钢筋混凝土桥梁的常见损伤病害

鹿守东

摘要：桥梁结构由于施工质量、设计原因、基础地质环境、使用的外部环境及运营状况等均是可能导致其损伤病害产生的因素，因此，科学地对待这些因素是降低损伤提高桥梁结构耐久性的关键。桥梁除设计、施工先天缺陷外，其损伤几乎都是在有非常正常外荷载和水、二氧化碳及氯离子等介质的参与下完成的。因此对于桥梁养护管理而言，如何有效避免过大荷载及有害介质的侵入是桥梁养护管理工作的一个重点。

关键词：钢筋混凝土桥梁；损伤病害

中图分类号：TU375文献标识码：A

对桥梁损伤病害表现进行原因分析，并进行检测评价后，根据技术经济条件和使用要求，有针对性地制定加固方案，采用合适的加固技术，是桥梁改造加固的重要内容。一般而言，桥梁结构的损伤会在桥梁的不同部位造成不同的病害。常见有分布在桥梁基础、墩台、梁及桥面等各个部位的病害。

一，基础病害

桥梁基础一般采用天然地基上的浅基础(明挖基础)和桩基础、沉井基础以及混合基础等深基础。由于每类基础所处的条件不尽相同，因此，根据基础结构形式及修建基础地形(包括地基地质等条件)的差异，所产生的病害或损伤也有所不同。但从总的方面来说，它有一定的规律性的。桥梁基础结构一般容易发生的主要缺陷有:

1.基础的沉降和不均匀沉降

由于地基的压密下沉而引起基础沉降，这对于任何一座桥梁都将是难以避免的，在一定范围内这是正常现象，而超出一定的范围则将对桥梁产生有害的影响，在软土地基上修建的桥梁基础，由于经常受到土基压实下沉和地下水位升降等的影响，往往还会产生不均匀的沉降。为此，在桥梁施工过程中或通车后相当长的一段时间内，应定期和及时地做好基础沉降变位的观测分析工作，以便了解基础的沉降情况及发展趋势，分析沉降和不均匀沉降结构的影响，并对有害基础沉降采取有效的防治措施。

2.基础的滑移和倾斜

a.基础由于经常受到洪水的冲刷而发生滑移。冲刷深度由河流的河床纵坡与河床堆积物成分等因素所决定，一般很难先估计冲刷有多深，事先必须充分的调查，以探求其冲刷深度。

b.由于河床疏浚开挖，减少了桥台台前临河面地基土层的侧向压力，从而使基础产生侧向滑移。

c.桥台基础建造于软土地基上，当台背填土过一定高度且基础构造处理不当时，作用于台背水平力增大，将导致地基失稳，产生塑性流动，使桥台产生前移。当基础上下受力不均时，台身也随之产生不均匀的滑移，导致基础出现倾斜。

d.基础产生的滑移或倾斜，在严重时会导致桥梁结构的破坏。

3.基础结构物的异常应力和开裂

由于受力不均，往往会产生局部异常应力，并导致横向或竖向裂缝。在特殊外荷载的作用下，还会使基础结构物因出现异常应力而产生局部损坏。

二，墩台病害

桥梁墩台位于桥梁上部结构和基础之间，将上部结构的荷载传递给基础；桥台使桥梁与路堤相联接，并承受桥头填土的水平土压力，起着挡土墙的作用；桥墩则将相邻两孔的桥跨结构连接起来。因此，桥梁的上部结构的变化和影响，基础以下结构的变化与影响，都将会对它产生的影响和损坏。桥墩的强度和稳定性在很大程度上也决定了桥梁的耐久性。墩台承载能力不足，或出现沉降、倾斜、位移及转动，将引起上部结构的损坏，严重时会导致整座桥梁的坍塌。多数桥梁的墩台是由砖石砌体、混凝土和钢筋混凝土构件组成，它的损伤与病害主要诱因有其自身承载能力不足、沉降、倾斜、易动、转动及开裂等。墩台损坏的主要形式是出现裂缝。常见的裂缝有水平裂缝、竖向裂缝及网状裂缝，常常也伴随着硅剥落、空洞、钢筋外露、锈蚀、老化、结构的变形移位等。三，拱桥上构病害

拱桥上部结构的病害损伤分布在主拱圈、腹拱圈、拱上立柱、盖梁、支座、主梁及桥面系等部位，主要有:

