混凝土橋梁結構常見病害及損壞問題淺析

王斌斌

摘 要：改革開放之后，我國的交通行業迎來了巨大的發展，但是目前一些橋梁運營狀態并不十分樂觀，出現了影響橋梁正常使用的病害現象，有些甚至危及橋梁安全。橋梁病害的發生降低了結構的可靠性，給橋梁安全性埋下了隱患。本文主要對我國橋梁常見的病害問題做出分析，以求給橋梁的設計、施工及維護管理方面提供參考。

關鍵詞：橋梁病害 混凝土橋梁 原因分析 安全性

中圖分類號：U448 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）07（b）-0064-02

道路橋梁是我國運輸和交通系統中的核心部分，已經成為經濟發展的紐帶。隨著投入運營的橋梁的數量增多，橋梁的使用年限增大，出現了不少橋梁病害問題，嚴重情況下甚至出現了橋梁損壞垮塌的問題，關于這方面的事故報道也層出不窮。而在全部橋梁中，混凝土橋梁占絕大多數，如何保證此類橋梁的交通安全性和舒適性，成為了擺在橋梁設計者、施工者、管理者面前的重要問題。科學合理地對大量問題進行歸納總結能對今后的橋梁發展起到一定的借鑒作用。

1 橋梁病害的類型

1.1 混凝土裂縫

混凝土裂縫在我國的鋼筋混凝土橋梁結構中是比較普遍的一種病害。裂縫按照成因可分為結構裂縫和非結構裂縫。（1）結構裂縫。結構由于荷載引起的裂縫主要包括：彎曲裂縫，常出現在截面受拉區彎矩最大處的混凝土；剪切裂縫，又稱斜裂縫，扭曲裂縫，由主拉應力引起；局部應力裂縫，主要出現在支座、懸臂梁掛梁梁端、牛腿等處局部應力較大的部位。（2）非結構裂縫。指由于變形受到約束而出現的開裂現象。主要包括：溫度裂縫，混凝土硬化時的水化熱、溫差（整體及局部）等原因引起的裂縫；混凝土收縮、徐變裂縫；不均勻變形引起的裂縫，如下部墩臺帽身的豎向、斜向裂縫等。雖然混凝土結構的裂縫現象是常見的，但是裂縫往往也會引起其他病害的產生和發展，橋梁的破壞和倒塌往往是從裂縫的擴展開始的，因此不可忽視橋梁結構的裂縫問題。

1.2 橋面鋪裝病害

橋面鋪裝層直接承受車輛荷載的沖擊、剪切，并直接承受氣候的影響，起著防止車輪磨耗行車道板、分散車輪集中力、隔絕外部雨水冰雪等侵蝕結構的作用，因此其是容易產生病害的部位之一。以常見的瀝青混凝土鋪裝層為例，病害現象有碎裂、車轍、推移、鼓包、縱橫向裂縫、脫落等。其中以縱橫向裂縫和局部破損現象居多。我國橋面鋪裝損壞的問題近些年來比較嚴重，不僅一些年代較早的橋梁中存在，新近修建的橋梁尤其一些鋼主梁的橋梁中也出現不少此類現象。橋面鋪裝層的受力復雜，病害時有發生，因此對橋面鋪裝層的設計和施工均應予以足夠的重視。

1.3 橋頭沉降病害

橋梁建成通車后經過一段時間的運營期，臺后填土出現下沉，造成橋臺搭板脫空，進而導致橋頭跳車。這種跳車引起的沖擊和振動影響了行車的舒適性和安全性，增加了車輛的故障率，也對橋臺產生不良影響。究其原因，可能為季節性水位變化，也可能為多雨季節的雨水入滲，導致臺后填土的強度軟化，土體基礎逐漸沉降變形，引起臺前臺后不均勻沉降。

1.4 伸縮縫病害

伸縮縫的設置是為保證橋梁結構在溫度變化、荷載以及混凝土徐變作用下能夠自由變形。橋梁伸縮裝置位于梁端構造較弱的位置，直接承受車輛的反復荷載，是容易損壞且又相對難修復的部位。其破壞主要表現在伸縮縫本身的破壞、錨固件的損壞、伸縮縫構造部位凹凸不平等。伸縮縫的破壞除了影響行車的舒適性外，還可能造成伸縮縫處漏水，進而可能會加速支座和結構的腐蝕。

1.5 鋼筋混凝土耐久性問題

混凝土的耐久性是混凝土抵抗環境介質作用并長期保持其良好的使用性能和外觀完整性的能力，包括抗滲、抗凍、抗侵蝕、碳化、堿骨料反應及混凝土中的鋼筋銹蝕等性能。

混凝土的碳化是指空氣中CO2擴散到混凝土內，與其堿性物質起化學反應后生成碳酸鹽和水，使混凝土堿度降低。當碳化超過混凝土的保護層時，在水與空氣存在的條件下，就會使混凝土失去對鋼筋的保護作用，鋼筋會發生銹蝕。

氯離子從外界環境侵入已硬化混凝土會造成侵蝕。海水、海風、海霧中的氯離子是氯離子的主要來源，此外冬季道路、橋面撒拋冰鹽都有可能使氯離子滲入混凝土中。氯離子對混凝土的侵蝕表現為鋼筋的銹蝕。

