎn)生不同程度的損傷，影響結(jié)構(gòu)的正常使用，也會(huì)降低其使用性能及使用壽命。文章探討了混凝土橋梁病害的影響。對(duì)引起混凝土橋梁病害的主要成因進(jìn)行了歸納總結(jié)，并對(duì)主要成因進(jìn)行了相應(yīng)的對(duì)策分析。最后，針對(duì)實(shí)際存在的病害情況，提出了建議性的處理措施。

關(guān)鍵詞：混凝土橋梁；病害成因；對(duì)策；建議

混凝土橋梁在使用中存在一些常見病害，如鋼筋腐蝕、橋面裂縫、伸縮縫破損等，這些病害嚴(yán)重影響了橋梁的使用性能，如不及時(shí)修補(bǔ)和維護(hù)，會(huì)造成主體結(jié)構(gòu)的破壞。橋梁結(jié)構(gòu)不可避免的會(huì)出現(xiàn)損傷和病害，因此，必須加強(qiáng)病害的預(yù)防。具體來說，一是加強(qiáng)經(jīng)常性的養(yǎng)護(hù)維修，建立起日常檢查機(jī)制，以保證橋梁運(yùn)營(yíng)安全，防止病害的擴(kuò)展。二是定期對(duì)橋梁進(jìn)行“體檢”，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)營(yíng)潛力評(píng)估。三是貫徹執(zhí)行“預(yù)防為主”的原則。

1 橋梁病害成因分析

中小跨徑混凝土橋梁存在的一些常見病害有：鋼筋銹蝕、伸縮縫破壞、橋面裂縫和支座破壞等。

1.1 銹蝕病害。鋼筋銹蝕是影響橋梁結(jié)構(gòu)壽命和安全的一個(gè)重要因素。鋼筋銹蝕主要是發(fā)生了電化學(xué)反應(yīng)。鋼筋表面致密的氧化膜可使鋼筋免受銹蝕。氧化膜的破壞直接導(dǎo)致了銹蝕的發(fā)生。混凝土的“碳化”、大氣污染以及混凝土過高的cl-含量都使得混凝土中pH值下降，鋼筋表面氧化膜處于酸性環(huán)境中，逐漸被腐蝕，這樣氧化膜便被破壞了。我國(guó)很多地區(qū)，因工業(yè)污染形成的“酸雨”普遍存在，為橋梁中鋼筋的銹蝕提供了合適的外部環(huán)境。同時(shí)，冬季普遍采用撒鹽的方法防止橋面冰凍，富含cl-的鹽水滲入混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)，大大加速了鋼筋的銹蝕。

1.2 凍融病害。凍融現(xiàn)象也是造成橋梁病害，影響橋梁結(jié)構(gòu)承載能力和壽命的主要原因之一。西部地區(qū)受天氣影響極易產(chǎn)生凍融現(xiàn)象，長(zhǎng)期反復(fù)作用易造成結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。有些橋梁進(jìn)行了加固處理，新澆混凝土和后補(bǔ)混凝土結(jié)合不好，易產(chǎn)生裂縫，而凍融作用又加劇了這種作用。凍融病害主要是以下幾方面引起：一是自然因素的影響；二是橋梁本身混凝土的施工質(zhì)量不高，排水設(shè)施存在缺陷；三是后期養(yǎng)護(hù)薄弱。

1.3 伸縮縫病害。導(dǎo)致伸縮縫出現(xiàn)損壞的原因很多，由于伸縮縫受力復(fù)雜，有產(chǎn)品本身問題，也有設(shè)計(jì)和施工的問題。從設(shè)計(jì)上看，設(shè)計(jì)工程師在伸縮縫設(shè)計(jì)過程中只注重計(jì)算橋梁的伸縮量，并以此進(jìn)行選型。而往往對(duì)產(chǎn)品的性能了解不全面，忽視了產(chǎn)品的相應(yīng)技術(shù)要求，諸如過渡段混凝土的長(zhǎng)度、厚度、標(biāo)高、預(yù)埋件的位置及深度，而且也沒有在設(shè)計(jì)圖上標(biāo)注清楚。這其中很多問題要等產(chǎn)品運(yùn)到工地安裝甚至安裝后才能發(fā)現(xiàn)，但為時(shí)已晚。從施工上看，伸縮縫安裝是橋梁施工的最后幾道工序之一，為了趕進(jìn)度，施工馬虎，不按安裝程序要求施工。另外，安裝后混凝土沒有達(dá)到強(qiáng)度就提前開放交通也是造成伸縮縫損壞的原因，因?yàn)榇藭r(shí)過渡段的錨固混凝土早已產(chǎn)生早期損傷。

1.4 橋面鋪裝病害。橋面鋪裝病害，包括不規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫，較規(guī)則的縱向、橫向裂縫以及較嚴(yán)重的破裂等病害。這不僅增加了維修費(fèi)用，甚至導(dǎo)致大面積翻修。同時(shí)，橋面鋪裝直接承受高速行車的沖擊、剪切與磨耗，并直接承受氣候的影響，日曬升溫、日落降溫，并與主梁（板）存在一定的變化差異。所以橋面鋪裝的受力不僅定性分析困難，尤其難以定量計(jì)算。橋面鋪裝層的受力復(fù)雜，病害時(shí)有發(fā)生。因此，對(duì)橋面鋪裝層的設(shè)計(jì)和施工均應(yīng)予以足夠的重視，以預(yù)防病害的發(fā)生。

