1.1病害及成因分析

2000年9月1 1日，涪陵至重庆的国道319线上的斜 阳溪大桥突然垮塌，近30m长、7m宽的一段桥面发生整 体垮塌(图1-22)，造成国家一级光缆、重庆至武汉长 途传输中断，涪陵至重庆的道路瘫痪。 2004年9月7日，成温邛公路金马河上的三渡水大 桥新桥部分一侧突然下陷，50m长的桥面在半个小时内 下沉了0.5m，两个巨大桥墩明显倾斜，整座桥岌岌可 危(图1-23)。首先出现塌陷的是建成才11年的新桥部 分，随后老桥桥面也出现垮塌。截止当晚10时，大桥 的新桥和旧桥的3、4、5孔桥面均已垮塌，掉进金马河 中。
（6）扭曲裂缝。混凝土构件在受扭转与弯曲的同 时作用而产生的裂缝称为扭曲裂缝。这裂缝一般 呈45°倾斜方向。 （7）局部开裂。外荷载作用下，混凝土构件局部拉 应力超过混凝土的抗拉强度时，就会发生局部开裂。
3．环境及施工过程中产生的裂缝 (1) 运梁不当引起的裂缝。支点与设计位置不符。 (2)不均匀沉降裂缝。 (3)横隔板上的裂缝。 (4)连续梁支点顶面裂缝。 (5)冻融开裂。 (6)电腐蚀开裂。 (7)施工不良引起的开裂。 (8)钢筋腐蚀引起的开裂。
4.预应力梁病害 对于预应力混凝土简支梁，如果是允许开裂的部分 预应力混凝土梁，通常也会出现与普通混凝土梁相同的 病害，只是程度不同而已。 如果是全预应力构件，则正常使用条件下不允许出 现裂缝，如果出现，则必须找出原因并进行处理。 此外，预应力混凝土梁还有不同于普通混凝土梁的 其他病害：
(1)预应力筋腐蚀。 (2)张拉锚具锚下混凝土的纵向裂缝，长度一般不 超过梁高，主要是由锚下局部应力产生的劈裂拉力所 致。 (3)预制构件安装时，预埋铁件焊接措施不当，使 铁件附近混凝土产生的裂缝。
2002年6月9日，陕西西安灞河爆发洪水，将灞河 桥1~5号墩冲垮，第1~6孔梁坠落（图1-43），造成陇 海线双线中断。经抢修利用西康线田灞联络线桥铺便 线开通，中断行车14小时30分。 2008年6月28日，集通线沙力河大桥第5号桥墩，因 洪水冲刷造成墩顶最大倾斜2m（图1-44）。中断行 车178小时20分。
2003年3月2日，一艘长约40多米、582吨的佛山籍 货船“南罗机6213”，逆流而上从南海小塘赶往南海 和顺。途径珠江大桥西桥时，恰逢珠江涨潮，船顶龙 门架比大桥桥底高20多厘米。经过西桥第三孔时（通 航桥孔），货船一头撞进了珠江大桥的桥孔底部，龙 门架被撞成了弧形。货船卡在桥底长达两个多小时， 造成珠江大桥西桥自西向东方向的公路桥面被封闭 近13个小时(图1-32)。
（三）桥梁地震灾害 建于地震区的桥梁，当发生地震时，地面的起伏运 动和水平运动都会引起桥梁振动。特别是水平运动对桥 梁高墩台的影响较大，使墩台顶产生较大的侧移，不仅 影响桥上车辆的通行，甚至会使桥梁的上部结构坠入河 床，危及整座桥梁的安全。从我国唐山、汶川，日本阪 神以及美国等一些国家的地震震害调查中发现桥梁震害 类型较多，且多表现在沿桥的轴线方向，主要震害有：
2 1 2
(3)腹板上的斜裂缝。 这是钢筋混凝土梁中出现最多的一种裂缝。裂缝多在 跨中两侧，倾角在15°~45°之间，离跨中越近，倾角越 小。腹板竖向为变截面时，裂缝由梁的半高处向上、下 端延伸；非变截面时，多由下缘向上斜伸。由于混凝土 收缩，预先使梁产生微观裂缝或存在一定的初始拉力， 同时腹板受拉区实际上参加了工作，致使主拉应力有时 较大，混凝土不能负担时就会产生这种裂缝。裂缝宽度 一般在0.3mm以下。
