小議橋梁常見病害的形式及成因

徐廣杰

摘 要：近年來，隨著我國鐵路事業(yè)迅速發(fā)展，高速鐵路不斷建設，鐵路混凝土橋梁病害的數(shù)量急劇增長，養(yǎng)護工作受到的重視程度不斷加深，橋梁養(yǎng)護已成了鐵路管理部門的焦點內容。作為鐵路運輸系統(tǒng)的核心，橋梁起到了舉足輕重的作用，因此一旦橋梁質量無法得到保障，那么會極大的威脅到公共財產(chǎn)以及民眾的生命安全，所以橋梁的養(yǎng)護工作必須作為鐵路建設的重點加以重視。

關鍵詞：橋梁病害；機理；形式

引言

現(xiàn)代交通支撐起了現(xiàn)代的社會發(fā)展，正是由于交通的便捷使得各地的交流不斷的加深，而橋梁的建設更是令很多曾經(jīng)無法逾越的溝塹成為了康莊大道，因此可以說橋梁施工技術的發(fā)展促進了人類社會的繁榮。但是橋梁的質量關系到了人們的生命健康安全，橋梁質量事故的發(fā)生，會給人類帶來不可彌補的損失。根據(jù)統(tǒng)計，我國很多橋梁已經(jīng)出現(xiàn)了各種病害，在耐久性以及安全性上存在隱患，不但影響了橋梁的使用性，同時也降低了其安全性。理論上還沒有針對橋梁的評估以及檢測、加固等問題的有效措施，但是通過對病理病害的研究，通過日常的有效養(yǎng)護還是能有效降低和預防橋梁病害的發(fā)生的。

1 病害形式

1.1 裂縫

在鋼筋混凝土結構橋梁中，裂縫是最常見的病害，目前來說還沒有不會產(chǎn)生裂縫的混凝土橋梁，而橋梁中結構裂縫產(chǎn)生的原因受到了諸多因素的影響，并且不同的裂縫其危害性具有差異。在裂縫中危害性較大的有網(wǎng)裂以及貫穿裂縫，該類裂縫會對橋梁的安全性造成嚴重威脅。而裂縫的產(chǎn)生并不僅僅是其本身具有危害，同時還會危及橋梁的其他結構，例如內部鋼筋被銹蝕和綜合凍融破壞現(xiàn)象的產(chǎn)生等。而且裂縫往往都不是單一產(chǎn)生的，當橋梁出現(xiàn)裂縫時若不及時的予以處理，會造成惡性循環(huán)，縮短橋梁的使用壽命。

1.2 混凝土出現(xiàn)碳化以及內部鋼筋受到腐蝕

鋼筋混凝土的結構由于其材料的特性會存在一定的碳化現(xiàn)象，并且內部鋼筋也會在使用的過程中受到外界環(huán)境的影響而出現(xiàn)銹蝕，而隨著碳化和銹蝕程度的加深必然會影響到橋梁結構，從而出現(xiàn)順筋裂縫，同樣會影響橋梁運行安全性。

1.3 剝蝕

該種病害的產(chǎn)生位置主要在橋梁的表面，其實是多種病害的一種統(tǒng)稱，包括露石、起皮、剝落、蜂窩麻面等病害。依照形成機理的差異，剝蝕病害可以分為沖磨、水蝕、空蝕、風華以及凍融剝蝕。

1.4 結構破壞

混凝土結構的橋梁在建設過程中的結構問題以及施工中沒有及時的對發(fā)現(xiàn)問題進行處理都會使得后期的使用中橋梁結構出現(xiàn)變形、失穩(wěn)問題，而隨著橋梁使用年限的增加，該種問題會進一步加深，從而引發(fā)結構破壞，對安全性造成影響。

1.5 沉降破壞

該種病害一般都是由于地基不穩(wěn)所致，由于地基均勻性差，從而導致橋梁地基的沉降程度不同，該種病害引發(fā)的結構破壞力較強，例如貫通裂縫的差生、滑動、下沉和開裂現(xiàn)象的發(fā)生。

2 橋梁病害機理分析

2.1 裂縫

當混凝土中拉應力大于其抗拉強度或拉應變大于其極限拉應變時，混凝土會產(chǎn)生裂縫。橋梁裂縫又主要有以下幾種。

首先，超載裂縫。超載裂縫又可細分為：

①局壓裂縫：當設計的混凝土抗壓強度不夠或超載使用時，在承壓應力大的部位，由于出現(xiàn)局部拉應力，常常導致產(chǎn)生局壓裂縫，甚至會局部壓碎。特征：局壓區(qū)出現(xiàn)大體與壓力方向平行的多條短裂縫。

