城市高架橋常見病害特征與機理分析

方大南

【摘 要】隨著經濟的快速發展，城市高架橋承擔的公路交通運輸作用越來越重要，城市高架橋的主要病害與病害處治要求更加嚴格和全面，結合國內某城市立交橋，對橋梁的病害特征與病害機理進行分析，提出有針對性的橋梁病害處治方案，為增強城市高架橋養護方案的科學性具有重要的參考意義。

【關鍵詞】高架橋；病害特征；病害機理；分析

0 引言

近年來，由于橋梁數量的增多和橋梁修建年代漸漸久遠，市政管理部門對城市高架橋的外觀檢測、整體評估、病害預防與治理及養護皆不斷重視。目前，針對城市高架橋的病害和檢測結果，相關部門已經采取了很多措施，但現有處理措施仍有一些不足，主要問題有：

（1）勘察不全面，設計不科學，加固方法不合理等問題不斷出現，橋梁結構和路面構造的不合理導致道路橋梁性能與其使用要求不協調，容易產生嚴重的早期破壞。

（2）部分病害調查僅依據常規外觀檢測和定期檢測，皆是根據其外表特征直接下結論，沒有對橋梁的整體力學性能進行深入分析。

（3）橋梁病害有很多，而沒有進行科學的分類，導致收集的病害類型不明確，只是單純的對所有病害原因羅列而沒有分組和歸納總結。

（4）對于病害的處治方法和相應的道路橋梁養護措施，沒有一橋一分析的理念，大部分都是參考其他地區的措施，沒有針對飽和交通量等問題提出專一的規劃和思路。

1 城市高架橋常見病害特征

1.1 橋面病害

城市高架立交橋橋面系存在的主要問題如下：

（1）橋面鋪裝存在劃傷、孔洞。

（2）橋面鋪裝存在開裂、坑槽及擁包。

（3）伸縮縫沙土堵塞，橡膠條開裂、破損，錨固混凝土開裂、破損。

（4）護欄多處出現露筋，保護層厚度不足，局部出現開裂，混凝土破損和鋼筋銹脹。

（5）橋面排水系統的主要病害有，接線橋：泄水孔堵塞、無格柵。

1.2 梁體病害

（1）豎向裂縫、橫向裂縫、縱向裂縫和斜裂縫。

（2）網狀裂縫。

（3）水漬，露筋，底板混凝土松散、夾雜。

（4）底板蜂窩麻面、破損。

1.3 支座病害

（1）由于支座摩阻力不足造成梁體滑移值超出了允許滑動范圍，整個上部結構銜接不順暢，形成南北錯臺，同時沖擊支座的限位裝置，造成支座限位裝置的破壞。

（2）防塵罩破損、支座螺帽松動、散落。

（3）支座局部脫空、壓縮變形、限位鋼板剪斷，盆內橡膠板被剪切擠壓變形等病害。

1.4 墩身病害

（1）墩（臺）頂部雜物堆積。

（2）墩（臺）豎向受力裂縫。

（3）蓋梁豎向裂縫。

（4）墩身混凝土破損。

1.5 梁體移位

（1）梁體發生縱向移位

（2）梁體發生橫向錯位

（3）伸縮縫擠壓變形

1.6 附屬設施

下部排水管缺失、破損、脫節。

泄水管缺失、泄水孔破損。

翼板、腹板有水流痕跡。

2 城市高架橋病害機理分析

2.1 橋面病害機理分析

以前設計的舊橋，基本上沒有對鋪裝層進行仔細的計算分析，因為當時認為鋪裝層不是橋梁主體的一部分，而實際上橋面鋪裝是和橋梁主體共同受力的，這樣施工過程中也要考慮鋪裝層對結構主體的受力性能的影響和改觀。當然，橋面鋪裝也會產生一些病害，主要原因如下：

（1）首先是水對橋面鋪裝的影響。

（2）橋梁結構的主體對橋面鋪裝的影響。

（3）車輛荷載對鋪裝層破壞的影響。

（4）保護層厚度過大對橋面鋪裝的影響。

2.2 梁體病害機理分析

梁體產生裂縫的原因包括多個方面，既包括施工工藝不當、施工材料的問題，還有一些其他方面的因素也可能導致梁體裂縫的出現。

（1）施工工藝不夠科學可以引起橋梁梁體出現結構裂縫。

（2）施工材料問題導致裂縫出現。

當然，這只是影響裂縫出現的一部分原因，其他很多措施也會導致裂縫的出現，比如，養生期間不夠重視，不夠科學合理。

2.3 支座病害機理分析

支架存在的意義就是為了保證橋梁工程項目的穩定性以及過往車輛和人員的安全性。因此，橋梁工程在長時期的使用之后，因為其所承受的壓力超過了預定的范圍，而支架又是支撐橋梁承受壓力最大的部分，所以這也就使得這一部分出現銹蝕以及位移等問題的幾率成本增加。

