小議橋梁病害的表現(xiàn)形式及其形成機理

摘 要:作為基礎(chǔ)交通設(shè)施的重要組成部分之一，橋梁在生產(chǎn)運輸中具有特殊的地位。然而隨著使用時間的增加，許多設(shè)計施工方面的缺陷和養(yǎng)護不當(dāng)?shù)膯栴}開始暴露出來，隨時可能導(dǎo)致重大交通事故的出現(xiàn)，給人民生命財產(chǎn)安全帶來巨大的風(fēng)險。本文從橋梁病害的常見形式及其形成機理出發(fā)，對病害的檢測處理依據(jù)進行了詳細(xì)分析。

關(guān)鍵詞:橋梁病害 表現(xiàn)形式 形成機理 應(yīng)對策略

中圖分類號:U44文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2012)07(a)-0110-01

隨著我國交通運輸事業(yè)的蓬勃發(fā)展，公路交通的安全性與舒適性越來越受到人們的關(guān)注。作為基礎(chǔ)交通設(shè)施的重要組成部分之一，橋梁是確保道路順暢的咽喉要地，在交通運輸系統(tǒng)中具有著特殊的地位。然而隨著使用時間的增加和交通流量的大幅上漲，許多設(shè)計施工方面的缺陷和養(yǎng)護不當(dāng)?shù)膯栴}開始暴露出來，承載能力不適應(yīng)目前的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，或出現(xiàn)了沉陷變形等現(xiàn)象，都隨時可能導(dǎo)致交通系統(tǒng)出現(xiàn)重大事故，給人民生命財產(chǎn)安全帶來巨大的損失。因此道路橋梁的管理部門必須認(rèn)識到橋梁的維修養(yǎng)護在優(yōu)化交通系統(tǒng)中舉足輕重的作用，對不同類型病害的表現(xiàn)形式及其成因進行深入研究，以期為橋梁質(zhì)量的監(jiān)測分析與病害治理提供可靠而充分的依據(jù)。

1 橋梁病害的主要表現(xiàn)形式及其形成機理分析

1.1 橋梁材料方面產(chǎn)生的病害及其機理

鋼混結(jié)構(gòu)橋梁的材料病害通常表現(xiàn)在鋼筋銹蝕和混凝土的各種質(zhì)量問題上。鋼筋的銹蝕是由氯離子及碳化物對鋼筋表面的鈍化膜造成破壞開始的，此后，氧氣與水進入其中使鋼筋生銹腐蝕，進而引發(fā)其膨脹變形，導(dǎo)致混凝土沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫，使鋼筋與混凝土間的粘結(jié)力嚴(yán)重下降，隨著承載力的持續(xù)作用，可能導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)的徹底破壞。

導(dǎo)致混凝土發(fā)生問題的因素很多，例如有侵蝕、碳化、凍融破壞等。侵蝕是指侵蝕性介質(zhì)與混凝土中相應(yīng)化學(xué)成分發(fā)生反應(yīng)。以氯鹽的腐蝕為例，當(dāng)混凝土中的物質(zhì)與空氣中游離的氯發(fā)生反應(yīng)時，生成大量的結(jié)晶水令體積膨脹，混凝土結(jié)構(gòu)隨之遭到破壞。同時，反應(yīng)位置的pH值下降顯著，不但加劇了對鋼筋鈍化膜的破壞，還與完好鈍化膜間產(chǎn)生了電位差，其間生成的導(dǎo)電作用，將對橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生進一步的破壞。混凝土的碳化主要發(fā)生在鋼筋的混凝土保護層，碳化導(dǎo)致其堿性降低，裂縫不斷出現(xiàn)，鋼筋銹蝕加劇，并最終引起保護層的開裂和剝落?；炷羶鋈趧t表現(xiàn)在水分通過毛細(xì)作用進入混凝土的裂縫和孔隙時，若溫度降低引起孔隙中的水分凍結(jié)膨脹，孔隙受壓變形，溫度升高后，又對孔壁產(chǎn)生拉力，反復(fù)的凍融過程，會產(chǎn)生裂縫并使其不斷擴展連接，最終導(dǎo)致混凝土強度的嚴(yán)重下降。此外，水泥中的堿和骨料中的活性硅發(fā)生反應(yīng)，生成堿—硅酸鹽凝膠，并吸水產(chǎn)生膨脹壓力，也可能造成混凝土開裂，其對橋梁的結(jié)構(gòu)破壞，比其他耐久性破壞發(fā)展更快，后果更為嚴(yán)重。

