服役期橋梁常見病害和災(zāi)害分析

張玉杰 徐緒緒

(1.菏澤學(xué)院，山東 菏澤 274000； 2.中國(guó)建筑科學(xué)研究院，北京 100013)

服役期橋梁常見病害和災(zāi)害分析

張玉杰1徐緒緒2

(1.菏澤學(xué)院，山東 菏澤 274000； 2.中國(guó)建筑科學(xué)研究院，北京 100013)

簡(jiǎn)述了橋梁病害與橋梁災(zāi)害的概念，詳細(xì)介紹了橋梁病害與災(zāi)害的不同類型，并針對(duì)橋梁常見病害及災(zāi)害進(jìn)行分析，提出了具體的橋梁維護(hù)管理與加固措施，以確保服役期橋梁的正常運(yùn)行。

橋梁，病害，災(zāi)害，服役期

1 概述

橋連四海，路通八方，橋梁的興建與暢通，促進(jìn)了人類社會(huì)的文化和經(jīng)濟(jì)生活的繁榮與發(fā)展。由于反復(fù)承受車輪的磨損、沖擊，遭受暴雨、洪水、風(fēng)沙等自然因素的侵蝕破壞，特別是我國(guó)交通量和重型汽車的不斷增加，必然會(huì)造成橋梁使用功能和行車服務(wù)質(zhì)量的日趨退化。橋梁一旦發(fā)生倒塌事故，就會(huì)帶來巨大的損失和災(zāi)難。

回顧歷史，不難發(fā)現(xiàn)，近代橋梁是在與事故和病害的斗爭(zhēng)中不斷發(fā)展的，21世紀(jì)，將是橋梁維修的高峰期，透徹研究橋梁病害的根源是橋梁維修的根本所在。如果對(duì)橋梁病害及災(zāi)害有個(gè)系統(tǒng)、清楚的認(rèn)識(shí)，就可以制定合理有效的橋梁維修方案，為橋梁建設(shè)服務(wù)。

2 橋梁病害

2.1 橋梁病害的概念

由于人為的或自然的原因，橋梁結(jié)構(gòu)在正常施工和使用時(shí)其承載能力不足或不具備良好的工作性能，以及正常維護(hù)下，不具有足夠的耐久性，凡是橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)上述的一些問題和現(xiàn)象，統(tǒng)稱為橋梁結(jié)構(gòu)的病害。

2.2 橋梁常見病害類型

1)橋面防、排水失效。橋面防、排水就是設(shè)法將水與混凝土分開，使水不能滲入混凝土本體，最重要的是不能進(jìn)入到裂縫中去。在橋梁運(yùn)營(yíng)中，橋面防、排水系統(tǒng)一旦失效，對(duì)橋面混凝土鋪裝層經(jīng)常進(jìn)行修補(bǔ)，甚至對(duì)整個(gè)橋面鋪裝層進(jìn)行重建，會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，并有安全隱患。影響正常安全行車、導(dǎo)致結(jié)構(gòu)安全隱患。

2)鋪裝、欄桿破損、殘缺。橋面鋪裝也被稱為行車道鋪裝，亦即橋面保護(hù)層。它是車輪直接作用的部分。橋面鋪裝的作用是防止車輛輪胎或履帶直接磨耗行車道板，保護(hù)主梁免受雨水侵蝕，并對(duì)車輛輪重的集中荷載起分布作用。欄桿是橋上的安全設(shè)施，要求堅(jiān)固；同時(shí)又是橋梁的表面建筑，也要有一個(gè)美好的藝術(shù)造型。鋪裝、欄桿破損、殘缺，不僅影響橋梁美觀，而且影響行車、行人安全。由于橋面鋪裝不平整等引起汽車車輛對(duì)橋梁的沖擊效應(yīng)增大，使橋面板等結(jié)構(gòu)的耐久性降低。

3)支座安全精度差，支座破損、失效。支座設(shè)置在橋梁上部結(jié)構(gòu)和墩臺(tái)之間，直接將橋跨結(jié)構(gòu)上的各個(gè)荷載反力傳遞到墩臺(tái)上，同時(shí)保證橋跨結(jié)構(gòu)所要求的位移和轉(zhuǎn)動(dòng)[2]。由于支座結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、安裝方便,被廣泛用于各類公路橋梁中。檢查中發(fā)現(xiàn)有近30%橋梁存在支座病害。支座一旦出現(xiàn)問題，容易改變橋梁結(jié)構(gòu)受力模式，危及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及受力安全。

