公路橋梁常見病害及成因分析

羅浩 王錕 晏亮 楊彤麟 甘賢備 郭輝

摘 要：橋梁是公路交通的重要組成部分和生命線工程，近年來，受設計荷載、施工質量以及運營養護過程中不利因素影響，導致出現橋梁梁體開裂、支座功能退化、伸縮縫破壞等常見病害，嚴重時會對橋梁安全造成重要影響。鑒于此，本文以橋梁的結構形式與病害類別為脈絡，逐次介紹了橋梁上部結構、支座、下部結構、橋面系及附屬設施的典型病害，并分別對各個部位產生病害的原因進行了探討分析。

關鍵詞：公路橋梁;橋梁檢測;病害成因;安全保障

中圖分類號：U445.7 ;U448 ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：1006—7973（2021）07-0148-03

我國橋梁建設發展如火如荼，經過了幾十年的快速發展，橋梁在運營階段中，橋梁病害問題逐步顯現，對橋梁的正常使用產生了安全隱患。因此，定期對橋梁開展檢測工作是十分必要的，通過現場橋梁檢測經歷，根據橋梁自身結構組成，本文將橋梁分為四個部分，依次對橋梁上部結構、支座、下部結構、橋面及附屬設施[1]出現的一些常見病害進行歸納總結，并對病害產生的原因進行初步探討分析。

1上部結構

橋梁的上部結構主要構件包括承重構件和一般構件。承重構件則是梁體本身，包括梁的腹板、翼板、底板，而橫隔板、濕接縫等附屬構件則為橋梁的一般構件，這些都是產生橋梁病害的常見構件。

1.1承重構件

1.1.1腹板的斜裂縫和豎裂縫

腹板處產生的裂縫一般為收縮裂縫。梁體在受到荷載作用時，混凝土的抗拉極限強度值小于梁的斜截面拉應力時，斜裂縫則會在腹板垂直于主拉應力的方向產生[2];腹板豎裂縫產生的原因是由于在梁的腹板區域內，通常會布置少量的構造鋼筋，當腹板沿著縱向收縮時，易使其豎向開裂。

1.1.2底板裂縫

底板處產生裂縫，主要是由于預應力的作用所導致的，當預應力鋼筋張拉后，在梁的端部區域易形成縱向受壓、橫向受拉狀態，在橫向受拉區域當混凝土的極限抗拉強度小于混凝土的拉應力時[3]，極易在主梁的底板處產生裂縫。除此之外，當混凝土的保護層偏薄時，底板也容易出現裂縫現象。

1.1.3翼板裂縫

由于主梁頂板在張拉時預應力不足，在主梁的兩側翼板處，易出現剪力滯效應，梁的翼板中支點部位常常出現裂縫現象，有時還有滲水現象。

1.2 一般構件

1.2.1濕接縫裂縫

常見病害為縱裂和橫裂現象，通常是由于現澆混凝土收縮時，受到兩邊預制梁的約束所導致的。

1.2.2橫隔板

橫隔板處的病害一般表現為收縮裂縫。由于橫隔板是沿著四邊嵌固而成的，如果橫隔板自身剛度不足，受到偏載作用的影響，橫隔板局部會出現開裂現象。

在橋梁的上部構件中還常常會出現梁底板破損漏筋、腹板蜂窩麻面的現象，如圖1～2所示。這是由于在施工過程中，脫模粗糙、混凝土振搗不密實，從而導致混凝土壓實度不夠，或者設計施工不當，局部混凝土保護層皮偏薄時，亦會引起蜂窩麻面、破損漏筋的現象[4]。

2支座

支座在橋梁結構中起到承上啟下的傳力作用，當支座產生病害時，橋梁的結構安全會產生重大安全隱患，同時也會使橋梁的使用壽命大打折扣。

2.1 支座偏位

支座產生偏位的主要原因大多是由于施工不當所導致的，當支座偏位過大時，會引起支座相鄰梁體之間的間距變小，易使得主梁之間產生頂死現象，從而對橋梁的結構安全產生重要影響[5]，如圖3所示。

