淺析混凝土橋梁結構損傷原因

唐永利

（遼寧大通公路工程有限公司，遼寧 沈陽110166）

0 引言

混凝土橋梁在建造和使用過程中，必然會受到環境、有害化學物質的侵蝕，并要承受車輛、超載、疲勞、洪水、風、地震、人為因素等外來作用，同時橋梁所采用材料的自身性能也會不斷退化，從而導致結構各部分不同程度的損傷。這些損傷橋梁的使用，輕則造成交通受阻、人們生活不便，重則可能造成嚴重的人員傷亡和財產損失，給國民經濟和社會發展帶來不利后果。由于橋梁結構本身的復雜性，以及橋梁地理位置的特殊性，引起其損傷的原因是多方面的。下面針對幾種常見原因進行分析：

1 規劃不當

橋梁工程建設一般是從規劃開始，應首先進行可行性研究，即就橋梁對區域社會經濟發展、環境和社會人文影響、當地自然條件等因素詳加調查和評估。而目前修建橋梁時，常出現如下問題：

1）許多橋梁缺乏長期規劃。不但沒有在規劃前進行可行性調查研究，而且缺乏長遠考慮，倉促決定，以至在橋梁施工、使用階段問題頻繁出現，引發出一系列的結構問題，導致橋梁未達到使用年限就出現嚴重病害。

2）地質、水文資料的調查收集不夠全面。地質、水文資料的調查收集對橋位的選擇十分重要，若先期地質鉆探報告不實，或是試驗結果錯誤，將會導致橋梁使用期間的基礎沉陷或基礎水平移動。特別是漏報了地質不良現象，如:斷層、溶洞等，后果尤為嚴重，可能導致不可估量的損失。

3）規劃的設計交通量不足。主要原因在于初期規劃中交通量調查不夠充分，對交通量的增長估計不足，致使后期交通量不能滿足需求，造成橋梁的疲勞損壞。

2 設計不良

1）設計方法考慮不周。以往橋梁設計都是把承載能力極限狀態作為設計的控制條件，對橋梁的正常使用問題考慮甚少，因此導致了橋梁結構設計與構造只重強度不重使用的不良傾向，橋梁的適用性、耐久性不能得到保證。

2）設計規范不完善。現有的許多橋梁建造時間己久，設計是依據當時規范進行的。而當時由于科學技術水平的限制，規范中肯定會有考慮不周、不能盡如人意的地方，如荷載取值偏小，荷載組合考慮不全等。因此，結構在以后的使用過程中逐漸暴露出了一些問題。

3）設計者自身的原因。盲目套用設計圖紙，沒有注意所套用設計圖的適用條件和技術指標。只注意了梁的跨度、截面高度等因素，未注意主梁間距、荷載標準、車道數、橫橋向汽車荷載的加載區域的變化，導致設計存在不合理的地方。結構分析不精細，彎橋、斜橋均按直線橋進行分析計算，對結構認識不深，規范理解不透徹，盲目設計，都會給將來橋梁的使用埋下安全隱患。

4）結構選型和構造缺陷。由于一般的橋梁設計規范主要是針對單個構件承載能力的，因此設計中往往對結構的造型和連接構造缺少充分的考慮，形成了結構中的薄弱環節，從而導致這些部位損傷嚴重，如構件與構件搭接處、變化比較急劇處等。

3 施工不精細

由于施工技術水平和管理水平的限制，不可避免地存在某些缺陷，如:

1）施工過程中疏忽大意，對混凝土振搗不均勻，有些地方漏振。結構養護成型后，對其表面缺少必要的處理，結構表面存在坑槽、麻面，保護層沒有達到設計要求，有些地方的鋼筋直接裸露等。

2）施工過程中偷工減料，如鋼筋綁扎不牢，焊縫達不到規定要求，有的甚至采用不符合要求的原材料，不按設計圖紙要求配置鋼筋等。

3）混凝土施工過程中質量控制不嚴，導致混凝土強度不足，既容易使橋梁結構因承載能力不足而破壞，又會對結構的耐久性產生不利影響。

4）施工過程中，施工技術員對設計圖紙理解錯誤，監理人員不盡職盡責，以及最后的驗收也不遵從實事求是的原則，造成驗收結果與實際不符，達不到預定的要求，致使使用過程中問題層出不窮，橋梁的使用壽命相應縮短。

5）野蠻的施工，如鋼筋位置不對，疏密不均，施工過程中亂踩鋼筋，使得受力鋼筋錯位，不滿足設計要求等。

4 超載運營

超載運營是導致混凝土橋梁結構損傷發展乃至破壞的最主要的原因。過大的荷載作用容易使結構失穩或承載能力不足，或者引起過大的構件變形或過寬的受力裂縫，從而影響橋梁的正常使用；同時荷載作用又能加劇結構中的鋼筋腐蝕，特別是對于混凝土受拉區的鋼筋，這是由于超載運營使結構產生的拉應力加速了混凝土微裂縫的開展和延伸，以及各微裂縫間的連接貫通，增大了混凝土的空隙率，降低了混凝土的抗滲性，從而削弱了混凝土對侵蝕介質的抵抗能力，加速了結構病害的發展。

5 環境影響

惡劣的環境是導致混凝土橋梁結構損傷的又一重要原因，材料力學性能會因此而降低。

1）環境的物理作用造成了混凝土的裂縫、剝落和磨蝕，如對于潮濕環境中和水位變動區的橋梁結構構件，凍融循環作用會導致構件表層混凝土的疏松、剝落。

2）環境的化學作用使混凝土分解和鋼筋銹蝕。如鹽類直接侵蝕混凝土，與材料中的某些成份發生化學反應，生成結晶膨脹物或易溶于水的物質，導致結構開裂或溶蝕。

6 自然災害

1）洪水。洪水對橋梁的基礎、墩臺及河道沖刷劇烈，且挾帶流木、流石撞擊橋墩，不但能造成下部結構傾斜，甚至還會直接將上部結構沖垮。

2）風。我國東南沿海臺風和洪水發生頻繁，臺風強度大、速度快，使橋梁受到巨大側向力的作用，特別是對于大跨度橋梁，受力十分不利，極易造成結構損傷。

3）地震。地震對于橋梁的破壞影響最為嚴重。地震來勢突然，震災難以預料，加之其破壞力巨大，能完全改變地質情況，造成橋梁墩臺大量滑移，整孔垮塌等嚴重破壞。

7 結束語

實際中，橋梁結構的損傷往往不是單一因素造成的，而是多方面因素共同作用的結果，損傷的表現形式也多種多樣。因此，對于實際的橋梁結構損傷狀況的評估，必須全面考慮引起結構損傷的各種可能因素，結合工程實際，才能得出合理的結果，從而科學地制定橋梁養護及加固對策。

［1］劉效堯,蔡鍵,劉暉,編著.橋梁損傷診斷.[M].北京:人民交通出版社,2002.

［2］張樹仁,王宗林,編著.橋梁病害診斷與改造加固設計[M].北京:人民交通出版社,2006.