某区区管城市桥梁特点及典型病害分析

2021-04-20周伟

工程质量 2021年2期

周伟

（北京市建设工程质量第三检测所有限责任公司，北京 100037）

0 引言

区管城市桥梁主要位于区属各乡镇及街道的道路上，主要由各乡镇进行建造及管养，由于缺少系统的规划、建设及管理，导致桥梁建造年代不一，桥梁设计、施工水平差别很大，荷载等级、使用环境与条件也相差很多，甚至一些桥梁结构设计存在不合理之处。笔者单位参与了该区区管城市桥梁连续 6 年的结构定期检测，基本覆盖了该区全部区管桥梁，本文主要根据桥梁结构定期检测结果，对桥梁存在的典型病害及其成因进行分析。

1 某区区管桥梁的特点

根据区管桥梁的跨度、结构类型及桥梁现况技术状况等级等方面进行统计，分析桥梁的特点。

1.1 桥梁跨度统计分析

区管桥梁主要分布于该区各镇及街道的村镇道路上，跨越宽度较小的河流及地方沟渠，按桥梁跨度分类，主要以小桥（跨径 3.0～8.0 m）为主，占到全部桥梁的 63.8 %。桥梁跨数少，跨径小，为区管桥梁的显著特点。桥梁按跨度分类统计如图 1 所示。

图1 桥梁按跨度分类统计

1.2 桥梁结构类型统计分析

由于简支桥梁的施工工艺较为简便，区管桥梁主要的桥型集中在简支板桥及简支 T 梁，其中又以简支板桥居多（总占比为 53.7 %）。同时，由于该区园林分布较为集中，兼备景观效果的钢结构桥梁及拱桥也比较常见（总占比为 11.4 %）。桥梁按结构形式分类统计如图 2 所示。

图2 桥梁按结构形式分类统计

1.3 评定结果等级的统计分析

部分桥梁由于建造年代久远、施工质量差、桥梁管理养护不到位等原因导致区管桥梁整体技术状况等级较差，其中技术状况等级为 C 级及以下桥梁占到全部桥梁的 28.3 %，D 级及以下桥梁占到全部桥梁的 11.1 %。桥梁按技术状况等级分类统计如图 3 所示。

图3 桥梁按技术状况等级分类统计

2 典型病害与原因分析

2.1 典型病害

通过对该区城市桥梁连续 6 年的结构定期检测结果的总结分析，桥梁主要存在的典型病害包括：

1）结构受力不合理（比如边梁搭设在墩台限位挡块上方、墩柱倾斜等）；

2）结构开裂（上、下部结构）；

3）混凝土劣化；

4）钢结构锈蚀；

5）构件缺失或不完善、脱落等（防撞护栏、支座等）；

6）其他典型病害。

2.2 原因分析

1）设计方面存在的问题。部分区管桥梁建造年代较早，由于当地的通行需求，附近村委会或企事业单位自行修建一些跨越河道、沟渠的简易桥梁。这些桥梁没有正规设计单位进行设计，而是照抄一些图纸或者由一些包工队来建造，设计方面存在不合理之处，导致桥梁存在较大的安全隐患，比如梁体受力不合理导致的开裂、下挠等。

2）施工质量的问题。部分建造年代较早的桥梁，由于施工技术不完善、施工质量控制不严格、监管不严等原因，导致桥梁出现较多施工质量缺陷，如混凝土保护层偏薄、振捣不密实、混凝土离析等。

3）设计荷载较低的问题。近年来城市交通量迅猛增长，桥梁活荷载超过原设计荷载，从而导致桥梁出现结构性损伤。少数桥梁由于建造年代较早，道路拓宽后这部分老桥处在机动车道上，加之当时要求节省钢材，配筋较少，在长期的超荷载作用下，结构会出现受力裂缝，如主梁底面跨中受拉区横向裂缝、主梁腹板受剪区沿拉应力方向斜向裂缝等。并且，好多桥梁缺乏必要的限载标志，为了保证桥梁不致超载损坏和行车的安全而设立的各种限重、限速、限宽等禁令性标志不齐全，甚至没有。一些司机在不明情况或存在侥幸心理的情况下过桥，对桥梁结构造成严重损害。

4）日常养护管理的问题。当城市桥梁在正常运营过程中出现混凝土结构局部露筋锈蚀、护栏破损、伸缩缝积土、伸缩缝止水带破损、泄水孔堵塞等轻微病害时，由于这类“小病”没有引起养护单位的足够重视，未能及时给予处理，加上车辆的反复作用，从而导致部分桥梁病害严重，直至影响结构的正常使用，甚至会影响到结构的承载能力及安全使用。

5）综合原因。在桥梁由于设计不合理、施工不规范、养护不到位等原因综合作用下，往往会出现严重影响桥梁耐久性、使用功能及结构性的病害，例如混凝土板底面混凝土整体剥落、露筋锈蚀、主筋锈断等。