2.2 支座脫空

產生支座脫空的主要原因主要包括以下幾個方面：

（1）在施工階段，未控制得當支座的墊石標高。

（2）梁體一般采用預制，但由于預制中施工失當的影響會使得梁端的三角楔型塊不平，從而容易導致脫空現象。

（3）墊石的混凝土強度過低，致使支座受壓后，墊石出現破碎現象，導致支座脫空。

（4）受到溫度的影響，混凝土易產生收縮現象，當后期混凝土梁體收縮過大時，易使支座產生沿縱向一側產生較明顯的半脫空現象[5]，如圖4所示。

2.3 支座剪切

支座產生剪切現象，一方面是支座本身的抗剪彈性模量不足，另一方面因為外界環境、溫度的影響，梁體本身出現過大的收縮變形，引發支座產生剪切。

除此之外，支座墊石也可能產生開裂現象，一般是由于墊石的強度不足、自身收縮等原因所導致的。

3下部結構

3.1蓋梁、墩臺結構

3.1.1蓋梁裂縫

蓋梁裂縫多分布于蓋梁的受彎區域，可分為兩種情況：一是蓋梁裂縫出現在兩墩之間蓋梁的正彎矩處，裂縫自底部向上對稱發展，裂縫寬度表現為下寬上窄;二是蓋梁裂縫分布在蓋梁懸臂端的負彎矩區域，裂縫自頂部自上而下對稱發展，裂縫寬度表現為上寬下窄。這兩種裂縫產生的原因一般皆是超載所導致的，而后者的病害危害較大，特別是在梁端出現滲水現象時。

3.1.2蓋、帽梁堆積施工垃圾

在橋梁施工階段或養護過程中，形成的施工垃圾堆積在蓋、帽梁處，如圖5所示。

3.1.3蓋梁擋塊開裂破損現象

圖6中蓋梁擋塊與梁體出現頂死現象，導致蓋梁頸部出現開裂現象，同時還會致使蓋梁一側的擋塊出現破損現象。

3.2錐坡、護坡

影響基礎不均勻沉降的因素主要有基礎形式、基礎位置處地質不良等，錐坡和護坡處易發生不均勻沉降，從而使得錐坡、護坡處出現下沉，破碎，塌陷和開裂現象，同時還會造成橋梁的墩臺出現沉降開裂等情況的發生。

4 橋面系及其附屬設施

4.1橋面鋪裝

4.1.1橋面開裂

常見的橋面開裂包括縱裂和橫裂。橋面產生裂縫的主要原因是荷載的反復作用[6]。由于橋梁在重型車輛荷載的反復作用下，梁與梁之間的橫向連接減弱，從而產生橋面縱裂，進而容易發展成破碎帶，形成橋面網裂現象。

4.1.2橋面坑槽破損現象

橋面坑槽一般是指橋面在荷載反復作用下易出現沉陷、坑槽現象[7]，其產生的原因包括兩個，一是車輛超載方面的原因，重載車輛的作用下，其鉸縫混凝土的破碎速度大大加快，導致鉸縫失效，從而使得橋梁受力不均，橋面就反映處坑槽破損現象;二是橋面設計與施工方面的原因，橋面瀝青混凝土在施工時壓實度不夠，施工配合比失當，厚度不均，鋪裝層透水性差等亦會導致橋面病害產生。

4.2伸縮縫

橋梁伸縮縫是橋梁結構組成中的一個重要部件，伸縮縫的損害直接影響橋梁結構的正常使用，從而降低橋梁的使用壽命。因此有必要對橋梁伸縮縫的常見病害進行歸納總結研究，分析其成因，橋梁伸縮縫的病害主要類型如下表1所示。

