橋梁結(jié)構(gòu)的典型病害及原因分析

楊小賓

(承德交通勘察設(shè)計(jì)院有限公司)

1 橋梁面臨的嚴(yán)重病害

1.1 混凝土梁式橋的病害

大多數(shù)國家在建設(shè)橋梁時(shí)大多選用混凝土橋梁，根據(jù)調(diào)查顯示，我國是使用混凝土橋梁比重最大的一個(gè)國家。近些年來，混凝土橋梁病害和安全事故不斷發(fā)生，其事故發(fā)生的危害要比其他橋梁危害更為嚴(yán)重，而且修復(fù)的資金更為龐大，這個(gè)問題引起了全世界的關(guān)注。

在研究和調(diào)查混凝土梁式橋的修復(fù)資金時(shí)，我們可以得到以下數(shù)據(jù):美國修復(fù)和維護(hù)混凝土梁式橋的費(fèi)用每年為300 億美元，并在未來五年內(nèi)將花費(fèi)一點(diǎn)3 個(gè)億來解決基礎(chǔ)施工中出現(xiàn)的問題和缺陷，在10年內(nèi)需花費(fèi)106 億美元來解決功能性障礙橋梁。由于我國對與橋梁危害及修復(fù)資金的統(tǒng)計(jì)并不準(zhǔn)確，從1994年的橋梁統(tǒng)計(jì)中得出，我國有病害的橋梁共有6 137 座，占我國橋梁總數(shù)的18%左右，其中的混凝土梁式橋占病害橋的一半左右，這是一個(gè)非常大的比重。

1.2 纜索承重橋梁的嚴(yán)重危害

纜索承重橋梁一般都是用于大跨度橋梁的使用，例如跨海大橋、跨江大橋、系桿拱橋、斜拉橋、懸索橋等。纜索一般都是放在橋梁的外側(cè)，一直處于高應(yīng)力下，對外部侵蝕等現(xiàn)象比較敏感，而且橋梁使用的纜索檢查起來非常的不方便，維護(hù)人員常常忽略了纜線的維護(hù)。因此，纜索防護(hù)就變得非常的重要，它直接影響橋梁的功能性和壽命的長短，可以說纜索承重大橋的生命線就是纜索防護(hù)。

在修建懸索橋和斜拉橋的時(shí)候，我們發(fā)現(xiàn)懸索橋在使用十年左右的時(shí)候鋼索就會(huì)出現(xiàn)明顯的銹蝕，而斜拉橋的拉索病害情況更為嚴(yán)重。我國修建過很多座懸索橋和斜拉橋，最后都是由于橋梁的拉索耐久性不好而重新修建了橋梁，這是一筆巨大的經(jīng)濟(jì)損失。例如，我國的廣州海印大橋從通車到更換僅僅用了10年的時(shí)間;濟(jì)南黃河公路大橋從使用到更換只用了13年的時(shí)間;更為嚴(yán)重的是四川宜賓金沙江南門橋在使用10年后因吊桿損壞發(fā)生了部分橋面坍塌事故。我們可以發(fā)現(xiàn)，斜拉橋的拉索在10年左右都會(huì)出現(xiàn)或大或小的問題，材料問題是一個(gè)方面，最主要的原因就是由于拉索的耐久性防護(hù)措施不夠?qū)е落撍鞅桓g等現(xiàn)象的出現(xiàn)。

1.3 拱橋的病害

我國從20 世紀(jì)60、70年代建造了多座拱橋，很多的橋梁都由于開裂和腐蝕問題被加固和重建，浪費(fèi)了人力和物力。我國開始修建鋼管混凝土拱橋以來，在橋梁設(shè)計(jì)和理論施工都沒有成熟時(shí)變開始大量修建拱橋。目前主跨200 m以上的拱橋，鋼管混凝土拱橋占了一半左右，雖然建設(shè)速度很快，但不得不讓人懷疑橋梁的安全性。由于橋梁施工和理論都沒有得到完善，鋼管拱橋的使用將會(huì)面臨很大的問題。日后，我國修復(fù)橋梁的費(fèi)用將是一筆巨額的支出。

2 橋梁結(jié)構(gòu)常見的病害

2.1 橋面鋪裝破壞

由于車輛長期在橋面行駛，再加上車輛超載等問題的作用下，橋梁在沒到使用年限的時(shí)候就出現(xiàn)了很多的病害，如橋面出現(xiàn)裂痕、凹凸不平等疲勞破壞特征。橋面鋪裝的損害在我國的影響是非常嚴(yán)重的，以往我國所建設(shè)的橋梁頻繁出現(xiàn)問題，但近幾年來國內(nèi)建設(shè)的大型橋梁在剛剛投入使用幾年就出現(xiàn)了橋面鋪裝損壞的現(xiàn)象。

2.2 橋頭跳車

橋頭跳車主要指的就是橋梁在使用一段時(shí)間后，都會(huì)存在后臺填土下沉的現(xiàn)象。汽車在行駛到橋頭位置時(shí)會(huì)由于跳車產(chǎn)生劇烈的沖擊感，不僅降低了行車的安全性，還大大提高了汽車損壞的故障率，并且會(huì)對橋梁其他部位產(chǎn)生不利的影響。

2.3 混凝土開裂

混凝土拱橋在使用中會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)混凝土開裂現(xiàn)象。根據(jù)開裂位置可以將混凝土開裂分為主梁頂開裂、腹板開裂、齒板開裂、預(yù)應(yīng)力錨頭開裂;按照開裂的成因可以將其分為結(jié)構(gòu)裂縫和非結(jié)構(gòu)裂縫。結(jié)構(gòu)裂縫主要是指混凝土所受的拉力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了其所能承受的最大拉力，橋就會(huì)隨著拉力的變化不斷向外擴(kuò)張，造成裂縫。非結(jié)構(gòu)裂縫主要是由于混凝土的自身收縮進(jìn)而溫差的變化，由于橋體變形受到約束而產(chǎn)生的裂縫。

