钢筋混凝土桥梁病害的检查、常见病因及预防
2015-04-17
一、桥梁检查的目的和意义
1.检定现有桥梁的实际承载能力，为桥梁的使用及维修加固提供必要的依据
近年来随着我国工业化进程的加快，特大型工业设备运输、集装箱运输、矿山特种车辆及私自改装重型车辆的运行，都给现有桥梁的安全使用造成威胁。原来按旧标准规定的荷载等级设计建造的桥梁，由于交通量的不断增加，加之前述重型车辆的频繁出现，更是造成这些桥梁雪上加霜。现有道路上的桥梁由于营运使用多年，主要部位出现缺陷，如裂缝、错位、沉降等，通过对现有桥梁进行检查，了解其各部位损坏的程度，核定其承载能力，为桥梁的维修加固提供必要的依据。
另外，当桥梁遭受特大灾害时，如因地震、洪水等而受到严重损坏或在建造、使用过程中发生严重缺陷（如质量事故、过度的变形和严重裂缝以及意外的撞击受损断裂等），均须通过对其检查，核定其承载能力。为桥梁的管养提供可靠依据。
2.建立和积累必要的技术资料，建立桥梁养护数据库。
现有桥梁大多资料不全，尤其是年代久远的桥梁，更是缺乏资料，需要通过检查，重新建立和积累技术资料，系统地收集这些桥梁技术数据，建立桥梁数据库，为加强科学管理和提高桥梁管养技术水平提供必要条件，并能指导今后的桥梁养护、加固、与维修工作。
3.检验桥梁的结构质量，确定工程的可靠度，推动和发展旧桥评定及新结构的计算理论 。
通过对现有桥梁的检查，对于一些重要的大桥或特大桥梁，在建成之后，可评定其设计及施工质量，确定工程的可靠度；对采用新型结构的桥梁，可验证理论的实践性和可靠性，进一步发现问题，总结经验，以便对结构设计理论及结构形式加以改进，使其更臻完善；对经过维修加固的桥梁，可检验维修加固质量，并验证加固方案的合理性与可靠性。
通过检查，还可了解桥梁实际受力状态，判断结构的安全承载能力和使用条件。
二、桥梁现场病害的检查
桥梁结构的使用效能及耐用年限，主要由设计、施工和所用材料质量而定。由于设计、施工和材料可能存在某些缺陷，这些缺陷使桥梁结构在先天上存在着某些薄弱点。另外，桥梁在营运使用中又会受到不可避免的人为损伤及各种大自然侵蚀，带来后天病害。先天缺陷和后天病害的不利影响往往叠加在一起，再遇上荷载和外力的临界组合，很容易使桥梁发生不可预见的损坏。一处或某几处局部的损坏又可能产生连锁反应，波及到更多的位置，发展成更大的损坏，乃至危及桥梁的安全。所以，桥梁检查就是要及时发现早期病害，在尚未出现更大损伤之前就能采取维修养护措施，以控制病害发展或把病害清除，从而确保桥梁的正常使用。
要及时发现桥梁结构的病害，就必须对桥梁进行检查。桥梁结构的检查，是保证桥梁正常使用、进行维修加固的重要依据。没有正规的检查就不可能有合理的维修。病害发现得越早，维修工作量就越小；发现得越晚，维修工作量就越大。检查不及时或不充分就有可能使桥梁病害得不到发现而潜藏着隐患。因此，检查桥梁结构的目的在于随时掌握结构的技术状况和安全状态，总结设计、施工、使用和维修的经验和教训。
三、桥梁常见的缺陷和病害
钢筋混凝土桥梁在修建或运营一段时间后往往会伴有病害的发生，如桥头跳车、混凝土开裂、钢筋诱蚀等，对混凝土桥梁产生不同程度的损伤，影响结构的正常使用，降低其使用性能及使用寿命。下面介绍对这些桥梁病害的分析及病害的处理及预防措施。
1.上部构造的缺陷和病害
主梁或主拱圈受拉部位开裂、破损、承载力下降；桥面铺装有裂缝、沉陷、龟裂；桥头跳车；防水层排水功能不完善；水渗漏病害引起钢筋锈蚀、混凝土剥离；支座位置不正确或损坏引起倾斜、错台及位移等。
注意：裂缝是桥梁最常见的缺陷和主要病害，而桥梁的病害往往也是从裂缝形成而开始的。因此，我们应对桥梁裂缝病害引起高度重视。
2.下部墩台及基础的病害
基础的缺陷和病害主要表现为：承载力不足而使基础不均匀沉陷；基础的滑移和倾斜，以及基底局部冲空；基础结构物的异常应力和开裂。
桥墩、桥台缺陷和病害主要表现为：水平、竖向和网状裂缝；混凝土脱落、空洞、材料老化；受外力冲击产生破坏；钢筋外漏和锈蚀；结构变形、位移等。
3.公路桥梁病害及成因分析
（1）设计荷载标准偏低，承载能力不足。桥梁的承载能力是根据设计时所采用的荷载等级来确定的，早期建造的桥梁，特别是二十世纪六、七十年代建造的桥梁，设计荷载大多偏低。随着交通量的增加和荷载等级的提高，原有桥梁已经无法满足现今交通的需要，有些桥梁已经出现严重病害。
