橋梁結構的典型病害及原因分析

楊小賓

(承德交通勘察設計院有限公司)

1 橋梁面臨的嚴重病害

1.1 混凝土梁式橋的病害

大多數國家在建設橋梁時大多選用混凝土橋梁，根據調查顯示，我國是使用混凝土橋梁比重最大的一個國家。近些年來，混凝土橋梁病害和安全事故不斷發生，其事故發生的危害要比其他橋梁危害更為嚴重，而且修復的資金更為龐大，這個問題引起了全世界的關注。

在研究和調查混凝土梁式橋的修復資金時，我們可以得到以下數據:美國修復和維護混凝土梁式橋的費用每年為300 億美元，并在未來五年內將花費一點3 個億來解決基礎施工中出現的問題和缺陷，在10年內需花費106 億美元來解決功能性障礙橋梁。由于我國對與橋梁危害及修復資金的統計并不準確，從1994年的橋梁統計中得出，我國有病害的橋梁共有6 137 座，占我國橋梁總數的18%左右，其中的混凝土梁式橋占病害橋的一半左右，這是一個非常大的比重。

1.2 纜索承重橋梁的嚴重危害

纜索承重橋梁一般都是用于大跨度橋梁的使用，例如跨海大橋、跨江大橋、系桿拱橋、斜拉橋、懸索橋等。纜索一般都是放在橋梁的外側，一直處于高應力下，對外部侵蝕等現象比較敏感，而且橋梁使用的纜索檢查起來非常的不方便，維護人員常常忽略了纜線的維護。因此，纜索防護就變得非常的重要，它直接影響橋梁的功能性和壽命的長短，可以說纜索承重大橋的生命線就是纜索防護。

在修建懸索橋和斜拉橋的時候，我們發現懸索橋在使用十年左右的時候鋼索就會出現明顯的銹蝕，而斜拉橋的拉索病害情況更為嚴重。我國修建過很多座懸索橋和斜拉橋，最后都是由于橋梁的拉索耐久性不好而重新修建了橋梁，這是一筆巨大的經濟損失。例如，我國的廣州海印大橋從通車到更換僅僅用了10年的時間;濟南黃河公路大橋從使用到更換只用了13年的時間;更為嚴重的是四川宜賓金沙江南門橋在使用10年后因吊桿損壞發生了部分橋面坍塌事故。我們可以發現，斜拉橋的拉索在10年左右都會出現或大或小的問題，材料問題是一個方面，最主要的原因就是由于拉索的耐久性防護措施不夠導致鋼索被腐蝕等現象的出現。

1.3 拱橋的病害

我國從20 世紀60、70年代建造了多座拱橋，很多的橋梁都由于開裂和腐蝕問題被加固和重建，浪費了人力和物力。我國開始修建鋼管混凝土拱橋以來，在橋梁設計和理論施工都沒有成熟時變開始大量修建拱橋。目前主跨200 m以上的拱橋，鋼管混凝土拱橋占了一半左右，雖然建設速度很快，但不得不讓人懷疑橋梁的安全性。由于橋梁施工和理論都沒有得到完善，鋼管拱橋的使用將會面臨很大的問題。日后，我國修復橋梁的費用將是一筆巨額的支出。

2 橋梁結構常見的病害

2.1 橋面鋪裝破壞

由于車輛長期在橋面行駛，再加上車輛超載等問題的作用下，橋梁在沒到使用年限的時候就出現了很多的病害，如橋面出現裂痕、凹凸不平等疲勞破壞特征。橋面鋪裝的損害在我國的影響是非常嚴重的，以往我國所建設的橋梁頻繁出現問題，但近幾年來國內建設的大型橋梁在剛剛投入使用幾年就出現了橋面鋪裝損壞的現象。

2.2 橋頭跳車

橋頭跳車主要指的就是橋梁在使用一段時間后，都會存在后臺填土下沉的現象。汽車在行駛到橋頭位置時會由于跳車產生劇烈的沖擊感，不僅降低了行車的安全性，還大大提高了汽車損壞的故障率，并且會對橋梁其他部位產生不利的影響。