4.2.1砼破損

在對伸縮縫錨固區砼進行施工時，如果后澆混凝土的強度不夠，施工完成后養護不到位，橋面板之間會存在高差從而導致跳車現象，加上車輛荷載作用，易使伸縮縫錨固區出現砼破損現象。

4.2.2型鋼斷裂

伸縮縫型鋼斷裂這種病害的產生是由于橋臺地基發生沉陷，以及支座下部墊石出現破損開裂等原因，使得橋面板一側低于另一側，形成型鋼錯位，常表現為橋頭跳車現象，橋頭跳車時產生的沖擊荷載重復作用致使伸縮縫型鋼出現斷裂現象[8]。

4.2.3止水帶破損

伸縮縫止水帶通常采用橡膠材質，因此在車輛荷載作用以及溫度、降水等因素影響下，使得止水帶的使用周期大大縮短。由于止水帶的破損，導致伸縮縫滲水，從而致使支座老化開裂、鋼墊板銹蝕等一些伴生病害產生，應及時對破損的止水帶進行更換，圖7中所示為伸縮縫止水帶出現破損現象。

4.2.4堵塞

伸縮縫堵塞主要是由于橋面的沙石、垃圾等雜物在伸縮縫位置處不斷的積累，導致伸縮縫處淤積了大量泥沙形成堵塞現象。

4.2.5型鋼頂死、失效

伸縮縫型鋼頂死、失效是指在對橋面伸縮縫設計施工時，橋梁伸縮縫的預留寬度不適當，對橋梁的內力作用考慮不當，容易形成這種形式的病害，型鋼間距過窄使得預計的壓縮量不足，型鋼出現頂死的情況，如圖8所示。而型鋼間距設計過寬，則會導致伸縮縫失效。

4.3護欄

在護欄處易出現銹蝕、變形現象，主要原因是由于防銹處理不到位、護欄在受到車輛撞擊易引起變形。

4.4防排水系統

4.4.1泄水孔堵塞

泄水孔堵塞是指在運營過程中，泥沙、垃圾堵塞在泄水孔處，泄水孔堵塞對橋面的排水有著重要影響。

4.4.2排水管缺失

排水管缺失會影響橋面的排水功能，排水管道的固定一般采用焊接方法，焊于梁底部，受到溫度、降水等因素的影響，易使排水管焊接處松動，如果未及時處理，會導致排水管脫落。

5 結語

總的來說，橋梁產生病害的主要原因在于兩個方面。一是由于設計施工，橋梁自身在修建過程中，施工不當易使得橋梁在運營期間易形成病害;二是在橋梁的使用過程中，受到荷載反復作用，以及溫度、降水等自然因素的影響，易使橋梁產生病害。因此，在橋梁運營期間，應定期對橋梁進行檢測，并及時對已經產生的病害進行加固處理[9]，這樣才能使橋梁的結構安全和使用壽命得到保障。

參考文獻：

[1] CJJ 99-2017，城市橋梁養護技術標準[S].

[2] 田春艷，張汎，郭晗.城市老舊橋梁病害及處置措施分析[J].市政技術，2020，38（05）：122-125+139.

[3] 唐南勇.公路橋梁病害原因分析及解決措施[J].交通世界，2020（25）：148-149.

[4] 金玉泉.橋梁的病害及災害[D].同濟大學，2006.

[5] 夏娟，奚勇，劉洪濤.橋梁支座典型病害分析及對策[J].華東公路，2008（03）：32-34.

[6] 付李.橋面鋪裝病害原因分析及改造方法探討[J].黑龍江科技信息，2008（25）：230.

[7] 劉倩.橋面破損病害成因及防護措施[J].四川建材，2009，35（03）：60+62.

[8] 蔣海洋.公路橋梁伸縮縫常見病害成因分析及養護管理措施[J].工程與建設，2012，26（05）：699-701.

[9] JTG/T J22-2008，公路橋梁加固設計規范[S].

基金項目：國家自然科學基金資助項目（51408217）（51408218）（51608193）;湖南省自然科學基金資助項目（2015JJ3066）。