混凝土中的堿與骨料中的活性成分在混凝土硬化后吸水逐漸發生膨脹性化學反應，會導致混凝土結構產生開裂破壞。其破壞的特征之一為混凝土表面開裂，裂紋呈網狀（龜背紋）。有時反應生成的堿-硅酸凝膠會順著裂縫滲透到混凝土表面，凝膠外觀類似于樹脂狀，脫水后凝膠變成白色。堿骨料反應引起的混凝土結構破壞程度，比其他耐久性破壞發展更快，后果更為嚴重。堿骨料反應一旦發生，很難加以控制。

鋼筋銹蝕是影響混凝土結構耐久性及受力性能的主要因素。混凝土在多種因素作用下（如碳化、大氣污染、氯離子侵蝕等），混凝土中pH值下降，鋼筋表面原先在堿性介質中生成的鈍化膜漸漸被破壞而失去保護作用，導致鋼筋銹蝕。這會造成鋼筋力學性能退化、鋼筋與混凝土之間粘結性能下降等后果，導致鋼筋與混凝土不能充分協同工作，從而降低構件的承載能力，影響結構的安全。

2 橋梁病害的原因淺析

橋梁的結構形式和橋梁的使用環境各有不同，橋梁出現病害的現象及類型很多，因此引起橋梁病害的因素也相應很多。綜合來講，橋梁的勘察設計、施工、運營和養護諸多環節都有可能埋下隱患。

2.1 設計方面存在問題

橋梁一旦出現病害，需要排除是否設計的原因。設計方面的問題可簡單分為：（1）設計標準及荷載偏低。我國有很大一部分的橋梁修建年代較早，而隨著我國交通事業的發展，橋梁的荷載標準逐步得到提高，這就帶來一個問題，舊橋的荷載標準不能滿足當前的荷載標準的要求。所以部分老橋面臨荷載等級偏低、承載能力不足的狀況，導致病害日益嚴重。（2）設計可能存在不合理。橋梁總體方案的選擇，是由橋位處水文地質條件、施工技術和方法、經濟指標和施工工期要求等諸多因素所決定的。此外，設計時投入的精力、設計周期的長短都制約了橋梁方案的質量，可能會忽略橋梁結構設計中一些關鍵問題的研究。這會造成方案布局不合理或者結構細節欠考慮等，都會埋下橋梁在運營過程中的隱患。偶爾也會出現個別橋梁的結構計算出現錯誤，后患無窮。endprint

2.2 施工過程的管理及質量把控不足

我國一些橋梁在未達到預期使用壽命時即出現了影響正常使用的病害，這與施工質量低有著密切聯系。施工是設計的具體實現，是設計的具體檢驗。同時，施工的質量優劣直接影響橋梁的整體性能。由于我國交通事業迅猛發展造成了施工隊伍良莠不齊，很多工程病害主要是施工管理不到位、施工質量不達標造成的。使用的材料強度不足、偷工減料、不嚴格按照施工工藝施工等現象對橋梁安全造成了極大的損害。

2.3 未充分考慮使用過程中的因素

眾所周知，我國的汽車超載現象比較嚴重。特別是公路運輸中，車輛違規超載現象比較普遍。橋梁的超載會引起橋梁的疲勞問題，使疲勞應力幅增大，一旦造成橋梁內部損傷不能恢復，將會逐步引起損傷加劇，最終危及橋梁安全。特別嚴重的超載則會使橋梁的負荷超過承載能力，造成橋梁的垮塌。因此需要加強對超載的管理，確保橋梁結構的安全。

橋梁作為結構物，處于自然環境中，因此會受各種自然災害的影響，尤其是地震對橋梁的影響很大。多次破壞性地震顯示了橋梁工程受到破壞的嚴重后果，也顯示了對橋梁進行正確抗震設計的重要性。除了在設計階段需要選取合適的抗震設計理論和分析方法外，還需重視橋梁的合理抗震體系和合理的構造細節。洪水對橋梁的破壞呈現的特點是發生面積較廣，發生次數較頻繁。洪水對橋梁的損害表現為：（1）掏空橋梁墩臺的基底，使基礎懸空，從而使結構受力模式改變。（2）洪水水流量大，水流速度快，沖毀橋頭調治構造物，沖斷橋頭接線路堤。泥石流則是另一種破壞力較大的自然災害，會直接沖毀橋梁道路。因此在設計和施工時，應因地制宜，根據不同地區的特點進行設計，良好施工。

3 橋梁病害問題對策

橋梁結構不可避免會出現病害和損傷，而橋梁的病害和原因并不是完全對應，因此，需要多方面采取應對措施。（1）橋梁的設計是橋梁安全性的根本之一。從設計的角度應盡可能地減少可能造成病害的源頭，保證橋梁的設計合格、合理、可行。（2）施工質量的好壞直接影響了橋梁結構的安全。要充分重視施工質量的把控，確保橋梁設計能夠全面落實，減少不必要的橋梁病害。（3）必須加強病害的預防。具體來說，對橋梁病害進行預防處理是加強養護維修和定期檢查，建立起日常檢查機制，定期對橋梁進行運營狀態評估，必要時還須進行橋梁荷載試驗，掌握橋梁的狀況和安全狀態，分析病害的原因及嚴重程度，對于檢查出的存在結構質量問題的橋梁應安全、經濟、適用地進行維護加固。

參考文獻

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