2.4 墩身病害機理分析

橋墩的墩身主要由混凝土組成，也有些鋼筋，但是這些鋼筋基本都不是預應力鋼筋，有一些箍筋和架立鋼筋。所以，混凝土的開裂就是最主要的病害，而且混凝土的開裂可以導致鋼筋的銹蝕，混凝土的開裂有很多的原因，具體如下：

（1）外部荷載的作用，橋墩是橋梁的下部結構，主要是承擔起重量，除了恒載以外，車輛荷載也會對橋墩產生一定的作用，而且車輛荷載的偏載也是非常的關鍵，若是車輛還屬于超重車輛的話，此效應會更加的明顯。

（2）結構自身也會產生應力變化導致橋墩裂縫，因為橋墩是大體積的混凝土，大體積混凝土一般會有水化熱的現象，自身的應力和溫度產生的次應力可以導致結構出現非結構裂縫，這些裂縫可以在前期進行相應的修補。

（3）不均勻沉降也是一個很重要的因素。

2.5 梁體移位機理分析

經過檢測及現場詳細測量，該橋主要病害為上部發生縱、橫向移位，梁體局部扭轉，支座及伸縮縫均已損壞，梁體及部分墩柱存在裂縫現象。發生以上病害主要原因是：

（1）地震作用的累積、地震力偶然作用對橋梁造成不同程度的破壞。

（2）溫度效應的累積。超靜定結構，在溫度梯度作用下，橋梁結構會產生次內力，此力可以產生1cm左右水平位移，整體升降溫也會加劇橋梁變位的速率。

（3）支座構造

初始變位引起支座剪切破壞、壓縮變形，盆式支座構造的破壞是不可逆的，支座變形加劇梁體移位。同時，伴隨移位越來越大，支座破壞越來越嚴重甚至脫空，二者惡性循環。

（4）超載作用

3 病害處治措施

（1）對橋面鋪裝出現開裂和擁包，應鑿除破損混凝土后翻修，重新鋪筑面層并進行防水處理。對橋面鋪裝出現坑槽，應進行周遭切除，然后重新鋪筑面層并進行防水處理。

（2）如果裂縫很小，用肉眼或者相關的儀器檢測發現裂縫是非結構裂縫，且近期內沒有相關的繼續發展的趨勢，對于寬度未超限的裂縫，采用環氧砂漿進行封閉處理；對于寬度大于限值規定的裂縫，應采用壓力灌漿法灌注環氧樹脂膠進行修補，并定期觀察其發展變化狀況，形成一個合理科學的觀測日志，供有關部門參考，以便在出現異常情況時進行及時處理。

（3）對于一些沒有問題的支座，只是有些生銹或者是臟污，那可以進行清潔和潤滑，有些螺絲或者構件松了，可以進行處理和更換，只要保證支座不變質，可以采取相應的修補措施。對于已經破壞、失效的支座，應及時更換。

（4）對橋墩的病害處置，主要是解決開裂的問題。橋墩開裂要進行灌封處理，解決混凝土的開裂就可以預防鋼筋的銹蝕。

（5）對于橋梁梁體移位，應及時予以復位、加固。

4 結論

本文對其橋梁運行狀況和主要病害進行了描述，并分析了產生病害的機理，提出了有針對性的處治措施。主要進行了以下研究：

（1）對城市快速高架橋的橋面系、上部結構、支座、下部結構和其他附屬設施進行了病害狀況檢測。

（2）針對橋梁的技術狀況，對橋梁開裂情況、梁體的變位扭轉、支座損壞、伸縮縫破壞和橋墩變位等病害進行了成因分析，并提出了相應的建議。

（3）將城市高架橋的病害特征與病害成因進行了有效的結合，從機理的角度深入的分析，為橋梁病害的防治打下了堅實的基礎。

【參考文獻】

[1]譚鑫強.城市高架橋主導空間解析[D].大連理工大學，2009.

[2]牛帥，李青寧.城市高架橋特點及分類[J].山西建筑，2008，（28）：3-4.

[3]蔣永紅，余天慶，范瑛.城市高架橋的弊端及防治對策[J].湖北工業大學學報，2006，（02）：90-92.

[4]路妍楨，王浩源，王鵬.城市高架橋下剩余空間的優化利用[J].安徽農業科學，2016，（08）：182-185.

[責任編輯：張濤]