橋梁常見(jiàn)病害對(duì)橋梁承載力的影響

文/張慧清 棗莊市市政園林管理局 山東棗莊 277800

1、引言

隨著我國(guó)公路建設(shè)的突飛猛進(jìn)，現(xiàn)有路網(wǎng)中有相當(dāng)一部分橋梁隨著時(shí)間已出現(xiàn)不同程度的老化、缺陷和損傷，這已成為擺在各地公路管養(yǎng)部門面前的一個(gè)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，解決這一技術(shù)問(wèn)題必須通過(guò)專業(yè)部門對(duì)橋梁技術(shù)狀況及缺陷和損傷進(jìn)行全面細(xì)致和深入的現(xiàn)場(chǎng)檢查，查明缺陷和潛在缺陷及損傷的性質(zhì)、部位、嚴(yán)重程度及發(fā)展趨勢(shì)，弄清出現(xiàn)缺陷和損傷的主要原因以便能分析和評(píng)價(jià)既存缺陷和損傷對(duì)橋梁質(zhì)量和使用承載能力的影響，并為橋梁維修和加固提供可靠的技術(shù)數(shù)據(jù)和依據(jù)。

2、橋梁結(jié)構(gòu)常見(jiàn)病害

公路橋梁往往由于各種原因以及外界環(huán)境影響等因素而出現(xiàn)結(jié)構(gòu)不同程度的不利于橋梁正常使用的現(xiàn)象，其常見(jiàn)缺陷和病害主要有：表觀病害如蜂窩、麻面、空洞、露筋、剝落、游離石灰、縫隙夾層等和內(nèi)部缺陷。

3、結(jié)構(gòu)病害對(duì)承載能力的影響

結(jié)構(gòu)病害對(duì)承載能力的影響可分為對(duì)混凝土的影響及鋼筋的影響兩部分。某些病害可能對(duì)混凝土產(chǎn)生較大了影響而使混凝土強(qiáng)度降低，而另一些病害可能誘發(fā)鋼筋產(chǎn)生銹蝕而使鋼筋強(qiáng)度降低，通常它們之間是相互滲透、相互作用的，即大多病害對(duì)混凝土產(chǎn)生影響的同時(shí)也促進(jìn)鋼筋銹蝕的產(chǎn)生。

3.1 混凝土強(qiáng)度偏低對(duì)結(jié)構(gòu)承載力的影響

混凝土強(qiáng)度偏低對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的影響在于：降低結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的強(qiáng)度，從而影響橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力，降低構(gòu)件的抗裂性能，加劇裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，降低構(gòu)件的剛度，增大橋跨結(jié)構(gòu)的撓度和其它變形，此外，混凝土強(qiáng)度偏低，是混凝土內(nèi)部組織方面的原因造成的，通常還伴隨著橋梁結(jié)構(gòu)的抗裂性、抗?jié)B性、耐磨性、耐久性等性能的降低。

由于結(jié)構(gòu)所處地位與受力情況的不同，強(qiáng)度偏低所產(chǎn)生的具體影響也不一樣。構(gòu)件受拉時(shí)：素混凝土受拉構(gòu)件承載力與混凝土強(qiáng)度幾乎成正比，但素混凝土構(gòu)件受拉，為設(shè)計(jì)規(guī)范所不允許，一般在橋梁結(jié)構(gòu)中極為罕見(jiàn)，鋼筋混凝土受拉構(gòu)件，設(shè)計(jì)應(yīng)考慮鋼筋承受全部拉力，此時(shí)承載力受混凝土強(qiáng)度影響很小；構(gòu)件受壓時(shí)：受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)一般由混凝土承受全部或大部分壓力，它與混凝土強(qiáng)度成正比；構(gòu)件受彎時(shí)：鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的正截面強(qiáng)度與混凝土強(qiáng)度有關(guān)，但影響幅度不大，如含筋率正常（0.2～1.0%）的構(gòu)件，混凝土標(biāo)號(hào)由20號(hào)降低為10號(hào)時(shí)。正截面強(qiáng)度僅減少0.3～3%。斜截面強(qiáng)度受混凝土強(qiáng)度影響較大。

對(duì)于成型構(gòu)件混凝土強(qiáng)度的測(cè)定可以根據(jù)混凝土的特性利用超聲回彈綜合法進(jìn)行測(cè)定。

3.2 鋼筋銹蝕對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響：

混凝土結(jié)構(gòu)物中鋼筋的銹蝕可引起體積膨脹（約為原體積的2～4倍），從而使混凝土產(chǎn)生剝離、開(kāi)裂、破壞了混凝土的受力性能，鋼筋表面的銹蝕物降低了鋼筋與混凝土之間的結(jié)合力在受力狀態(tài)下可產(chǎn)生滑移，改變結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)，降低了材料的耐久性能，影響橋梁的使用壽命；削弱鋼筋的受力斷面，特別是高強(qiáng)鋼絲的表面積大而斷面積小，銹蝕對(duì)受力的危害甚大，銹層及其引起的混凝土裂縫（主要是沿鋼筋縱向的裂縫）,削弱了鋼筋（抗拉、抗剪）和混凝土（抗壓）的共同作用。

混凝土內(nèi)部的鋼筋銹蝕可以用半電池電位法結(jié)合混凝土的電阻率進(jìn)行測(cè)定。

4、對(duì)橋梁承載能力的評(píng)估

根據(jù)對(duì)橋梁病害與缺陷的調(diào)查，可分為表征橋梁材料缺陷程度的“結(jié)構(gòu)各部分材料狀況檢查（MCR）”和表征橋梁結(jié)構(gòu)使用性能缺陷的“結(jié)構(gòu)各部分性能狀況檢查(PCR)”，同時(shí)根據(jù)橋梁各部分構(gòu)件對(duì)整個(gè)橋梁的承載能力和使用性能的影響大小，分為主要部分、次要部分和附屬部分，將檢查結(jié)果以缺陷的嚴(yán)重程度分為6個(gè)數(shù)量級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

根據(jù)病害和缺陷的調(diào)查評(píng)定，可以判定橋梁的質(zhì)量是否適應(yīng)現(xiàn)有的交通運(yùn)輸狀況，粗略評(píng)估橋梁的承載能力，可為橋梁管養(yǎng)部門有針對(duì)性的養(yǎng)護(hù)維修提供依據(jù)，但對(duì)于重要的、特型的、需準(zhǔn)確評(píng)定承載力的橋梁還應(yīng)在此檢查的基礎(chǔ)上進(jìn)行靜、動(dòng)力荷載試驗(yàn)來(lái)對(duì)其現(xiàn)有承載能力進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)定。