4)伸縮縫裝置破損、失效。一般情況下，伸縮縫位于梁端較弱部位，由于需要直接承受荷載的反復(fù)作用，因此，伸縮縫位置最易遭受損害。同時(shí)，交通量不斷增大，重車增多，一些時(shí)間久的伸縮縫裝置的破損也不斷增多[3]。

通常，伸縮縫裝置的缺陷主要表現(xiàn)在其本身的破損、錨固件破壞損傷、后鋪筑料在接頭周圍的剝落及導(dǎo)致的凹凸不平等等一系列破壞損傷，以上常見的缺陷也是導(dǎo)致伸縮縫漏水的主要原因，進(jìn)而加速支座和結(jié)構(gòu)本身的惡化。

5)橋梁結(jié)構(gòu)開裂、破損。實(shí)際運(yùn)營(yíng)的橋梁中已暴露了各種各樣的問題，其中橋梁結(jié)構(gòu)開裂現(xiàn)象最為普遍，甚至有的橋梁在未承受活載的自重階段,即出現(xiàn)裂縫。裂縫產(chǎn)生的原因是多方面的,如設(shè)計(jì)不合理或不完善、施工不規(guī)范、超載、施工材料質(zhì)量、混凝土及灌漿材料的配合比、溫差應(yīng)力、混凝土收縮等。橋梁開裂會(huì)造成結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低，危及結(jié)構(gòu)承載能力。

6)混凝土橋梁加速下?lián)稀＝陙?，已建的大跨徑剛?gòu)橋中普遍出現(xiàn)了主梁跨中加速下?lián)系默F(xiàn)象。比如1977年建造的世界最大跨徑混凝土梁橋(241 m)——科羅爾·巴島橋，1990年測(cè)得的跨中下?lián)?.2 m，1996年3月采用8根體外預(yù)應(yīng)力筋加固，6個(gè)月后垮塌。主梁的加速下?lián)嫌绊懥塑囕v的行駛舒適性和安全性，同時(shí)對(duì)橋梁的景觀效果產(chǎn)生了危害，進(jìn)一步影響橋梁的安全性和使用壽命。

3 橋梁災(zāi)害

3.1 橋梁災(zāi)害的概念

橋梁災(zāi)害是指人為、自然因素引起結(jié)構(gòu)的損壞甚至橋梁的坍塌[1]。

3.2 橋梁常見災(zāi)害類型

1)橋梁火災(zāi)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，物流運(yùn)輸日益發(fā)達(dá)，其中運(yùn)輸危險(xiǎn)品的車輛發(fā)生事故后，經(jīng)常會(huì)迅猛燃燒。特別是，當(dāng)運(yùn)輸車輛剛好行駛在橋梁上時(shí)，將會(huì)對(duì)橋梁造成巨大損傷。另一方面，橋下有干柴野草等可燃物大量堆積，也是容易引發(fā)火災(zāi)的原因之一，從而使橋梁受到不同程度的損傷。圖1為火災(zāi)后的橋梁。

2)超載導(dǎo)致垮塌。超載運(yùn)輸造成橋梁實(shí)際負(fù)載量增大，長(zhǎng)期的超規(guī)范汽車動(dòng)荷載作用急劇加大結(jié)構(gòu)損傷狀況，影響結(jié)構(gòu)完整性和承載力，造成橋梁使用性能降低進(jìn)而增大橋梁的動(dòng)力沖擊系數(shù)，長(zhǎng)期超載必然引起橋梁疲勞破壞或者嚴(yán)重降低橋梁的使用年限。我國(guó)超載運(yùn)輸造成的橋梁破壞事故的接連發(fā)生，引起了重大安全事故，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)負(fù)面影響。圖2為山西某橋梁在超載作用下垮塌的現(xiàn)狀。

3)橋梁水毀。國(guó)內(nèi)外已發(fā)生橋梁事故的統(tǒng)計(jì)表明，橋梁水毀的最重要原因是橋墩沖刷。一旦建設(shè)橋梁就會(huì)使橋墩周圍水流環(huán)境條件發(fā)生明顯的改變,進(jìn)而產(chǎn)生沖刷，洪水沖毀橋梁主要為沙礫河床墩臺(tái)基地被沖空，使墩臺(tái)基礎(chǔ)懸空，以至影響橋梁自身安全，由此基礎(chǔ)成為橋梁水毀的潛在重要因素。此外，原來較寬的河床，由于橋孔不順，常發(fā)生洪水沖毀橋頭構(gòu)造物或沖斷橋頭兩岸接線路堤，影響甚至中斷交通。圖3為被洪水沖垮的橋梁。

