高速公路桥梁常见病害分析与防治
2011-05-20 来源：中国科技博览
随着交通运输事业的发展，交通运输量大幅度增长，行车密度及车辆载重越来越大，尤其是重型车辆日益增多，再加上设计及施工不当、设计标准过低、运营期间维护不当等因素，很多桥梁出现了不同程度的病害，严重影响了桥梁的使用性能，带来极大的安全隐患。本文就高速公路桥梁常见病害类型及其产生原因做归纳分析，并对桥梁病害的系统防治提出一些建议。
1 桥梁常见病害类型及成因分析
我国修建的高速公路上的桥梁多为中小跨径的混凝土简支梁桥，有些通车年限较长，已经出现较严重的病害，按其成因归类分析如下：
1.1 混凝土开裂
从目前钢筋混凝土桥梁使用的情况看，有很多桥梁体开裂和桥面铺装混凝土损坏等，使桥面产生坑槽，影响车辆的正常行驶，甚至影响到结构的正常使用和耐久性。混凝土桥梁裂缝的成因复杂、繁多，有时多种因素互相影响，但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要因素。混凝土桥梁裂缝的种2耀就其产生的原因，大致可划分以下几种：
（1）荷载引起的裂缝。混凝土桥梁在静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝，主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝；次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。 通常裂缝方向与主拉应力方向大致是正交的。
（2）温度变化引起的裂缝。混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或内部温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。在某些大跨径桥梁中，温度应力可以达到甚至超出活载应力。温度裂缝区别其它裂缝最主要特征是将随温度变化而扩张或合拢。引起温度变化主要因素有：年温差、日照、骤然降温、水化热、蒸汽养护或冬季施工措施不当等。
（3）收缩引起的裂缝。在实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中，塑性收缩和缩水收缩（干缩）是发生混凝土体积变形的主要原因，另外还有自生收缩和炭化收缩。研究表明，影响混凝土收缩裂缝的主要因素有：水泥品种、标号及用量、水灰比、外掺剂、养护方法、外界环境、振捣方式及时间。
（4）地基变形引起的裂缝。由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，使结构中产生附加应力，超出混凝土结构的抗拉能力，导致结构开裂。基础不均匀沉降的主要原因有：地质勘察精度不够、试验资料不准；地基地质差异太大；结构荷载差异太大；结构基础类型差别大；地基冻胀；分期建造的基础；桥梁基础基于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质时，可能造成不均匀沉降。
（5）施工工艺质量引起的裂缝。在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中，若施工工艺不合理、施工质量低劣，容易产生纵向、横向等各种裂缝，特别是细长薄壁结构更容易出现。
1.1.2防治措施
对于以上原因引起的桥梁开裂，其处理方法通常有一下几种：
（1）表面处理法：包括表面涂抹和表面贴补法，表面涂抹适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝，深度未达到钢筋表面的发丝裂缝，不漏水的裂缝，不伸缩的裂缝以及不在活动的裂缝。表面贴寂（木工膜或其它防水片）法适用于大面积漏水（蜂窝麻面等或不易确定具体漏水位置、变形缝）的防渗堵漏。
（2）填充法：用修补材料直接填充裂缝，一般用来修补较宽的裂缝（0.3mm），作业简单，费用低。宽度小于0.3mm，深度较浅的裂缝、以及小规模 裂缝的简易处理可采用开V型槽，然后作填充处理。
（3）灌浆法：此法应用范围广，从细微裂缝到大裂缝均可适用，处理效果好。
（4）结构补强法：因超荷载产生的裂缝、裂缝长时间不处理导致的混凝土耐久性降低、火灾造成裂缝等影响结构强度可采取结构补强法、锚固补强法、预应力法等。
1.2 伸缩缝损坏
1.2.1伸缩缝损坏的病害分析
根据目前的调查和研究认为，造成伸缩缝破坏的原因主要有以下几个方面:
（1） 由于设计不周或选型不合理，以及施工误差等原因引起的伸缩缝损坏；
（2） 由于桥墩台施工及梁（板）预制尺寸误差导致实际板端预留间隙与设计间隙悬殊而引起的伸缩缝损坏；
（3） 板式橡胶伸缩缝由于施工误差或橡胶板破坏引起的伸缩缝处严重跳车；
（4） 板式橡胶伸缩缝或钢板伸缩缝由于伸缩装置混凝土施工先于两端沥青混凝土路面面层而引起伸缩缝尾端跳车。
1.2.2防治措施
对于伸缩缝损坏的桥梁应注意日常保养，及时清除碎石、泥土等杂物，拧紧螺栓，必要时可加油保护。若有损坏或功能失效需要修理或更换时，应先查明破损原因，依据缺陷程度确定是进行部分修补、部分更换还是全部更换。总之，桥面伸缩缝的维修、更换应在保证质量的基础上，尽量缩短工期，减少对交通的影响。
1.3桥面铺装损坏
1.3.1桥面铺装损坏的病害分析
桥梁桥面铺装是厚度为15-20cm的复合结构层，病害是多种因素共同作用的结果，铺装层直接承受高速行车的冲击、剪切与磨耗，并直接受风霜雨雪及气温变化的作用，同时又受主梁的约束，因此其受力状况十分复杂。造成桥面铺装破坏的原因主要有以下几个方面：
（1）高程控制不准或梁体拱度控制不准导致铺装层厚度不足或厚薄不均匀，混凝土铺装层内钢筋网保护层厚薄不均使其在荷载作用下厚度不足部分首先破碎。
（2）铺装层施工前梁体顶面浮层处理不彻底，导致混凝土铺装层与梁体混凝土结合不密贴，在车辆冲击作用下出现滑动破坏。
（3）防水层施工不精细出现漏水或渗水现象，雨水、化冰盐和含有空气中多种有害化学物质的水渗入混凝土铺装层内引起钢筋锈蚀，导致混凝土开裂、破碎。
（4）泄水管、伸缩缝、施工缝等薄弱环节处理不当，造成先局部破损，然后扩展成大面积破碎。
防治措施
1.3.2桥面铺装过早破坏主要是施工阶段的问题，因此要求我们在桥面铺装施工时控制好如下几个环节：梁体施工阶段，采取有效措施将预制（现浇）梁的拱度控制在误差允许的范围内，梁体安装要确保桥面铺装的最小厚度；同时控制钢筋网的保护层，偏大或偏小都将影响铺装层的使用寿命。施工中处理好泄水管、伸缩缝、施工缝等细小环节。另外就是积极引进新材料、新工艺，比如使用钢纤维混凝土代替普通高标号混凝土、用冷轧带肋钢筋代替普通钢筋都是很好的尝试。
1.4 其它病害及防治措施
桥梁结构中其它常见的病害包括：支座破坏、混凝土保护层不足、混凝土失效、疏松、胀鼓、裂纹甚至脱落、混凝土碳化速度快（碳化深度达到钢筋表面）、防震挡块损坏、桥头跳车严重、桥面排水不畅、栏杆及人行道系损坏等。这些病害不仅影响桥梁的美观，也影响桥梁的使用。在桥梁的养护过程中，对于不同的病害我们应当结合各桥的实际情况采取不同的维修加固方法，以达到减少投资，缩短工期，减少对交通影响的目的。
2 结语
桥梁的病害防治是一项系统工程，首先要进行病害调查，弄清混凝土病害的真正状况，在对病害产生的原因进行正确诊断分析的基础上，配合科学合理的设计和维修材料的选择及正确使用，严格按照施工程序控制施工质量，可大大延长维修周期，提高混凝土的耐久性，延长桥梁的使用寿命。
