高速公路橋梁上部結(jié)構(gòu)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(duì)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?qū)泛蜆蛄旱陌l(fā)展有著重大意義。文章結(jié)合筆者在鹽靖高速三年橋梁經(jīng)常性檢查工作實(shí)踐，通過對(duì)橋梁上部結(jié)構(gòu)早期病害的實(shí)際調(diào)查研究和養(yǎng)護(hù)工程實(shí)際，分析了橋梁上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生病害的原因。

關(guān)鍵詞：高速公路；橋梁上部結(jié)構(gòu)；常見病害；原因分析

中圖分類號(hào)：U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）25-0104-02

1 概述

近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，公路和橋梁建設(shè)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(yùn)營時(shí)間的增長，橋梁病害影響著橋梁建設(shè)和使用，所以了解使用中的公路橋梁的病害及發(fā)生的原因及橋梁病害的養(yǎng)護(hù)處置措施，對(duì)公路和橋梁的發(fā)展有著重大意義。

本文通過對(duì)鹽靖高速公路線上300多座橋梁的經(jīng)常性檢查，總結(jié)了各種形式橋梁的病害特征，分析了病害原因，并針對(duì)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(jié)構(gòu)常見病害和缺陷

橋梁上部結(jié)構(gòu)是橋梁的主要承重結(jié)構(gòu)，它由許多基本構(gòu)件組成，例如梁、板、拱肋等。根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)形式、構(gòu)件種類、建橋環(huán)境、施工質(zhì)量以及使用情況等不同，在基本構(gòu)件上缺陷產(chǎn)生的部位種類和程度也不同?；臼芰?gòu)件缺陷及損傷橋梁上部結(jié)構(gòu)是橋梁的主要承重結(jié)構(gòu)，它由許多基本構(gòu)件組成，例如梁、板、拱肋等。根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)形式、構(gòu)件種類、建橋環(huán)境施工質(zhì)量以及使用情況等不同在基本構(gòu)件上缺陷產(chǎn)生的部位、種類和程度也不同，上部結(jié)構(gòu)主要病害有結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)病害原因分析

根據(jù)橋梁的結(jié)構(gòu)類型不同，可分為鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土空心板橋，普通鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力鋼筋現(xiàn)澆連續(xù)箱梁橋，整體式現(xiàn)澆板梁橋，普通鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土T梁橋，連續(xù)剛構(gòu)橋，鋼箱梁橋等。上部結(jié)構(gòu)裂縫原因分析如下：

3.1 預(yù)應(yīng)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(cè)，位置為預(yù)應(yīng)力鋼筋（束）所在處，裂縫形態(tài)為沿預(yù)應(yīng)力鋼筋分布縱向通長或斷續(xù)通長裂縫。根據(jù)裂縫的部位及特點(diǎn)，產(chǎn)生裂縫的主要原因有：（1）預(yù)應(yīng)力鋼筋（束）保護(hù)層偏低、橫向構(gòu)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(shè)計(jì)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(hù)層厚度偏薄或偏厚，消弱了鋼筋對(duì)表面混凝土的約束能力，產(chǎn)生板底縱向裂縫?？v向裂縫的存在導(dǎo)致水汽等進(jìn)入險(xiǎn)內(nèi)，引起鋼筋及預(yù)應(yīng)力筋的銹蝕，造成梁體預(yù)應(yīng)力損失加大，從而使梁體的預(yù)應(yīng)力不足，承載力降低。

3.2 預(yù)應(yīng)力砼空心板底橫向裂縫

預(yù)應(yīng)力砼空心板預(yù)應(yīng)力損失，造成板梁的預(yù)應(yīng)力不足，承載能力降低，跨中下緣混凝土受拉，正彎矩過大產(chǎn)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(xiàn)象，長期會(huì)使板梁之間的橫向聯(lián)系破壞，使得單塊空心板單獨(dú)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(jié)構(gòu)病害發(fā)展，達(dá)到一定程度將會(huì)發(fā)生鉸縫混凝土逐步松散而脫落、橋面行車道上出現(xiàn)縱向貫通裂縫。

3.4 砼連續(xù)箱梁

連續(xù)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(jù)裂縫的特點(diǎn)及產(chǎn)生的部位，裂縫產(chǎn)生的原因有：

