高速公路橋梁上部結構常見病害原因分析

申磊

摘要：高速公路橋梁由于行車車速快，流量大，所以對橋梁沖擊力較大，因此探討使用中的公路橋梁的病害及原因對公路和橋梁的發展有著重大意義。文章結合筆者在鹽靖高速三年橋梁經常性檢查工作實踐，通過對橋梁上部結構早期病害的實際調查研究和養護工程實際，分析了橋梁上部結構產生病害的原因。

關鍵詞：高速公路；橋梁上部結構；常見病害；原因分析

中圖分類號：U445 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）25-0104-02

1 概述

近年來，隨著國民經濟的飛速發展，公路和橋梁建設取得了令人矚目的巨大成就，但是隨著交通量的增長、汽車載重量的增加和橋梁運營時間的增長，橋梁病害影響著橋梁建設和使用，所以了解使用中的公路橋梁的病害及發生的原因及橋梁病害的養護處置措施，對公路和橋梁的發展有著重大意義。

本文通過對鹽靖高速公路線上300多座橋梁的經常性檢查，總結了各種形式橋梁的病害特征，分析了病害原因，并針對高速公路橋梁的病害從施工、使用等方面提出了分析。

2 橋梁上部結構常見病害和缺陷

橋梁上部結構是橋梁的主要承重結構，它由許多基本構件組成，例如梁、板、拱肋等。根據橋梁結構形式、構件種類、建橋環境、施工質量以及使用情況等不同，在基本構件上缺陷產生的部位種類和程度也不同?；臼芰嫾毕菁皳p傷橋梁上部結構是橋梁的主要承重結構，它由許多基本構件組成，例如梁、板、拱肋等。根據橋梁結構形式、構件種類、建橋環境施工質量以及使用情況等不同在基本構件上缺陷產生的部位、種類和程度也不同，上部結構主要病害有結構裂縫，蜂窩麻面，剝落掉角，空洞及孔洞，破損露筋，鋼筋銹蝕，混凝土腐蝕、滲水泛堿，鉸縫脫落，涂層老化，擋塊破損、開裂、露筋。

3 橋梁上部結構病害原因分析

根據橋梁的結構類型不同，可分為鋼筋混凝土及預應力鋼筋混凝土空心板橋，普通鋼筋混凝土及預應力鋼筋現澆連續箱梁橋，整體式現澆板梁橋，普通鋼筋混凝土及預應力混凝土T梁橋，連續剛構橋，鋼箱梁橋等。上部結構裂縫原因分析如下：

3.1 預應力砼空心板底縱向裂縫

裂縫主要分布在空心板底面中央及兩側，位置為預應力鋼筋（束）所在處，裂縫形態為沿預應力鋼筋分布縱向通長或斷續通長裂縫。根據裂縫的部位及特點，產生裂縫的主要原因有：（1）預應力鋼筋（束）保護層偏低、橫向構造鋼筋較弱及施工等因素，是造成板底縱向裂縫的重要原因；（2）底板橫向抗彎承載力不足，既有設計方面的原因，也有施工方面的原因：施工中梁體底板鋼筋保護層厚度偏薄或偏厚，消弱了鋼筋對表面混凝土的約束能力，產生板底縱向裂縫?？v向裂縫的存在導致水汽等進入險內，引起鋼筋及預應力筋的銹蝕，造成梁體預應力損失加大，從而使梁體的預應力不足，承載力降低。

3.2 預應力砼空心板底橫向裂縫

預應力砼空心板預應力損失，造成板梁的預應力不足，承載能力降低，跨中下緣混凝土受拉，正彎矩過大產生板底橫向裂縫。

3.3 砼空心板梁鉸縫局部滲水自化

由于橋面防水層破壞及板梁絞縫混凝土開裂，雨水通過橋面滲透入鉸縫，形成水跡自化現象，長期會使板梁之間的橫向聯系破壞，使得單塊空心板單獨承受車輪荷載作用，降低了橋涵的承載能力，加速了橋涵上部結構病害發展，達到一定程度將會發生鉸縫混凝土逐步松散而脫落、橋面行車道上出現縱向貫通裂縫。