4)船只撞擊垮塌。近年來，各種跨河、跨海的橋梁日益增多，極大的方便了陸上交通，同時(shí)促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。但是橋梁是矗立在河、海中的固定建筑物，在一定程度上對(duì)船舶通航形成了障礙，給船舶航行增加了難度和安全風(fēng)險(xiǎn)，稍有不慎就可能導(dǎo)致船撞橋事故的發(fā)生。船撞橋事故發(fā)生的原因眾多，有些是因?yàn)榕f橋標(biāo)準(zhǔn)偏低，孔徑偏小導(dǎo)致的；大部分是由于駕駛不當(dāng)或船隊(duì)裝載不符合規(guī)定造成的。

跨河的橋梁都有可能被船舶撞擊，被撞部位大部分在橋墩，尤其是橋墩的中下段。事故較輕者大橋橋墩擦傷、重者大橋嚴(yán)重受損、船舶傾覆，人員傷亡，因此需引起重視。圖4為船舶撞擊后的橋梁。

5)地震災(zāi)害。我國(guó)是一個(gè)多地震的國(guó)家，地震頻率高，強(qiáng)度大且分布范圍廣[5]。地震不僅危及到人民的生命財(cái)產(chǎn)，同時(shí)還會(huì)對(duì)周圍環(huán)境和建筑物及橋梁造成破壞。針對(duì)橋梁受震破壞，是地表破壞和橋梁同時(shí)受震破壞而引起的。其中，地表破壞常見的有地裂、泥石流、滑坡、塌方、岸坡滑移和砂土液化等現(xiàn)象。地裂會(huì)使橋梁跨度或縮短或伸長(zhǎng)，甚至可能導(dǎo)致墩臺(tái)下沉。在陡峻山區(qū)或砂性土和軟黏土河岸處，強(qiáng)烈地震引起的塌方、岸坡滑動(dòng)以及山石滾落，可使橋梁遭到破壞。圖5為汶川地震中坍塌的橋梁。

4 建議

橋梁病害及災(zāi)害的類型眾多，原因錯(cuò)綜復(fù)雜。因此，為減少服役期橋梁病害事故的發(fā)生，筆者提出以下幾點(diǎn)建議：

1)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)管理，加大檢查力度，對(duì)出現(xiàn)的細(xì)微異常現(xiàn)象引起注意，細(xì)致觀察，詳細(xì)記錄。

2)對(duì)檢查中出現(xiàn)的各種病害，應(yīng)及時(shí)采取合理的加固方式進(jìn)行處理，避免病害擴(kuò)大化。

3)對(duì)已出現(xiàn)的橋梁病害事故的類型及其處理辦法及時(shí)總結(jié)，以避免類似病害的再次發(fā)生。

4)橋梁病害及加固檢查等一系列工作并不是一朝一夕就可以完成的，需要橋梁工作者耐心、細(xì)致、實(shí)事求是，做到未雨綢繆。

[1] 金玉泉.橋梁病害與災(zāi)害[D].上海：同濟(jì)大學(xué)碩士論文,2006.

[2] 范立礎(chǔ).橋梁工程[M].北京：人民交通出版社,2001.

[3] 王宏旭,高躍茹,周 巍.橋梁病害之一橋梁伸縮縫問題[J].遼寧交通科技,2003,23(6)：25-26.

[4] 蔣 陳.公路橋梁病害分析及對(duì)策研究[J].山西建筑，2006,32(14)：96-97.

[5] 賈志剛.高速公路橋梁的典型病害及其處治措施[J].山西建筑，2014，40(5)：183-185.

[6] 范立礎(chǔ).橋梁抗震[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，1997.

[7] 肖玉輝,沈立宏.混凝土橋梁病害成因分析及對(duì)策研究[J].中外公路,2004(1)：55-56.

On common diseases and disasters of bridges during their services periods

Zhang Yujie1Xu Xuxu2

(1.HezeCollege,Heze274000,China; 2.ChinaAcademyofBuildingResearch,Beijing100013,China)

The paper indicates the concepts for bridge diseases and disasters, mainly introduces different types of the diseases and disasters, analyzes common diseases and disasters of bridges, and points out factual bridge maintenance management and consolidation measures, so as to ensure the usual operation of bridges during their service periods.

bridge, disease, disaster, service period

2015-02-09

張玉杰(1988- )，女，助教； 徐緒緒(1989- )，男，助理工程師

1009-6825(2015)11-0186-02

U445.71

A