運營期梁式橋常見病害與成因分析綜述

李 鵬

（葛洲壩集團試驗檢測有限公司， 湖北 宜昌 443002）

0 引言

截止2017年，我國公路橋梁已經(jīng)超過80萬座，成為名副其實的橋梁大國，梁式橋因其受力簡單，施工便捷的原因在公路上得到廣泛的應用。橋梁自投入運營開始，就進入養(yǎng)護階段，隨著交通量的日益增長，運營中的橋梁不可避免的出現(xiàn)或輕或重的病害，而養(yǎng)護階段最重要的任務就是發(fā)現(xiàn)橋梁病害并解決病害。本文對梁式橋運營過程中常見的病害進行歸納總結(jié)，并對其病害成因進行分析，為其后期的維修提供相關參考依據(jù)，對公路梁式橋的養(yǎng)護維修具有一定的借鑒意義。

1 梁式橋常見病害及其原因

1.1 混凝土裂縫

混凝土裂縫是運營期梁式橋最常見的病害，也是需要特別注意的病害，按其成因，一般可以將其分為兩大類，即結(jié)構(gòu)性裂縫和非結(jié)構(gòu)性裂縫。

1）結(jié)構(gòu)性裂縫，又稱為荷載裂縫，由外部荷載作用所引起的裂縫，按其裂縫所處的位置一般有兩大形式。出現(xiàn)在承受彎矩較大區(qū)域，由拉應力過大而產(chǎn)生的豎向裂縫稱為彎曲裂縫；出現(xiàn)在承受剪力較大區(qū)域，由剪力或剪力與彎矩共同作用下，因主拉應力過大在梁腹板兩側(cè)產(chǎn)生的斜裂縫稱為剪切裂縫。另外，由于基礎不均勻沉降在主梁上產(chǎn)生的裂縫，由于局部應力過大，在預應力錨固區(qū)出現(xiàn)的劈裂裂縫，由于縱向壓力過大，在混凝土墩柱上出現(xiàn)的縱向裂縫，由于預應力管道處應力集中，保護層厚度不足，在主梁出現(xiàn)沿預應力管道方向縱向裂縫等也屬于結(jié)構(gòu)性裂縫。其進一步的成因為設計考慮不周全、原材料質(zhì)量不佳、施工方法不恰當、施工期質(zhì)量控制不到位、運營期交通量較大，運營期橋梁超負荷通行等等。

2）非結(jié)構(gòu)性裂縫，這類裂縫在梁式橋上最為常見，根據(jù)成因有可分為溫度裂縫和收縮裂縫。溫度裂縫按照混凝土結(jié)構(gòu)的溫度場、溫度變形和溫度應力的不同又可以分為截面均勻溫差裂縫、截面內(nèi)外溫差裂縫和截面上、下溫差裂縫。收縮裂縫根據(jù)機理的不同又分為塑性收縮裂縫和干燥收縮裂縫兩種。非結(jié)構(gòu)性裂縫主要由混凝土變形所引橋，在混凝土裂縫中占主導地位。其進一步成因為混凝土澆筑方法、養(yǎng)護條件、材料組成和外部氣溫的溫差、日氣溫變化和日照影響等。

1.2 混凝土表觀缺陷

混凝土表觀缺陷也是運營期梁式橋最常見的病害，其成因主要是施工期質(zhì)量控制不到位，按其形態(tài)不同，分為以下幾類：

1）混凝土空洞

混凝土澆筑過程中一次下料過多，過厚或過高，振搗器振搗不到；混凝土澆筑時離析、砂漿分離，石子成堆，嚴重跑漿又未進行有效振搗等都會出現(xiàn)混凝土空洞。

2）混凝土保護層厚度不足、露筋

混凝土配合比不準確，澆筑方法不當，混凝土產(chǎn)生離析，澆筑部位缺漿或模板嚴重漏漿；混凝土澆筑時模板濕潤不夠，混凝土表面失水過多；拆模時混凝土缺棱掉角等都會出現(xiàn)混凝土保護層厚度不足、露筋。

3）混凝土蜂窩、麻面

混凝土澆筑時模板接縫不嚴，板縫處漏漿；混凝土澆筑時攪拌時間短，加水量不準，混凝土和易性差；混凝土澆筑后有的地方砂漿少石子多，混凝土振搗不密實； 混凝土澆灌沒有分層澆灌，下料不當，造成混凝土離析等都會出現(xiàn)使混凝土表面出現(xiàn)蜂窩、麻面現(xiàn)象。

