服役期橋梁常見病害和災害分析

張玉杰 徐緒緒

(1.菏澤學院，山東 菏澤 274000； 2.中國建筑科學研究院，北京 100013)

服役期橋梁常見病害和災害分析

張玉杰1徐緒緒2

(1.菏澤學院，山東 菏澤 274000； 2.中國建筑科學研究院，北京 100013)

簡述了橋梁病害與橋梁災害的概念，詳細介紹了橋梁病害與災害的不同類型，并針對橋梁常見病害及災害進行分析，提出了具體的橋梁維護管理與加固措施，以確保服役期橋梁的正常運行。

橋梁，病害，災害，服役期

1 概述

橋連四海，路通八方，橋梁的興建與暢通，促進了人類社會的文化和經濟生活的繁榮與發展。由于反復承受車輪的磨損、沖擊，遭受暴雨、洪水、風沙等自然因素的侵蝕破壞，特別是我國交通量和重型汽車的不斷增加，必然會造成橋梁使用功能和行車服務質量的日趨退化。橋梁一旦發生倒塌事故，就會帶來巨大的損失和災難。

回顧歷史，不難發現，近代橋梁是在與事故和病害的斗爭中不斷發展的，21世紀，將是橋梁維修的高峰期，透徹研究橋梁病害的根源是橋梁維修的根本所在。如果對橋梁病害及災害有個系統、清楚的認識，就可以制定合理有效的橋梁維修方案，為橋梁建設服務。

2 橋梁病害

2.1 橋梁病害的概念

由于人為的或自然的原因，橋梁結構在正常施工和使用時其承載能力不足或不具備良好的工作性能，以及正常維護下，不具有足夠的耐久性，凡是橋梁結構出現上述的一些問題和現象，統稱為橋梁結構的病害。

2.2 橋梁常見病害類型

1)橋面防、排水失效。橋面防、排水就是設法將水與混凝土分開，使水不能滲入混凝土本體，最重要的是不能進入到裂縫中去。在橋梁運營中，橋面防、排水系統一旦失效，對橋面混凝土鋪裝層經常進行修補，甚至對整個橋面鋪裝層進行重建，會造成嚴重的經濟損失，并有安全隱患。影響正常安全行車、導致結構安全隱患。

2)鋪裝、欄桿破損、殘缺。橋面鋪裝也被稱為行車道鋪裝，亦即橋面保護層。它是車輪直接作用的部分。橋面鋪裝的作用是防止車輛輪胎或履帶直接磨耗行車道板，保護主梁免受雨水侵蝕，并對車輛輪重的集中荷載起分布作用。欄桿是橋上的安全設施，要求堅固；同時又是橋梁的表面建筑，也要有一個美好的藝術造型。鋪裝、欄桿破損、殘缺，不僅影響橋梁美觀，而且影響行車、行人安全。由于橋面鋪裝不平整等引起汽車車輛對橋梁的沖擊效應增大，使橋面板等結構的耐久性降低。

3)支座安全精度差，支座破損、失效。支座設置在橋梁上部結構和墩臺之間，直接將橋跨結構上的各個荷載反力傳遞到墩臺上，同時保證橋跨結構所要求的位移和轉動[2]。由于支座結構簡單、造價低廉、安裝方便,被廣泛用于各類公路橋梁中。檢查中發現有近30%橋梁存在支座病害。支座一旦出現問題，容易改變橋梁結構受力模式，危及結構穩定及受力安全。

4)伸縮縫裝置破損、失效。一般情況下，伸縮縫位于梁端較弱部位，由于需要直接承受荷載的反復作用，因此，伸縮縫位置最易遭受損害。同時，交通量不斷增大，重車增多，一些時間久的伸縮縫裝置的破損也不斷增多[3]。

通常，伸縮縫裝置的缺陷主要表現在其本身的破損、錨固件破壞損傷、后鋪筑料在接頭周圍的剝落及導致的凹凸不平等等一系列破壞損傷，以上常見的缺陷也是導致伸縮縫漏水的主要原因，進而加速支座和結構本身的惡化。

5)橋梁結構開裂、破損。實際運營的橋梁中已暴露了各種各樣的問題，其中橋梁結構開裂現象最為普遍，甚至有的橋梁在未承受活載的自重階段,即出現裂縫。裂縫產生的原因是多方面的,如設計不合理或不完善、施工不規范、超載、施工材料質量、混凝土及灌漿材料的配合比、溫差應力、混凝土收縮等。橋梁開裂會造成結構強度降低，危及結構承載能力。

6)混凝土橋梁加速下撓。近年來，已建的大跨徑剛構橋中普遍出現了主梁跨中加速下撓的現象。比如1977年建造的世界最大跨徑混凝土梁橋(241 m)——科羅爾·巴島橋，1990年測得的跨中下撓1.2 m，1996年3月采用8根體外預應力筋加固，6個月后垮塌。主梁的加速下撓影響了車輛的行駛舒適性和安全性，同時對橋梁的景觀效果產生了危害，進一步影響橋梁的安全性和使用壽命。