2.4 鋼筋銹蝕

(1)氯離子的進(jìn)入

混凝土的高堿性溶液會(huì)對混凝土中的鋼筋進(jìn)行保護(hù)，氯離子存在于外界，但它會(huì)通過擴(kuò)散作用和毛細(xì)作用進(jìn)入到桶內(nèi)，混凝土內(nèi)含量達(dá)到一定的值后，鋼筋就會(huì)被銹蝕，在大于一定值后，鋼筋的銹蝕速度和面積都會(huì)大大增加。氯離子銹蝕鋼筋需滿足一下幾個(gè)條件，鋼筋表面鈍化膜的損壞;有充足的氧氣;濕度適宜。

(2)碳化

空氣中的二氧化碳再擴(kuò)散到混凝土內(nèi)時(shí)會(huì)與水發(fā)生反應(yīng)生成碳酸，碳酸再與水泥反應(yīng)生成碳酸鈣，在流水的作用下碳酸鈣沉淀在混凝土內(nèi)，這一過程被成為碳化。

2.5 橋梁附屬結(jié)構(gòu)物的病害

(1)伸縮縫

伸縮縫主要都會(huì)安置在橋梁頂端或末端最不穩(wěn)定的位置，橋面溫度的變化和行車頻率的變化下會(huì)不斷伸縮變形，在這種長時(shí)間的作用下，伸縮縫很容易被損壞，不僅僅會(huì)影響行車事故的發(fā)生，還會(huì)引起橋體滲水，使橋梁的主體結(jié)構(gòu)被侵蝕。伸縮縫的病害主要包括防水材料的老化、接頭活動(dòng)、硬件損害、伸縮縫進(jìn)入異物、構(gòu)造位置變形等。

(2)支座

支座在橋梁中主要起到的作用就是保證主橋梁結(jié)構(gòu)的自由變形。但是但支座進(jìn)入硬物后，會(huì)對鋼板形成銹蝕，導(dǎo)致各個(gè)部件的脫落，嚴(yán)重影響了上部橋梁的伸縮變化。

3 引起橋梁結(jié)構(gòu)病害發(fā)生的原因及其分析

3.1 設(shè)計(jì)方面的影響因素

橋梁作為一項(xiàng)基礎(chǔ)工程，設(shè)計(jì)橋梁的圖紙就變得尤為重要。很多設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)橋梁工程圖紙時(shí)忽略了設(shè)計(jì)中需要注意的事項(xiàng)，他們往往都是為了滿足規(guī)范對強(qiáng)度計(jì)算上的安全需要，而忽視了結(jié)構(gòu)的構(gòu)造以及結(jié)構(gòu)材料的使用。有些橋梁設(shè)計(jì)的整體性和長久性不足，冗余性較小;有的圖示和線條位置不對就會(huì)在橋梁建筑中使橋梁局部受壓過大，這就會(huì)損害橋梁的使用壽命。

3.2 施工和管理的因素

施工和管理是工程實(shí)施過程中最為重要的兩點(diǎn)。施工質(zhì)量不合格、施工材料質(zhì)量差、工藝不符合工程特點(diǎn)等問題都屬于施工問題。而施工過程中企業(yè)疏于管理才是導(dǎo)致施工中出現(xiàn)上述問題的根本原因，施工過程中沒有一個(gè)完善的管理制度，就會(huì)造成工程施工的無序性。

3.3 使用因素

造成橋梁結(jié)構(gòu)病害的使用因素可以分為橋面超載或者載荷標(biāo)準(zhǔn)不詳細(xì)、變形與變形障礙、風(fēng)雨侵襲的自然作用、受到意外的強(qiáng)烈撞擊、溫度的變化、自然災(zāi)害的影響。

4 對于橋梁結(jié)構(gòu)病害的解決策略

從全世界范圍內(nèi)來看，橋梁結(jié)構(gòu)病害已經(jīng)嚴(yán)重影響了國家的經(jīng)濟(jì)和人民生命財(cái)產(chǎn)的損失，認(rèn)識到這一問題后，必須加強(qiáng)對橋梁的監(jiān)督和穩(wěn)固工作。針對以上橋梁結(jié)構(gòu)的病害及其成因的分析，可以從以下幾個(gè)方面對其進(jìn)行改善。

首先，橋梁作為基礎(chǔ)設(shè)施中比較重要的一部分，良好的橋梁設(shè)計(jì)是保證橋梁安全正常運(yùn)行的根本保障，在設(shè)計(jì)中應(yīng)采取初審、復(fù)審、后核的原則;其次，要對超載車輛進(jìn)行大力度的打擊，并在上橋位置明確標(biāo)出載荷;再次，對與橋梁結(jié)構(gòu)上幾個(gè)比較典型的病害進(jìn)行分析，提出具體的防護(hù)措施;最后，應(yīng)建立健全、完善、合理、科學(xué)的工程管理制度，以減少橋梁的病害。

5 結(jié)束語

橋梁的病害包括以上這些種，橋梁作為我國的基本設(shè)施建設(shè)，關(guān)系到人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，因此，就必須加強(qiáng)對橋梁結(jié)構(gòu)病害的研究和防治，施工中建立完善的管理體系，減少橋梁結(jié)構(gòu)病害，對橋梁進(jìn)行定期的檢查，確保橋梁的安全。

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