4）混凝土剝落、掉角

一方面是由于混凝土保護層過薄，混凝土包裹力不足加上長期車輛荷載重復作用導致，另一方面是梁體吊裝時，機械設備或者車輛通行時的掛碰所導致。

1.3 支座缺陷

支座作為梁式橋中連接上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的重要傳力結(jié)構(gòu)，在梁式橋中最常見的為橡膠支座。在橋梁運營期內(nèi)，梁式橋橡膠支座通常出現(xiàn)以下幾種病害：

1）支座老化開裂

支座老化開裂主要原因是運營時間較長，在外部活載的長期作用下，支座發(fā)生老化變質(zhì)、進而開裂，當然支座本身質(zhì)量存在問題也是一部分原因。

2）支座剪切變形

支座剪切變形主要原因是梁式橋在運營過程中，支座附近會產(chǎn)生斜向的剪切力，剪切力會使得支座受力不均勻，運營時間較長，就會導致支座出現(xiàn)剪切變形。

3）支座串動、脫空

支座串動、脫空一方面的原因是支座未安裝到設計指定位置，另一方面是因為支座剪切受力后，使得支座與梁體間摩擦力增大，梁體位移帶動支座移動。梁體位移隨著季節(jié)、溫度的變化周期性往復變化，而支座的移動不可逆，當支座逐漸被移動至墊石邊緣，就會出現(xiàn)支座串動、脫空現(xiàn)象。

4）支座外鼓

支座外鼓主要是因為支座膠層厚度和支座膠層的不均勻分布導致，使得支座在外部活載的長期作用下，局部產(chǎn)生應力集中，最終出現(xiàn)外鼓現(xiàn)象。

1.4 橋面鋪裝缺陷

梁式橋的橋面鋪裝通常有普通混凝土和瀝青混凝土兩種，不同材質(zhì)的橋面鋪裝，缺陷也不太一樣。

1）普通混凝土橋面鋪裝出現(xiàn)的病害主要是各種縱、橫向裂縫以及破損等。其主要成因是橋面板厚度不夠，導致剛度不足。同時，橋面鋪裝層和主梁間粘接不良，橋面板和主體結(jié)構(gòu)變形不協(xié)調(diào)，產(chǎn)生附加內(nèi)力也會引起各種病害。

2）瀝青混凝土橋面鋪裝出現(xiàn)的病害主要有各種裂縫和各種變形，以及松散磨耗泛油等。其主要原因是施工過程中瀝青混凝土級配控制不嚴、瀝青與骨料間粘接力不足、壓實度不夠、路面內(nèi)部排水不良等。

1.5 伸縮縫缺陷

伸縮縫是滿足梁式橋橋面變形而設置的，在橋梁運營過程中，其主要出現(xiàn)以下幾種病害：

1）伸縮縫失效

主要原因是橋梁在運營過程中，伸縮縫內(nèi)出現(xiàn)的積土、垃圾等雜物未被及時清理，使其發(fā)揮受限。

2）伸縮縫錨固區(qū)缺陷

主要原因是橋梁在運營過程中，橋頭長期受動荷載沖擊作用，導致錨固區(qū)出現(xiàn)破損。

3）伸縮縫破損

其成因一方面是由于設計考慮考慮不周全，未選擇合適的伸縮縫；另一方面是施工期質(zhì)量控制不到位，梁端伸縮縫間距沒有按設計要求完成，最后是橋梁運營后，在外部活載的長期作用下，伸縮縫因自身材料的磨損和疲勞出現(xiàn)不同程度的破損。

1.6 其他缺陷

除了上述主要的缺陷外，運營期的梁式橋還會出現(xiàn)以下缺陷：

1）擋塊開裂

擋塊是為了防止梁式橋主梁落梁而設置的附屬設施，其開裂也是主梁位移產(chǎn)生的附屬病害，在彎斜橋中較為普遍，成因主要就是主梁在運營期內(nèi)產(chǎn)生位移。

2）錐坡、護坡沉陷

錐坡、護坡雖不是梁式橋的主要部件，但是其一段發(fā)生沉陷，會對橋梁總體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。錐坡、護坡沉陷的主要成因是地基的不均勻沉降。

3）泄水孔堵塞

泄水孔堵塞是梁式橋運營過程中最常見的缺陷，其主要原因就是養(yǎng)護不到位，堆積在泄水孔附近的泥土、垃圾長時間沒人清理，久而久之會堵塞泄水孔。

2 結(jié)論

綜上所述，梁式橋運營期產(chǎn)生的病害，其成因有設計不足，有施工期質(zhì)量控制不到位，有運營期交通量較大等。橋梁自投入運營開始，就進入養(yǎng)護階段，養(yǎng)護階段最重要的任務就是發(fā)現(xiàn)橋梁病害并解決病害。而在解決病害之前，需要對病害的成因進行分析，這樣才能有針對性的處理病害，才能防患于未然。