3.4.1 翼板的橫向裂縫。（1）分層澆筑導(dǎo)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(shí)分層澆筑時(shí)間間隔過大，將導(dǎo)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(xiàn)開裂。（2）箱梁的剪力滯效應(yīng)，翼板中的剪切變形導(dǎo)致縱向應(yīng)力沿板寬方向是不均勻分布的，其間存在著傳力的滯后現(xiàn)象，腹板附近翼板中的實(shí)際應(yīng)力比初等梁理論應(yīng)力大。由剪力滯效應(yīng)產(chǎn)生箱梁翼板橫向裂縫，大部分裂縫均在離支點(diǎn)1/3跨徑范圍內(nèi)出現(xiàn)，越靠近支點(diǎn)的截面越嚴(yán)重，裂縫出現(xiàn)均從翼板下緣開始，隨著交通量的迅速增加，裂縫進(jìn)一步發(fā)展。（3）局部車輪荷載效應(yīng)，當(dāng)車輪作用于翼板上時(shí)，翼板產(chǎn)生橫向撓曲，使其下緣橫向受壓，同時(shí)也產(chǎn)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(shí)，即在腹板中產(chǎn)生縱向拉應(yīng)力，引起混凝土豎向開裂。（2）腹板內(nèi)外溫差，由于箱梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部箱室大量水化熱不容易散發(fā)，使其溫度不斷上升，而混凝土表層散熱較快，使截面內(nèi)部產(chǎn)生非線性溫度差。在這種截面溫差作用下，結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生彎曲變形，截面縱向纖維因溫差的伸長將受到約束，產(chǎn)生溫度自應(yīng)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(jié)構(gòu)梁底受力裂縫向腹板的延伸也是腹板豎向裂縫產(chǎn)生的原因之一。

3.4.3 底板橫向裂縫。對(duì)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，拉區(qū)應(yīng)力主要由鋼筋承擔(dān)，規(guī)范允許混凝土出現(xiàn)一定程度的開裂。因此，結(jié)構(gòu)受力性開裂是底板橫向裂縫產(chǎn)生的主要原因之一。另外，橫向鋼筋保護(hù)層偏薄也有可能產(chǎn)生底板橫向裂縫。

3.4.4 連續(xù)箱梁的縱向裂縫。連續(xù)箱梁沿預(yù)應(yīng)力走向的縱向裂縫：裂縫形態(tài)為箱梁腹板側(cè)面，沿預(yù)應(yīng)力束的位置，縱向裂縫分布與預(yù)應(yīng)力位置對(duì)應(yīng)，裂縫產(chǎn)生的原因：（1）由于保護(hù)層偏薄，混凝土早期干縮時(shí)形成相對(duì)薄弱面，容易形成開裂。張拉預(yù)應(yīng)力時(shí)，由于孔道周圍混凝土的劈裂效應(yīng)，使混凝土開裂。（2）施工時(shí)預(yù)應(yīng)力管道可能存在一定縱向彎曲，張拉時(shí)產(chǎn)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(xiàn)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(jié)構(gòu)構(gòu)件的表觀缺損主要有空洞露波紋管。主要原因與施工質(zhì)量較差有關(guān)，主要是施工時(shí)混凝土振搗不充分、鋼筋間隙較小及混凝土級(jí)配不良等。（2）混凝土破損露筋。破損露筋主要有T梁現(xiàn)澆段破損露筋，T梁橫隔板破損露筋，T梁梁端破損露筋，現(xiàn)澆箱型梁破損露筋，空心板梁底面破損露筋。（3）產(chǎn)生破損的主要原因有：施工時(shí)混凝土振搗不充分；材料方面由于混凝土級(jí)配較差；設(shè)計(jì)方面由于鋼筋保護(hù)層偏薄、局部鋼筋較密；環(huán)境方面由于環(huán)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(shè)計(jì)要求，荷載沖擊作用下梁體震動(dòng)導(dǎo)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(shè)施失效；施工時(shí)結(jié)構(gòu)內(nèi)部殘留的水。

4 結(jié)語

任何一座橋梁在運(yùn)營中不可避免會(huì)產(chǎn)生一定程度的病害，公路橋梁病害的發(fā)生將危害到橋梁的使用安全，威脅到人民生命財(cái)產(chǎn)安全，了解橋梁的主要病害及產(chǎn)生的原因，對(duì)橋梁的加固維修及日常養(yǎng)護(hù)提供科學(xué)依據(jù)意義重大。

參考文獻(xiàn)

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