1.拱桥径向裂缝

拱桥径向裂缝经常发生在主拱圈拱脚和拱顶两个部位，其方向与拱轴线垂直。拱脚附近的径向裂缝是由负弯矩引起的，其特征是上宽下窄，垂直于拱轴线向下延伸。当拱背布置有纵向钢筋时，从拱脚截面上缘开始，可出现几条大致平行的裂缝。裂缝宽度最大的一条在拱脚，向1/4跨方向逐渐减少。如裂缝宽度超过0.25mm时，应视为不正常裂缝。当拱背无钢筋时，裂缝的宽度往往较大，但缝数较少。拱顶附近的径向裂缝是由正弯矩引起的。裂缝下宽上窄，沿竖直方向向上延伸口裂缝宽度拱顶较大，向1/4跨方向逐渐减小以至消失。这种裂缝还会引起拱顶下沉。拱圈的径向裂缝是拱桥中最常见的裂缝。建造拱桥时，应提高质量，采取有效措施，避免产生裂缝。但在己建成的拱桥中，拱脚、拱顶出现了一径向裂缝时，只要拱脚、拱顶处的径向裂缝没有到达截面的中性轴，不会明显降低拱的承载能力，并无垮塌的危险，但宜及时进行结构检测以便尽早确定是否可以继续使用。拱圈有径向裂缝，未经论证，不能作为拆除拱桥的理由。径向裂缝的主要原因: (1)截面整体性差。在拱桥设计中，拱圈均按整体的组合截面计算。但为了便于施工，拱桥(如双曲拱桥)又常采用预制装配、化整为零的施工方法，导致截面的整体性较差。实际截面几何特性(如截面的惯性矩等)与采用组合截面计算的值有一定的差距，特别是运营之后，由于汽车荷载的反复作用，拱圈截面整体性差了，而荷载等级又不断地增大，拱圈必然产生超过允许宽度的径向裂缝。就是在整体性较好的板拱桥中，拱顶、拱脚出现径向裂缝也是比较普遍的事。(2)温度下降、混凝土收缩和墩台变位的影响。设计时温度升降及混凝土收缩、徐变的记取与实际存在一定的差异，若考虑不足，可能导致拱顶下沉，致使拱脚负弯矩和拱顶正弯矩增大，当截面应力大于材料抗裂强度时，裂缝随即产生。在设计施工中对上述因素的影响，应给予足够的重视，应当合理取值，低温合拢，并采用正确的施工程序。桥台水平位移是拱桥产生裂缝、拱顶下沉的大敌，可使桥梁产生多种严重的病害，甚至造成破坏。

2.拱桥的纵向裂缝

拱圈宽度较大(8-10m以上)的污工拱桥和双曲拱桥中，常见拱桥出现纵向裂缝这种裂缝通常在桥面中线附近顺跨经方向延伸，严重时有贯通全桥、将拱圈“一分为二”之势。当拱圈宽度很大(大于20m时)，还可能出现第二条纵向裂缝。产生这种裂缝的主要原因是:拱圈截面的形式不够合理，截面不能适应热胀冷缩的变化规律；横向联系比较薄弱、荷载横向分布不均匀；拱圈的砌筑质量差。

3.与拱波结合面上的环向裂缝

拱肋与拱波结合上的环向裂缝仅发生在双曲拱桥中。环向裂缝的最大宽度一般是在拱脚和拱顶，从拱脚和拱顶向两1/4跨裂缝逐渐减小以至消失。不同部位的环向裂缝由不同的原因所形成。拱脚附近的环向裂缝主要是由肋、波之间的抗剪能力很弱、拱脚剪力较大所引起的，而拱顶附近的环向裂缝，则是由于拱肋受拉时产生了径向拉力，而肋波间抗拉能很小所产生的。早期采用矩形拱肋的双曲拱桥，肋、波、板的结合面非常薄弱特别是采用无架吊装施工时，在吊装过程中施工人员需要在拱肋上来回行走，使拱肋顶面不清洁甚至沾上油污，截面实际抗剪和抗拉的能力都很小，因而这个结合面上很容易出现环向裂缝。严重时拱肋与拱波完全脱开，使按组合截面计算的主拱圈变成叠合截面，大大地降低了桥梁的承载能力其后果比较严重。后期采用倒T形拱肋的双曲拱桥，肋、波、板结合较好，只要桥台无明显变位，施工时一又能保证质量，采用这种截面形式可以避免拱肋、拱波之间出现环向裂缝。

参考文献

【1】张树仁等编著，桥梁病害诊断与改造加固设计【M】，人民交通出版社，2006

【2】孙宝俊等，混凝土结构综合加固技术与应用【J】，工业建筑，2003,05