在役桥梁常见病害、成因

　　摘要：近年来，公路交通量急速增长，大型重载的运输工具越来越多，这对公路桥梁提出了越来越高的要求。而一部分公路桥梁由于结构老化、车辆荷载的增加、不利环境的影响以及养护维修的欠缺，不可避免的产生了各种结构损伤，导致结构的承载能力和耐久性降低，影响到桥梁的正常使用，制约了公路运输的发展。如何评价在役桥梁的承载能力和安全性，正确的评估结构物的损伤程度，已经引起各方的高度重视。希望本文对桥梁病害分析能有一定的帮助。

　　关键词：桥梁、病害、成因

　　Abstract: in recent years, the rapid growth of traffic volumes, large burden of transport is more and more, the highway bridge put forward more and more high demand. And part of the highway bridge the structure of aging, vehicle load increases, adverse environmental influence and the lack of maintenance, inevitably produce all kinds of structural damage, leading to structure the bearing capacity and durability is reduced, affect the normal use of the bridge, restricted the development of road transportation. How to evaluate existing bridge the bearing capacity and safety, the correct evaluation the damage degree of structures, has attracted great attention. Hope this paper can have certain bridge diseases analysis of help.

　　Keywords: Bridges, disease, cause

　　一、在役桥梁常见病害

　　《公路工程结构可靠度设计统一标准》(GB/T 50283--1999)规定公路工程结构必须满足下列功能要求：在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用;在正常使用时，具有良好的工作性能;在正常维护下，具有足够的耐久性能;在预计的偶然事件发生时及发生后，仍能保持必须的整体稳定性。凡是由于人为的或自然的原因，使桥梁结构出现不符合上述规范和标准要求的一些问题和现象，统称为桥梁结构的病害。

　　桥梁的生命周期一般包括规划设计、施工、使用、加固(改造)以及退役这几个阶段。桥梁病害可能产生于任何一个阶段，但是通常情况下集中体现在使用阶段。对桥梁常见病害及成因进行研究对于保证桥梁的使用性能和耐久性有着重要的意义。

　　桥梁病害的主要表现为承载力不足、桥梁整体或局部变形、材料强度降低和局部损伤、基础变位或不均匀沉降。在桥梁结构所发生的各种病害中，根据其结构类型、构造形式、使用条件、缺陷发生部位和形式的不同，一般分为以下几种类型：

　　1、影响使用性能的桥梁病害;

　　①桥面不平整、不整洁

　　在车辆荷载的不断作用下，桥梁的桥面铺装层容易发生损伤，特别是桥龄较长的一些老桥，桥面铺装的损伤较为严重。桥面铺装的主要病害有开裂、拥包和凹陷、局部露筋、不规则纵横缝等，使用沥青混凝土的桥面铺装层相比钢筋混凝土铺装层，更容易遭受损坏。

　　②桥头跳车

　　由于桥头搭板及引道路基的不均匀沉降，致使桥面与引道连接处不平整不顺适，从而使车辆驶过桥头时产生跳车。桥头跳车不但影响车速，降低行车质量，而且影响司乘人员的心理状态，同时也会影响桥梁的使用寿命。

　　③栏杆破损

　　栏杆的病害指桥梁两侧栏杆和护栏的病害，包括撞击、断裂、错位、缺件、剥落、锈蚀等。桥梁护栏局部破损大多是由机动车交通事故造成的，少数是人为碰损或盗窃所致。桥梁栏杆的损坏不但影响美观，更会使过往的车辆及行人产生不安全感。

　　④桥下过水不畅，通航净空不够

　　位于城镇郊区和工厂附近的桥梁，由于排放大量生活污水和工业废水，致使桥孔淤塞严重，在日常维修养护中又没有及时清理疏导河道，汛前缺少泄洪准备，因此当汛期来到，桥孔泄洪能力不足，可能出现桥梁被洪水冲垮等问题。

　　⑤路宽桥窄，形成瓶颈

　　许多桥梁建成年限较长、标准较低，在路线的维修改建中，只对道路拓宽而桥梁没有进行相应拓宽，形成了瓶颈。这既影响了道路通行能力，又增加了行车的危险性，尤其是夜间行车，容易发生交通事故。

　　⑥桥梁构件缺少养护，小坏不修

　　桥梁构件在施工或者交付后的使用过程中，常会出现一些小的破损，而在日常的养护和维修中又缺乏经常检查与及时维修，致使“小病不治，酿成大病”，影响桥梁的使用性能。

　　2、影响桥梁耐久性的桥梁病害;

　　①裂缝

　　裂缝是钢筋混凝土桥梁中最为常见的病害之一，大多数钢筋混凝土桥梁是带裂缝工作的，裂缝往往是多种因素联合作用的结果。严重的裂缝如贯通缝、网裂等会严重危及桥梁的安全运营。裂缝也会引起其他的病害，如钢筋锈蚀、冻融破坏等，这些病害与裂缝形成恶性循环，会对桥梁的耐久性产生很大的危害。

　　②混凝土碳化及钢筋锈蚀

　　桥梁在使用一段较长的时间后，往往因外界环境的影响造成结构的老化，从而产生一些病害，如混凝土碳化及裂缝开展引起的钢筋锈蚀等。这些病害会造成钢筋的力学性能改变、混凝土的强度随时间改变以及由此引起的混凝土与钢筋间的粘结能力降低等不良后果，使结构的承载力降低，安全性下降。

　　③剥蚀

　　剥蚀是根据混凝土的外观破坏形态，对混凝土桥梁结构表面混凝土发生蜂窝麻面、露石、酥松起皮、和剥落等病害的统称。根据形成机理的不同可分为冻融剥蚀、冲磨和空蚀、水质侵蚀、风化剥蚀等。