3.4 砼連續箱梁

連續箱梁的裂縫主要有翼板底面的橫向裂縫，箱梁底面的橫向裂縫及箱梁腹板的豎向裂縫，根據裂縫的特點及產生的部位，裂縫產生的原因有：

3.4.1 翼板的橫向裂縫。（1）分層澆筑導致混凝土收縮率的差異，若采用腹板與頂板的分層澆筑，施工時分層澆筑時間間隔過大，將導致兩層混凝土收縮率相差較大，翼板混凝土收縮受到腹板、底板等的共同約束，易出現開裂。（2）箱梁的剪力滯效應，翼板中的剪切變形導致縱向應力沿板寬方向是不均勻分布的，其間存在著傳力的滯后現象，腹板附近翼板中的實際應力比初等梁理論應力大。由剪力滯效應產生箱梁翼板橫向裂縫，大部分裂縫均在離支點1/3跨徑范圍內出現，越靠近支點的截面越嚴重，裂縫出現均從翼板下緣開始，隨著交通量的迅速增加，裂縫進一步發展。（3）局部車輪荷載效應，當車輪作用于翼板上時，翼板產生橫向撓曲，使其下緣橫向受壓，同時也產生一定程度的局部縱向撓曲，使其下緣縱向呈局部受拉趨勢。

3.4.2 腹板的豎向裂縫。（1）混凝土收縮，混凝土表面收縮變形受到底面約束或其他約束限制時，即在腹板中產生縱向拉應力，引起混凝土豎向開裂。（2）腹板內外溫差，由于箱梁結構內部箱室大量水化熱不容易散發，使其溫度不斷上升，而混凝土表層散熱較快，使截面內部產生非線性溫度差。在這種截面溫差作用下，結構將產生彎曲變形，截面縱向纖維因溫差的伸長將受到約束，產生溫度自應力，容易造成混凝土裂縫。（3）受力裂縫向腹板的延伸，鋼筋混凝土結構梁底受力裂縫向腹板的延伸也是腹板豎向裂縫產生的原因之一。

3.4.3 底板橫向裂縫。對于鋼筋混凝土結構，拉區應力主要由鋼筋承擔，規范允許混凝土出現一定程度的開裂。因此，結構受力性開裂是底板橫向裂縫產生的主要原因之一。另外，橫向鋼筋保護層偏薄也有可能產生底板橫向裂縫。

3.4.4 連續箱梁的縱向裂縫。連續箱梁沿預應力走向的縱向裂縫：裂縫形態為箱梁腹板側面，沿預應力束的位置，縱向裂縫分布與預應力位置對應，裂縫產生的原因：（1）由于保護層偏薄，混凝土早期干縮時形成相對薄弱面，容易形成開裂。張拉預應力時，由于孔道周圍混凝土的劈裂效應，使混凝土開裂。（2）施工時預應力管道可能存在一定縱向彎曲，張拉時產生的徑向力易使混凝土開裂。（3）由于管道灌漿受凍、膨脹等原因也可能出現沿波紋管方向的縱向裂縫。

橋梁的表觀缺損原因分析：（1）橋梁結構構件的表觀缺損主要有空洞露波紋管。主要原因與施工質量較差有關，主要是施工時混凝土振搗不充分、鋼筋間隙較小及混凝土級配不良等。（2）混凝土破損露筋。破損露筋主要有T梁現澆段破損露筋，T梁橫隔板破損露筋，T梁梁端破損露筋，現澆箱型梁破損露筋，空心板梁底面破損露筋。（3）產生破損的主要原因有：施工時混凝土振搗不充分；材料方面由于混凝土級配較差；設計方面由于鋼筋保護層偏薄、局部鋼筋較密；環境方面由于環境潮濕造成混凝土脹裂破損。

主梁鉸縫脫落、滲水泛堿。鉸縫脫落主要原因是施工較粗糙，部分材料不符合設計要求，荷載沖擊作用下梁體震動導致脫落。主梁滲水、泛堿主要原因是：橋面防水層部分失效；排水設施失效；施工時結構內部殘留的水。

4 結語

任何一座橋梁在運營中不可避免會產生一定程度的病害，公路橋梁病害的發生將危害到橋梁的使用安全，威脅到人民生命財產安全，了解橋梁的主要病害及產生的原因，對橋梁的加固維修及日常養護提供科學依據意義重大。

參考文獻

[1] 公路橋梁技術狀況評定標準（JTG/TH21-2011）[S].

[2] 公路橋涵養護規范（JTGH11-2004）[S].

[3] 江蘇交通控股有限公司.橋涵檢查手冊.

[4] 楊文淵.橋梁施工工程師手冊[M].北京：人民交通出版社，2003.endprint