小議橋梁病害的表現形式及其形成機理

摘 要:作為基礎交通設施的重要組成部分之一，橋梁在生產運輸中具有特殊的地位。然而隨著使用時間的增加，許多設計施工方面的缺陷和養護不當的問題開始暴露出來，隨時可能導致重大交通事故的出現，給人民生命財產安全帶來巨大的風險。本文從橋梁病害的常見形式及其形成機理出發，對病害的檢測處理依據進行了詳細分析。

關鍵詞:橋梁病害 表現形式 形成機理 應對策略

中圖分類號:U44文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)07(a)-0110-01

隨著我國交通運輸事業的蓬勃發展，公路交通的安全性與舒適性越來越受到人們的關注。作為基礎交通設施的重要組成部分之一，橋梁是確保道路順暢的咽喉要地，在交通運輸系統中具有著特殊的地位。然而隨著使用時間的增加和交通流量的大幅上漲，許多設計施工方面的缺陷和養護不當的問題開始暴露出來，承載能力不適應目前的規范標準，或出現了沉陷變形等現象，都隨時可能導致交通系統出現重大事故，給人民生命財產安全帶來巨大的損失。因此道路橋梁的管理部門必須認識到橋梁的維修養護在優化交通系統中舉足輕重的作用，對不同類型病害的表現形式及其成因進行深入研究，以期為橋梁質量的監測分析與病害治理提供可靠而充分的依據。

1 橋梁病害的主要表現形式及其形成機理分析

1.1 橋梁材料方面產生的病害及其機理

鋼混結構橋梁的材料病害通常表現在鋼筋銹蝕和混凝土的各種質量問題上。鋼筋的銹蝕是由氯離子及碳化物對鋼筋表面的鈍化膜造成破壞開始的，此后，氧氣與水進入其中使鋼筋生銹腐蝕，進而引發其膨脹變形，導致混凝土沿鋼筋縱向產生裂縫，使鋼筋與混凝土間的粘結力嚴重下降，隨著承載力的持續作用，可能導致橋梁結構的徹底破壞。

導致混凝土發生問題的因素很多，例如有侵蝕、碳化、凍融破壞等。侵蝕是指侵蝕性介質與混凝土中相應化學成分發生反應。以氯鹽的腐蝕為例，當混凝土中的物質與空氣中游離的氯發生反應時，生成大量的結晶水令體積膨脹，混凝土結構隨之遭到破壞。同時，反應位置的pH值下降顯著，不但加劇了對鋼筋鈍化膜的破壞，還與完好鈍化膜間產生了電位差，其間生成的導電作用，將對橋梁結構產生進一步的破壞?；炷恋奶蓟饕l生在鋼筋的混凝土保護層，碳化導致其堿性降低，裂縫不斷出現，鋼筋銹蝕加劇，并最終引起保護層的開裂和剝落?；炷羶鋈趧t表現在水分通過毛細作用進入混凝土的裂縫和孔隙時，若溫度降低引起孔隙中的水分凍結膨脹，孔隙受壓變形，溫度升高后，又對孔壁產生拉力，反復的凍融過程，會產生裂縫并使其不斷擴展連接，最終導致混凝土強度的嚴重下降。此外，水泥中的堿和骨料中的活性硅發生反應，生成堿—硅酸鹽凝膠，并吸水產生膨脹壓力，也可能造成混凝土開裂，其對橋梁的結構破壞，比其他耐久性破壞發展更快，后果更為嚴重。

1.2 橋梁結構方面產生的病害及其機理

除上述問題外，鋼混結構關鍵部位構造不合理及施工不當等都可能引起結構構造的變形、失穩、開裂、剝蝕等問題。以剝蝕為例，其主要表現在橋梁的混凝土外觀上的破壞，如酥松起皮、蜂窩麻面等現象。而地基不均勻沉降引起的結構問題對安全也有重大影響，主要表現為翼墻和錐坡的下沉、滑動、開裂，毛石墩臺的貫通縫等。

1.3 其他病害問題

橋梁病害的部分原因在于建設材料自身的固有特點，但在設計規劃、施工管理、養護監管等方面的不合理或不到位，仍是目前導致橋梁出現病害的主因。

在設計方面，經濟的快速發展直接導致了車輛荷載的增大，公路橋梁實際承受的載荷量遠大于其設計時的承載能力。因此，在荷載頻率陡增的背景下，一些橋梁主要承重構件常在循環荷載的作用下出現疲勞引起的失效。在施工方面，施工關鍵工藝的控制不嚴是產生病害的最大因素，以最常見的混凝土裂縫問題為例，施工中攪拌、運輸時間過長，澆筑時坍落度過低，初期養護不足等都可能導致裂縫產生。此外，施工不當還可能形成橋面鋪裝、伸縮縫、支座、錐坡等方面的病害。在養護方面，瀝青路面的坑槽未及時修補會導致坑槽越來越大、越深。橋臺錐坡、臺、墩的擋塊長草等沒有及時清除。導致生物力及腐蝕破壞，也會造成開裂和失效。主要承重構件，如支座滑落而未及時更換，主梁出現縱、橫向裂縫沒有及時采取有效的處理措施，會使病害加劇，降低橋梁的承載能力。此外，長期過度超載、地震洪水等特殊自然現象，也都是導致病害發生的重要因素。

2 對混凝土橋梁病害的檢測分析及應對策略

面對已發生病害的橋梁，應根據其表現形式進行科學分析，對不易判斷的病害問題，還應借助橋梁表觀損傷的分級評定、強度測試、鋼筋銹蝕電位、氯離子含量、鋼筋分布及保護層厚度、混凝土碳化深度、電阻率等檢測方法進行準確評斷，并制定相應的應對策略，避免或緩解病害對行車安全的影響。以結構混凝土中氯離子含量的測定為例，混凝土中氯離子可引起并加速鋼筋的銹蝕?；炷林械穆入x子含量，可采用現場按混凝土不同深度取樣，測定結果須能反映氯離子在混凝土中隨深度的分布，根據鋼筋處的混凝土氯離子含量判斷引起鋼筋銹蝕的危險性。氯離子含量測定應根據構件的工作環境條件及構件本身的質量狀況確定測區，測區應能代表不同工作條件及不同混凝土質量的部位，測區宜參考鋼筋銹蝕電位測量結果確定。

在質量問題及其原因確定后，應以恢復其交通功能為目標，根據其對承載能力的現實需要采取加大截面加固法、粘貼纖維增強塑料加固法、置換混凝土加固法、繞絲法、錨栓錨固法等直接方法，或預應力加固法、增加支承加固法等間接方法進行加固處理。如對一些病害較為嚴重，但仍有通車運行要求的橋梁，可采用材料輕便、施工簡單，且不需重型機械的碳纖維片材及配套樹脂類粘結材料進行加固，提高橋梁的耐久性。

3 結語

隨著我國交通網絡的飛速發展，對橋梁使用性能的要求也在不斷提高。然而面對車輛超載等許多現實問題，橋梁在設計施工中的質量病害必將被放大和凸顯。為提高公路橋梁的安全程度和耐久程度，建設者應注重設計方案的科學性，并嚴格控制施工工藝，保證施工質量符合相關規范標準。管理者則應全面掌握橋梁病害的特性及其檢測方法，并以此為依據，進行有針對性的加固和維護工程，最大限度地延長橋梁的使用壽命。

參考文獻

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