　　④结构产生过大变形或沉降

　　在钢筋混凝土桥梁中，由于结构的关键部位构造不合理、施工中存在问题或年代久远等而引起的结构的沉降、失稳、变形过大等病害已在一定程度上影响了桥梁的安全运行。

　　⑤墩台、基础病害。

　　墩台是桥梁的重要组成部分，关系到桥跨结构在平面和高程上的位置，并将荷载传递给基础。墩台的承载力和稳定性在很大程度上决定了桥梁的耐久性。墩台的承载能力不足，或出现下沉、倾斜、位移及转动等病害时会引起上部结构的损坏。河床冲刷与腐蚀会对桥梁的基础造成不良的影响，导致基础产生风化、剥落钢筋、淘空等病害，影响桥梁的安全通行。

　　3、影响桥梁承载力的病害;

　　①设计荷载等级偏低

　　受当时经济、技术等方面因素的制约，相当一部分在役老桥荷载等级偏低，改造难度较大，以至于同一条路线中的不同桥梁的设计荷载等级不同。部分桥梁设计标准偏低、承载能力不足，成为提高路线等级的瓶颈。

　　②质量偏低，承载能力下降

　　一些公路旧桥质量偏低，除了设计原因外，施工不当造成的病害问题较突出，尤其是混凝土质量较低。主要体现在：一是混凝土强度等级偏低，基础通常是15#混凝土，桥跨结构大量采用20#或25#混凝土;混凝土中水泥用量偏少，在经过多年使用后，混凝土腐蚀、碳化，强度明显偏低。二是施工质量控制不严，质量不过关，构件病害情况严重，结构尺寸偏差大，导致承载力不足。

　　4、影响桥梁正常使用的病害;

　　①支座病害

　　支座病害是指支座出现老化、破裂、错位、倾斜、脱空等导致其功能出现缺陷的现象。严重时会导致梁端支撑不稳，垫石压碎等不良后果

　　②伸缩缝病害

　　伸缩缝主要病害包括脱落、渗漏、不平跳车、严重缺损等情况。

　　③排水系统病害

　　排水系统病害主要是指桥上的纵横坡、泄水孔、泄水管等的病害，包括坡度不适、积水、堵塞、排水沟损坏等情况。

　　④其他影响桥梁正常使用的病害。

　　二、公路桥梁常见病害成因的宏观分析

　　桥梁病害多种多样，病害的产生不仅与桥梁自身的强度、刚度、稳定性有关，还与桥梁的外界环境有关。不同病害对桥梁的承载能力影响也不同，有些病害会影响桥梁的通过性(如行车速度、行车舒适性等)，有些严重病害会危及桥梁的结构安全，甚至导致桥梁坍塌等重大事故。分析病害产生的原因是研究制定防治措施的必要步骤。引起桥梁病害的原因是多方面的，主要有设计原因、施工原因以及外界原因，见图1。

　　桥梁病害产生原因

　　设计原因

　　施工原因

　　外界原因

　　图1 桥梁病害成因分析图

　　普通钢筋混凝土及预应力混凝土是桥梁结构中常用的材料，在建造和运营过程中可能产生裂缝、混凝土碳化、剥蚀、钢筋锈蚀等病害。它们的危害程度与病害的类型、发展性质、及出现的部位有关，有时对结构的承载能力及耐久性影响较大。下面对几种常见病害的成因做出分析。

　　1、裂缝

　　裂缝是钢筋混凝土桥梁中最为常见的病害之一，大多数钢筋混凝土桥梁是带裂缝工作的。实践表明，混凝土结构的多数病害是由裂缝的出现开始的，裂缝是反映混凝土结构健康状况的晴雨表。所以，对混凝土结构病害的成因进行分析，首先应从对裂缝成因的分析入手。

　　2、混凝土碳化及钢筋锈蚀

　　混凝土碳化及钢筋锈蚀是桥梁常见病害，调查表明，当碳化深度接近或达到混凝土的保护层厚度后，外层钢筋会逐渐锈蚀。混凝土碳化的过程就是混凝土中氢氧化钙与渗透进混凝土的酸性气体发生化学反应的过程。某种程度上说，碳化的实质就是混凝土的中性化。混凝土碳化一方面会堵塞混凝土中的凝胶孔隙和部分毛细管，提高混凝土的密实性及强度;另一方面，碳化过程会降低混凝土孔隙中液体的PH值，一旦碳化到达钢筋表面，钢筋就会产生锈蚀。混凝土的碳化速度取决于酸性气体的扩散速度及酸性气体与氢氧化钙的反应速度，一般说来，水泥用量越大、标号越高，碳化速度越低。因此，在混凝土材料的选择上应注意这方面因素。

　　3、剥蚀

　　混凝土是由水泥砂浆和粗骨料组成的含毛细孔复合材料，混凝土在浇筑时必须具有一定和易性，因此加入的拌合水总要多于水泥水化所需要的水，这部分多余的水便以游离水的形式存在于混凝土中，形成占有一定体积的连通毛细孔，这些毛细孔就是结构遭受冻害的原因。当温度在零度上下变化时，这些孔隙水就会反复的结冰溶解，产生疲劳应力，造成混凝土由表及里的剥蚀现象。桥梁下部墩台在携带泥沙等杂质的高速水流冲磨作用下也会产生剥蚀现象。如果水中含有较多的化学物质(污染较重流域)，墩台基础还会受到化学介质的侵蚀，比如硫酸盐侵蚀、酸碱侵蚀等，这些侵蚀都会不同程度的造成下部混凝土结构的剥蚀病害。