3 实例分析

3.1 典型桥梁一

桥梁位于乡镇道路，东西方向跨越地方沟渠。该桥为单跨简支 T 梁，全长 21.0 m，全宽 6.4 m。上部结构为混凝土 T 梁，横向 4 片 T 梁。下部结构为柱接盖梁轻型桥台，支座为板式橡胶支座。桥面为沥青混凝土铺装，钢管焊接护栏。

2015 年笔者单位对该桥进行了结构定期检测，评定桥梁技术状况等级为 C 级，即“合格状态”。主要病害为该桥 T 梁底面跨中区域存在横向受弯裂缝，T 梁梁端腹板存在斜向受剪裂缝，影响结构承载能力。根据荷载试验结果桥梁实际承载能力可满足城-B 级，可采用乘以 0.6 的折减系数的荷载等级。

该桥由于建造时桥梁所处道路交通量小，设计荷载等级较低，随着周边经济发展，道路交通量及车辆荷载不断增加，导致 T 梁开裂，影响结构受力。桥梁典型病害照片如图 4～5 所示。

图4 T 梁腹板受剪区斜向裂缝

图5 T 梁底板受弯区横向裂缝

3.2 典型桥梁二

桥梁位于乡镇道路，跨越地方沟渠，桥下净空约3.0 m。该桥为 4 跨钢筋混凝土简支板结构，全长26.0 m，全宽 4.0 m。上部结构为钢筋混凝土简支板，横向 5 片板，板高 0.40 m，其中两边板搭设在墩台挡块上方，并在板上设置护栏。下部结构采用浆砌块石墩台。桥面为沥青混凝土铺装，钢栏杆，全桥未设伸缩缝。

2017 年笔者单位对该桥进行了结构定期检测，评定桥梁技术状况等级为 D 级，处于不合格状态。主要病害为该桥第 1 跨和第 4 跨左侧护栏及边板（护栏设置于边板上方）受车辆撞击向外偏移，最大偏移 16.0 cm（位于两侧桥台顶位置），存在落梁的危险，严重影响行车及行人安全。桥梁典型病害照片如图 6 所示。

图6 边梁偏移

3.3 典型桥梁三

桥梁位于城市次干路上，跨越河流，呈南北走向。该桥为 7 跨钢筋混凝土简支 T 梁结构，全长 80.7 m，全宽 11.3 m。上部结构为 7 跨钢筋混凝土简支 T 梁，每跨横向布置 7 片 T 梁。下部结构为钢筋混凝土框架式桥台，双柱式桥墩，板式橡胶支座。桥面为水泥混凝土铺装，钢护栏，两侧人行道。

2018 年笔者单位对该桥进行了定期检测，评定桥梁技术状况等级为 D 级，处于不合格状态。主要病害为该桥第 2～4 跨边梁底面、腹板外侧面及翼板存在大量露筋锈蚀现象，且面积均超过梁底面积的 2 %，局部主筋出现明显缩径，最大缩径率约为 10 %，对比 2017 年检测结果，主筋缩径现象有所发展，严重削弱了结构承载力。病害主要由于边梁长期受到雨水侵蚀，导致混凝土劣化、钢筋锈蚀，且病害出现后未得到及时的养护维修，导致病害持续处于发展状态，目前已影响到桥梁的承载能力。桥梁典型病害照片如图 7～8 所示。

图7 边梁底面露筋锈蚀

图8 边梁混凝土剥落、露筋锈蚀

4 桥梁病害整治对策

针对该区区管桥梁特点及桥梁典型病害，解决的对策和办法主要应从桥梁日常的养护及管理入手，概括起来有以下几个方面。

1）增强养护意识。提高对旧桥的科学管养认识，为桥梁管理部门的当务之急。桥梁的日常养护是提高桥梁通行能力和延长桥梁使用寿命的必要措施，加强现有桥梁的保养、维修与加固工作，使其能处于良好的技术状态，可延长桥梁的使用年限。

2）限制超载车辆。加大力度整治超载车辆，严禁超载车辆强行过桥。超重车辆必须过桥时，应在采取应急加固措施的情况下方能过桥［1］。除了设立必要的限载、限速等警示性标志外，应设置减速带、限高架等硬性设施，保证桥梁不致超载损坏而危及行车安全，特别是对部分危桥，这些限载限速的措施更显重要，并应将这些标志设施作为桥梁的一部分进行养护，因损坏或被盗而遗失的应及时补上。

3）建立桥梁养护管理系统。桥梁管养单位应建立桥梁管理系统，为桥梁养护管理提供准确可靠、运用方便的技术资料。加强桥梁调查与检查，不断为管理系统提供新资料。为了系统地反映桥梁的技术状况，要随时发现桥梁缺损和异常情况，提出养护措施，对桥梁进行经常性检查、定期检查及特殊检查。

4）尽快对不合格桥梁进行维修加固。部分无设计、设计标准低无法满足通行要求的 D、E 级桥梁，对行人及行车均存在较大的安全隐患。对于此类桥梁，管养部门均应尽快委托具有相关资质的单位对桥梁进行现场调查，根据桥梁现有技术状况、交通量等情况，对桥梁进行加固维修或改扩建，确保桥梁的安全运营［2］。