2.3 混凝土開裂

混凝土拱橋在使用中會經常出現混凝土開裂現象。根據開裂位置可以將混凝土開裂分為主梁頂開裂、腹板開裂、齒板開裂、預應力錨頭開裂;按照開裂的成因可以將其分為結構裂縫和非結構裂縫。結構裂縫主要是指混凝土所受的拉力遠遠超過了其所能承受的最大拉力，橋就會隨著拉力的變化不斷向外擴張，造成裂縫。非結構裂縫主要是由于混凝土的自身收縮進而溫差的變化，由于橋體變形受到約束而產生的裂縫。

2.4 鋼筋銹蝕

(1)氯離子的進入

混凝土的高堿性溶液會對混凝土中的鋼筋進行保護，氯離子存在于外界，但它會通過擴散作用和毛細作用進入到桶內，混凝土內含量達到一定的值后，鋼筋就會被銹蝕，在大于一定值后，鋼筋的銹蝕速度和面積都會大大增加。氯離子銹蝕鋼筋需滿足一下幾個條件，鋼筋表面鈍化膜的損壞;有充足的氧氣;濕度適宜。

(2)碳化

空氣中的二氧化碳再擴散到混凝土內時會與水發生反應生成碳酸，碳酸再與水泥反應生成碳酸鈣，在流水的作用下碳酸鈣沉淀在混凝土內，這一過程被成為碳化。

2.5 橋梁附屬結構物的病害

(1)伸縮縫

伸縮縫主要都會安置在橋梁頂端或末端最不穩定的位置，橋面溫度的變化和行車頻率的變化下會不斷伸縮變形，在這種長時間的作用下，伸縮縫很容易被損壞，不僅僅會影響行車事故的發生，還會引起橋體滲水，使橋梁的主體結構被侵蝕。伸縮縫的病害主要包括防水材料的老化、接頭活動、硬件損害、伸縮縫進入異物、構造位置變形等。

(2)支座

支座在橋梁中主要起到的作用就是保證主橋梁結構的自由變形。但是但支座進入硬物后，會對鋼板形成銹蝕，導致各個部件的脫落，嚴重影響了上部橋梁的伸縮變化。

3 引起橋梁結構病害發生的原因及其分析

3.1 設計方面的影響因素

橋梁作為一項基礎工程，設計橋梁的圖紙就變得尤為重要。很多設計人員在設計橋梁工程圖紙時忽略了設計中需要注意的事項，他們往往都是為了滿足規范對強度計算上的安全需要，而忽視了結構的構造以及結構材料的使用。有些橋梁設計的整體性和長久性不足，冗余性較小;有的圖示和線條位置不對就會在橋梁建筑中使橋梁局部受壓過大，這就會損害橋梁的使用壽命。

3.2 施工和管理的因素

施工和管理是工程實施過程中最為重要的兩點。施工質量不合格、施工材料質量差、工藝不符合工程特點等問題都屬于施工問題。而施工過程中企業疏于管理才是導致施工中出現上述問題的根本原因，施工過程中沒有一個完善的管理制度，就會造成工程施工的無序性。

3.3 使用因素

造成橋梁結構病害的使用因素可以分為橋面超載或者載荷標準不詳細、變形與變形障礙、風雨侵襲的自然作用、受到意外的強烈撞擊、溫度的變化、自然災害的影響。

4 對于橋梁結構病害的解決策略

從全世界范圍內來看，橋梁結構病害已經嚴重影響了國家的經濟和人民生命財產的損失，認識到這一問題后，必須加強對橋梁的監督和穩固工作。針對以上橋梁結構的病害及其成因的分析，可以從以下幾個方面對其進行改善。

首先，橋梁作為基礎設施中比較重要的一部分，良好的橋梁設計是保證橋梁安全正常運行的根本保障，在設計中應采取初審、復審、后核的原則;其次，要對超載車輛進行大力度的打擊，并在上橋位置明確標出載荷;再次，對與橋梁結構上幾個比較典型的病害進行分析，提出具體的防護措施;最后，應建立健全、完善、合理、科學的工程管理制度，以減少橋梁的病害。

5 結束語

橋梁的病害包括以上這些種，橋梁作為我國的基本設施建設，關系到人民的生命財產安全，因此，就必須加強對橋梁結構病害的研究和防治，施工中建立完善的管理體系，減少橋梁結構病害，對橋梁進行定期的檢查，確保橋梁的安全。

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