1.5 其他病害。裂縫是橋梁中一種較為普遍的病害。調(diào)查研究表明，橋梁結(jié)構(gòu)還有其他病害，如：支座病害、混凝土保護(hù)層不足、失效、疏松、脹鼓、裂紋甚至脫落；混凝土碳化速度快，碳化深度已達(dá)到鋼筋表面；橋面排水不暢，防水層無保護(hù)層，損壞嚴(yán)重，泄水管質(zhì)量不過關(guān)，施工質(zhì)量差，混凝土保護(hù)層厚度的變異性很大；混凝土收縮裂縫、橋面板自然磨耗、材料的老化、大型車輛超載嚴(yán)重、冬季融雪時(shí)化學(xué)藥劑的滲入、建橋時(shí)施工質(zhì)量等諸多影響因素，也是加劇橋梁病害的重要原因。

2 對(duì)策和建議

對(duì)拱肋和承臺(tái)的裂縫用環(huán)氧砂漿進(jìn)行封閉處理，同時(shí)外包碳纖維布進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固，一般應(yīng)包兩層外包碳纖維布，裂縫每側(cè)碳纖維布寬度不少于150mm，且構(gòu)造滿足相應(yīng)“碳纖維布加固技術(shù)規(guī)程”的要求。

對(duì)于鋼筋銹蝕問題，在出現(xiàn)銹蝕的區(qū)域，修復(fù)時(shí)，首先要清除所有銹蝕區(qū)域的混凝土，然后對(duì)鋼筋采用噴砂法和超高壓水槍進(jìn)行噴射除銹處理，如果鋼筋嚴(yán)重銹蝕，應(yīng)根據(jù)驗(yàn)算結(jié)果確定修復(fù)部位并增加鋼筋數(shù)量，以確保鋼筋含筋率，然后澆注高強(qiáng)混凝土。同時(shí)，還可以采用物理方法防銹：如鋼筋表面增加環(huán)氧樹脂涂層。良好的涂層能有效防止鋼筋銹蝕，大大延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)使用壽命。另外，在經(jīng)常接觸水的表面增加環(huán)氧樹脂或其他高分子材料作為防水層，改善表面防水，也可以達(dá)到防銹蝕的效果。

對(duì)于橋面鋪裝病害，可采用冷軋帶肋鋼筋和鋼纖維混凝土材料防護(hù)。冷軋帶肋鋼筋與普通鋼筋相比，設(shè)計(jì)強(qiáng)度大幅度提高，與混凝土粘結(jié)裹力強(qiáng)。同時(shí)，冷軋帶肋鋼筋網(wǎng)有良好的整體剛度，不易變形，在橋面混凝土施工時(shí)不會(huì)出現(xiàn)局部鋼筋網(wǎng)陷落的情況。

針對(duì)混凝土橋梁的實(shí)際情況，可通過對(duì)橋梁鋼筋銹蝕、支座、伸縮縫和橋面鋪裝等病害的調(diào)查與分析，結(jié)合有關(guān)工程進(jìn)行試驗(yàn)研究，提出防止病害的設(shè)計(jì)方法，以求徹底解決混凝土橋梁的病害問題。具體實(shí)施過程如下：（1）在廣泛調(diào)查典型地區(qū)混凝土橋梁已存在的各類病害的基礎(chǔ)上，對(duì)各類病害問題進(jìn)行分類分析，評(píng)估它們對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。（2）選擇若干已出現(xiàn)典型性和普遍性病害問題的橋梁，同具有相同或類似規(guī)模而未發(fā)現(xiàn)問題的橋梁進(jìn)行對(duì)比，結(jié)合設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)信息考察病害產(chǎn)生的原因，分析各種影響因素及其作用機(jī)理和發(fā)展規(guī)律。（3）參考目前維護(hù)橋梁的工程實(shí)踐，研究防病害的對(duì)策，提出減小和消除已有病害的處理方法以及防止病害產(chǎn)生的構(gòu)造措施和施工要求，并在防病害設(shè)計(jì)方面進(jìn)行探討和研究。（4）將研究成果用于依托工程上，檢驗(yàn)其效果，并不斷完善。（5）歸納各類病害的成因和改造方法，以及防止病害的設(shè)計(jì)要點(diǎn)和施工方法，形成防病害信息系統(tǒng)，總結(jié)各種處理方法的優(yōu)缺點(diǎn)和適應(yīng)范圍。

3 結(jié)語

不同類型的橋梁，在不同條件下，不同部位都會(huì)出現(xiàn)不同程度的病害。目前，國(guó)內(nèi)的研究水平只停留在針對(duì)具體病害具體分析，尚未系統(tǒng)研究。我國(guó)橋梁眾多，地形和環(huán)境多變，不僅為此項(xiàng)研究提供了豐富的素材，更為今后的實(shí)際應(yīng)用提供了廣闊的前景。本文提供的思路，對(duì)橋梁病害成因作系統(tǒng)分析，對(duì)新型材料、新的施工工藝和新的設(shè)計(jì)方法在橋梁防病害防治領(lǐng)域進(jìn)行相關(guān)研究，將對(duì)提高橋梁的使用性能，完善橋梁設(shè)計(jì)方法等方面起到積極的推動(dòng)作用。

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