（2）通行能力不足。这主要表现在桥面宽度不足；桥梁平面线形、纵断面线形标准太低；桥上通车净空或桥下通车净空不足。
（3）人为及自然因素引起结构的损坏。比如超出设计最高水位的洪水、泥石流、浮冰、冰冻、地震、强风、船舶撞击等作用，河道不恰当开挖，桥梁基础下存在岩溶、矿山坑道等，引起桥梁结构的局部损坏。
（4）自然老化。早期公路桥梁的设计龄期为50年，随着时间的推移，已建桥梁会不断损坏和老化，其承载力、刚度、延性和稳定性不断下降，这是一个不可改变的客观规律。 转（5）超期服役。这部分桥梁并不是太多，但主要是建造时期较早，比如五、六十年代建造的桥梁，设计使用寿命只有30年-50年，这些桥梁目前仍有部分在使用当中。
（6）超负荷使用。随着我国改革开放的深入，交通运输业竞争在不断加剧。按路线等级或者预期设计荷载等级来说，这一部分设计荷载等级并不低，但由于一些特殊的原因，桥梁使用荷载大大超出设计荷载，致使桥梁长期处于超重荷载作用下运营，加速了桥梁的损坏。
（7）设计、施工的先天不足。有些桥梁设计上不是很合理，结构构造处理不合理，桥梁在早期运营时其缺陷并不
明显，运营一定时间后，病害逐渐显现出来。有些桥梁由于受施工质量、施工技术、施工手段等的限制和影响，存在一定的技术缺陷，随着运营时间的增加，其病害也逐渐显露、发展。
（8）养护维修及加固措施不当。有些桥梁的技术缺陷则是由于养护维修不恰当引起的。比如桥面维修增加过大的恒载，致使桥梁本身自重过大，承载力相对提高较小或未提高；桥面排水处理不当，桥面渗水；又如支座维修不当，改变了整个结构的受力状态等。有些桥梁则是加固不当引起的。比如加固施加的预应力大小或者位置不恰当，引起结构的二次病害；又如结构体系改变不合理，致使结构的关键部位应力超限等。
四、对病害的处理及预防措施
桥梁裂缝常用的处理方法主要有裂纹注浆、表面涂装、保护层修补、充填法等，并主要采用自行研制的各种修补材料。在借鉴国外先进技术的基础上，对存在裂纹、出现碱骨料反应、碳化深度过大及受盐害腐蚀的大量混凝土桥梁进行维修。从修补效果来看，结构物的劣化速度得到了相对控制，基本起到了提高结构耐久性的目的。
1.桥梁裂缝加固和修补方法。
桥梁裂缝处理与加固应结合进行。加固的目的一方面是为了恢复或提高梁体的承载能力(纵向加固），提高桥梁的横向刚度(横向加固），另外是为了减小裂缝的产生和进一步的发展。常用的桥梁纵向加固方法：上部结构加固时可采用桥面补强层加固法、增大截面和配筋法、粘贴钢板法、改变结构受力体系加固法、体外预应力法等，下部结构加固时可采用扩大基础加固法、增补桩基加固法、混凝土套箍法、墩台拓宽法和桥台新建挡土墙加固法；桥梁横向加固方法有：增设预应力横隔板、提高桥梁的横向刚度。
新材料新工艺的采用：在改善混凝土的使用性能和耐久性方面，有各种混凝土裂缝修补技术，以聚丙烯纤维为代表的高性能纤维混凝土的应用，碱一骨料反应抑制剂以及渗透型钢筋阻锈剂的推广使用等。自从20世纪90年代后期以来，我国引进国外修补裂缝的先进材料和技术，就是碳纤维加固。这种材料与方法的突出优点是：对桥的自重影响不大，达到加固的补强效果，使用寿命长；国内已有多家生产厂家，但其造价较高。
2.注重桥梁裂缝病害的处理效果。
桥梁裂缝病害的处理效果主要取决于修补材料的质量与相应的施工工艺水平，早期桥梁裂缝修补，对不同部位，采用不同的材料和施工方法，桥柱和桥的纵、横梁的裂缝修补材料，普通采用钢板加固方法；而桥面则采用沥青浇灌方法。前者使用的材料与方法的缺点是：增加桥梁的荷载，施工难度大，优点是牢固可靠；后者的材料和方法的缺点是：沥青容易老化，修补不久又产生裂缝，只堵漏，不补强；优点是施工方便快捷。混凝土裂缝引起水分渗入是导致钢筋锈蚀的通道。钢筋锈蚀损坏的修复传统采取“打补丁”的办法，即局部凿除松动的混凝土，露出锈蚀钢筋，除锈后抹上水泥砂浆。实践中多次发现效果不佳，同时还给补丁四周的钢筋带来更严重的锈蚀问题。近年来，国外开发了一种新的修复技术：在结构表面涂上一层迁移型有机阻锈剂，它可以通过混凝土迁移到钢筋表面，使钢筋再钝化。
五、结束语
任何一座桥梁，从交付运营时起，或多或少就带有一定程度的病害，如不加以处理，病害将越来越严重，最终危及到桥梁的安全。对桥梁病害必须进行维修处理，但更重要的是从设计、施工中去预防病害的发生，降低后期的维修保养费用。