②彎曲裂縫：當受拉區(qū)拉應力超過混凝土抗拉強度時往往出現(xiàn)彎曲裂縫。特征：彎矩最大截面附近從受拉區(qū)邊緣開始出現(xiàn)橫向裂縫，逐漸向中和軸展；用螺紋筋時，裂縫間可見短向次裂縫。

其次，網(wǎng)裂。當混凝土出現(xiàn)縱橫相交的不規(guī)則裂縫時，稱為網(wǎng)裂或龜裂。主要有以下情況：

①混凝土攪拌、運輸時間過長，使水分蒸發(fā)，引起混凝土澆筑時坍落度過低，使混凝土出現(xiàn)不規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫。

②混凝土初期養(yǎng)護時，由于澆水不足或不及時或遇大風天氣施工，混凝土表面急驟干燥，出現(xiàn)塑性收縮狀態(tài)，會在混凝土表面產(chǎn)生不規(guī)則裂縫，一般深度較淺。

再次，鋼筋銹蝕引起的裂縫。混凝土中鋼筋發(fā)生銹蝕后，其銹蝕產(chǎn)物的體積比原來膨脹2～4倍，從而對周圍混凝土產(chǎn)生膨脹應力。當膨脹應力大于混凝土抗拉強度時，就會產(chǎn)生裂縫，這種裂縫稱為鋼銹裂縫。鋼銹裂縫一般都為沿鋼筋長度方向發(fā)展的順筋裂縫。

2.2 混凝土碳化及鋼筋銹蝕

混凝土碳化及鋼筋銹蝕現(xiàn)象在橋梁中比較普遍，也比較嚴重。調查表明，當碳化深度接近或超過混凝土的保護層厚度時，混凝土內的鋼筋已銹蝕。

2.3 剝蝕

根據(jù)不同的機理，剝蝕可分為凍融剝蝕、沖磨和空蝕、水質侵蝕、風化剝蝕等。

第一，凍融剝蝕是指在水飽和或潮濕狀態(tài)下，由于溫度正負變化，結構物的已硬化混凝土空隙水結凍膨脹，融解松弛，產(chǎn)生疲勞應力，造成混凝土由表及里逐漸剝蝕的破壞現(xiàn)象。凍融剝蝕破壞會使鋼筋混凝土橋梁的墩臺、梁板、樁等鋼筋混凝土結構的有效截面積減小，并誘發(fā)鋼筋銹蝕，加速老化過程，導致結構物的承載能力和穩(wěn)定性下降。

第二，沖磨以及空蝕。沖磨一般具有較大的面積，并且是連續(xù)性的剝蝕；而空蝕則為局部性的，會在墩臺上形成剝蝕坑，除此之外其他部位完好。無論是沖磨現(xiàn)象還是空蝕現(xiàn)象任其發(fā)展下去都會引發(fā)破壞力較大的大面積沖刷破壞，因此必須予以重視。

第三，水質剝蝕現(xiàn)象，主要有酸侵蝕、腐蝕性鹽侵蝕以及堿侵蝕三種。

第四，風化剝蝕現(xiàn)象，作為橋梁病害中最常見的剝蝕現(xiàn)象，風化剝蝕由于大多數(shù)在表現(xiàn)，因此危害程度較小，屬于輕微病害。

2.4 構造破壞

對于橋梁的結構破壞，出現(xiàn)問題最集中的部位主要是伸縮縫以及支座。在伸縮縫部位出現(xiàn)的破壞現(xiàn)象其特征主要為接縫不平和滲漏現(xiàn)象，這主要是由于涉及不當以及施工問題和材料的老化所致。而出現(xiàn)在支座部位的構造破壞則主要表現(xiàn)為支座的偏位、不穩(wěn)，墊塊的破碎以及功能喪失，主要原因也是由于施工、設計和材料問題導致。而這類病害還會引發(fā)其他病害的產(chǎn)生。

2.5 沉降破壞

由于地基的不均勻可以引發(fā)裂縫外，還會引起橋梁結構中翼墻以及錐坡的滑動下沉、開裂和傾斜，嚴重者會引起塊石松動。

從結構上講，作為交通運輸?shù)闹匾M成部分，橋梁的強度應當足以承受作用在結構上的負荷；此外，各個結構部件都應當具有相當?shù)膭偠?，使得結構不會在受到荷載時發(fā)生變形以及撓曲；另外應當保證各個結構部件大小尺寸適合，只有合適的部件才能使得結構構件在受到軸向壓力時不會產(chǎn)生屈曲，影響橋梁的穩(wěn)定性。此外混凝土橋梁還應當具有較高的耐久度，能夠達到標準要求的使用年限。

參考文獻

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