3 橋梁災害

3.1 橋梁災害的概念

橋梁災害是指人為、自然因素引起結構的損壞甚至橋梁的坍塌[1]。

3.2 橋梁常見災害類型

1)橋梁火災。隨著經濟的發展，物流運輸日益發達，其中運輸危險品的車輛發生事故后，經常會迅猛燃燒。特別是，當運輸車輛剛好行駛在橋梁上時，將會對橋梁造成巨大損傷。另一方面，橋下有干柴野草等可燃物大量堆積，也是容易引發火災的原因之一，從而使橋梁受到不同程度的損傷。圖1為火災后的橋梁。

2)超載導致垮塌。超載運輸造成橋梁實際負載量增大，長期的超規范汽車動荷載作用急劇加大結構損傷狀況，影響結構完整性和承載力，造成橋梁使用性能降低進而增大橋梁的動力沖擊系數，長期超載必然引起橋梁疲勞破壞或者嚴重降低橋梁的使用年限。我國超載運輸造成的橋梁破壞事故的接連發生，引起了重大安全事故，造成巨大經濟損失和社會負面影響。圖2為山西某橋梁在超載作用下垮塌的現狀。

3)橋梁水毀。國內外已發生橋梁事故的統計表明，橋梁水毀的最重要原因是橋墩沖刷。一旦建設橋梁就會使橋墩周圍水流環境條件發生明顯的改變,進而產生沖刷，洪水沖毀橋梁主要為沙礫河床墩臺基地被沖空，使墩臺基礎懸空，以至影響橋梁自身安全，由此基礎成為橋梁水毀的潛在重要因素。此外，原來較寬的河床，由于橋孔不順，常發生洪水沖毀橋頭構造物或沖斷橋頭兩岸接線路堤，影響甚至中斷交通。圖3為被洪水沖垮的橋梁。

4)船只撞擊垮塌。近年來，各種跨河、跨海的橋梁日益增多，極大的方便了陸上交通，同時促進了經濟的發展。但是橋梁是矗立在河、海中的固定建筑物，在一定程度上對船舶通航形成了障礙，給船舶航行增加了難度和安全風險，稍有不慎就可能導致船撞橋事故的發生。船撞橋事故發生的原因眾多，有些是因為舊橋標準偏低，孔徑偏小導致的；大部分是由于駕駛不當或船隊裝載不符合規定造成的。

跨河的橋梁都有可能被船舶撞擊，被撞部位大部分在橋墩，尤其是橋墩的中下段。事故較輕者大橋橋墩擦傷、重者大橋嚴重受損、船舶傾覆，人員傷亡，因此需引起重視。圖4為船舶撞擊后的橋梁。

5)地震災害。我國是一個多地震的國家，地震頻率高，強度大且分布范圍廣[5]。地震不僅危及到人民的生命財產，同時還會對周圍環境和建筑物及橋梁造成破壞。針對橋梁受震破壞，是地表破壞和橋梁同時受震破壞而引起的。其中，地表破壞常見的有地裂、泥石流、滑坡、塌方、岸坡滑移和砂土液化等現象。地裂會使橋梁跨度或縮短或伸長，甚至可能導致墩臺下沉。在陡峻山區或砂性土和軟黏土河岸處，強烈地震引起的塌方、岸坡滑動以及山石滾落，可使橋梁遭到破壞。圖5為汶川地震中坍塌的橋梁。

4 建議

橋梁病害及災害的類型眾多，原因錯綜復雜。因此，為減少服役期橋梁病害事故的發生，筆者提出以下幾點建議：

1)加強養護管理，加大檢查力度，對出現的細微異常現象引起注意，細致觀察，詳細記錄。

2)對檢查中出現的各種病害，應及時采取合理的加固方式進行處理，避免病害擴大化。

3)對已出現的橋梁病害事故的類型及其處理辦法及時總結，以避免類似病害的再次發生。

4)橋梁病害及加固檢查等一系列工作并不是一朝一夕就可以完成的，需要橋梁工作者耐心、細致、實事求是，做到未雨綢繆。

[1] 金玉泉.橋梁病害與災害[D].上海：同濟大學碩士論文,2006.

[2] 范立礎.橋梁工程[M].北京：人民交通出版社,2001.

[3] 王宏旭,高躍茹,周 巍.橋梁病害之一橋梁伸縮縫問題[J].遼寧交通科技,2003,23(6)：25-26.

[4] 蔣 陳.公路橋梁病害分析及對策研究[J].山西建筑，2006,32(14)：96-97.

[5] 賈志剛.高速公路橋梁的典型病害及其處治措施[J].山西建筑，2014，40(5)：183-185.

[6] 范立礎.橋梁抗震[M].上海：同濟大學出版社，1997.

[7] 肖玉輝,沈立宏.混凝土橋梁病害成因分析及對策研究[J].中外公路,2004(1)：55-56.

On common diseases and disasters of bridges during their services periods

Zhang Yujie1Xu Xuxu2

(1.HezeCollege,Heze274000,China; 2.ChinaAcademyofBuildingResearch,Beijing100013,China)

The paper indicates the concepts for bridge diseases and disasters, mainly introduces different types of the diseases and disasters, analyzes common diseases and disasters of bridges, and points out factual bridge maintenance management and consolidation measures, so as to ensure the usual operation of bridges during their service periods.

bridge, disease, disaster, service period

2015-02-09

張玉杰(1988- )，女，助教； 徐緒緒(1989- )，男，助理工程師

1009-6825(2015)11-0186-02

U445.71

A