1.2 橋梁結(jié)構(gòu)方面產(chǎn)生的病害及其機理

除上述問題外，鋼混結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位構(gòu)造不合理及施工不當(dāng)?shù)榷伎赡芤鸾Y(jié)構(gòu)構(gòu)造的變形、失穩(wěn)、開裂、剝蝕等問題。以剝蝕為例，其主要表現(xiàn)在橋梁的混凝土外觀上的破壞，如酥松起皮、蜂窩麻面等現(xiàn)象。而地基不均勻沉降引起的結(jié)構(gòu)問題對安全也有重大影響，主要表現(xiàn)為翼墻和錐坡的下沉、滑動、開裂，毛石墩臺的貫通縫等。

1.3 其他病害問題

橋梁病害的部分原因在于建設(shè)材料自身的固有特點，但在設(shè)計規(guī)劃、施工管理、養(yǎng)護監(jiān)管等方面的不合理或不到位，仍是目前導(dǎo)致橋梁出現(xiàn)病害的主因。

在設(shè)計方面，經(jīng)濟的快速發(fā)展直接導(dǎo)致了車輛荷載的增大，公路橋梁實際承受的載荷量遠(yuǎn)大于其設(shè)計時的承載能力。因此，在荷載頻率陡增的背景下，一些橋梁主要承重構(gòu)件常在循環(huán)荷載的作用下出現(xiàn)疲勞引起的失效。在施工方面，施工關(guān)鍵工藝的控制不嚴(yán)是產(chǎn)生病害的最大因素，以最常見的混凝土裂縫問題為例，施工中攪拌、運輸時間過長，澆筑時坍落度過低，初期養(yǎng)護不足等都可能導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。此外，施工不當(dāng)還可能形成橋面鋪裝、伸縮縫、支座、錐坡等方面的病害。在養(yǎng)護方面，瀝青路面的坑槽未及時修補會導(dǎo)致坑槽越來越大、越深。橋臺錐坡、臺、墩的擋塊長草等沒有及時清除。導(dǎo)致生物力及腐蝕破壞，也會造成開裂和失效。主要承重構(gòu)件，如支座滑落而未及時更換，主梁出現(xiàn)縱、橫向裂縫沒有及時采取有效的處理措施，會使病害加劇，降低橋梁的承載能力。此外，長期過度超載、地震洪水等特殊自然現(xiàn)象，也都是導(dǎo)致病害發(fā)生的重要因素。

2 對混凝土橋梁病害的檢測分析及應(yīng)對策略

面對已發(fā)生病害的橋梁，應(yīng)根據(jù)其表現(xiàn)形式進行科學(xué)分析，對不易判斷的病害問題，還應(yīng)借助橋梁表觀損傷的分級評定、強度測試、鋼筋銹蝕電位、氯離子含量、鋼筋分布及保護層厚度、混凝土碳化深度、電阻率等檢測方法進行準(zhǔn)確評斷，并制定相應(yīng)的應(yīng)對策略，避免或緩解病害對行車安全的影響。以結(jié)構(gòu)混凝土中氯離子含量的測定為例，混凝土中氯離子可引起并加速鋼筋的銹蝕?；炷林械穆入x子含量，可采用現(xiàn)場按混凝土不同深度取樣，測定結(jié)果須能反映氯離子在混凝土中隨深度的分布，根據(jù)鋼筋處的混凝土氯離子含量判斷引起鋼筋銹蝕的危險性。氯離子含量測定應(yīng)根據(jù)構(gòu)件的工作環(huán)境條件及構(gòu)件本身的質(zhì)量狀況確定測區(qū)，測區(qū)應(yīng)能代表不同工作條件及不同混凝土質(zhì)量的部位，測區(qū)宜參考鋼筋銹蝕電位測量結(jié)果確定。

在質(zhì)量問題及其原因確定后，應(yīng)以恢復(fù)其交通功能為目標(biāo)，根據(jù)其對承載能力的現(xiàn)實需要采取加大截面加固法、粘貼纖維增強塑料加固法、置換混凝土加固法、繞絲法、錨栓錨固法等直接方法，或預(yù)應(yīng)力加固法、增加支承加固法等間接方法進行加固處理。如對一些病害較為嚴(yán)重，但仍有通車運行要求的橋梁，可采用材料輕便、施工簡單，且不需重型機械的碳纖維片材及配套樹脂類粘結(jié)材料進行加固，提高橋梁的耐久性。

3 結(jié)語

隨著我國交通網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，對橋梁使用性能的要求也在不斷提高。然而面對車輛超載等許多現(xiàn)實問題，橋梁在設(shè)計施工中的質(zhì)量病害必將被放大和凸顯。為提高公路橋梁的安全程度和耐久程度，建設(shè)者應(yīng)注重設(shè)計方案的科學(xué)性，并嚴(yán)格控制施工工藝，保證施工質(zhì)量符合相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。管理者則應(yīng)全面掌握橋梁病害的特性及其檢測方法，并以此為依據(jù)，進行有針對性的加固和維護工程，最大限度地延長橋梁的使用壽命。

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