(3)梁体破坏。梁体破坏形式主要有落梁、碰撞、侧倾等(图139)。落梁多由墩台倾倒、错位而引起，碰撞多与支座构造不当有 关，侧倾则主要发生在T形梁横向连接较薄弱的情况。
（四）桥梁水害和河道淤积 2001年8月1日，青岛、烟台地区受到“桃芝”台风 的猛烈袭击，突然大暴雨到特大暴雨，蓝烟线莱阳地 区日降雨量达到127mm。8月3日1时48分万家河大桥1号 墩发生了倾斜，第一孔梁坠落（图1-41），中断行车9 小时。 2001年8月4日，东泉河流域上游山区突降暴雨，因 桥梁上下游河道大量挖砂，东莱线东泉河大桥形成浅 基，受洪水冲击2、4号墩向线路右侧倾斜，致使桥梁 报废（图1-42），中断行车4个月。
(4)沿预应力钢束的纵向裂缝。主要为预应力钢束 保护层过薄，钢束处局部应力过大产生劈裂或是混凝土 保护层碳化后预应力钢筋生锈所致。 (5)跨中下挠过大，超过规范容许值，但跨中截面 不一定开裂。主要是由于施加预应力不足或预应力损失 过大所致。另外一种情况是由于预应力混凝土梁放置不 合理或者放置时间过长，引起的梁体上挠超过规范容许 值。
(1)支座破坏。支座历来被认为是桥梁整体抗震性能 上的一个薄弱环节。在地震中，桥梁支座的震害极为普 遍，其原因主要是现行支座的设计与制造没有充分考虑 抗震的要求，在构造上连接与支挡等构造措施不足，或 是某些支座形式和材料上的缺陷等因素(图1-37)。
(2)桥墩、桥台、墩柱破坏。在过去的地震灾害中发现 铁路或公路梁桥的钢筋混凝土桥墩、桥台、墩柱都有同程 度的破坏。具体的破坏形式有桥墩和桥台的沉降、滑移、 剪切、压溃等及墩柱的屈曲、开裂等(图1-38)。
2．荷载作用下产生的裂缝
(1)弯曲裂缝。也称垂直裂缝。对受弯构件和压弯构 件来说，弯曲裂缝首先出现在弯矩最大截面的混凝土 受拉区。 梁板结构下缘的正弯矩裂缝多发生在跨中，自下缘 向上发展，一般至上翼缘与梁肋相接处停止； 上缘的负弯矩裂缝位于连续梁或悬臂梁板的支座附 近，自上而下发展。
(2)剪切裂缝。 有时也称斜裂缝。对受弯构件和压弯构件，往往 发生在支座附近，由下部开始，沿着与轴线 成25°～30°的角度裂开。随着荷载的增大，裂缝 长度不断增长并向受压区发展，裂缝数量不断增多 并分岔，裂缝区也逐渐向跨中方向扩大。
河道淤积直接影响 桥下净空，导致桥梁排 洪面积减小(图1-45)， 一旦遇到强降水形成水 量增大甚至遇到山洪， 将直接威胁桥梁安全。
（五）混凝土冻害 混凝土的冻害是影响混凝土结构耐久性的重要因 素。混凝土的抗冻性不足是造成耐久性破坏的主要原 因。我国北方混凝土工程中最重要的病害是冻融破 坏，桥涵工程、混凝土路面工程以及城市立交桥工程 中，混凝土冻融剥蚀的情况屡有发生（图1-46）。
既有桥梁病害及成因分析
1.我国既有桥梁破坏与损伤情况
据2009年铁道部秋检资料统计，我国铁路桥梁和涵渠劣 化等级达到A级以上病害的分别占总做数的24.8% 和7.8%。近年来桥梁倒塌事故也不断发生。 （一）施工质量及超载等导致的桥梁倒塌 1999年1月4日，横跨重庆綦江县新旧城区的一座步 行桥（彩虹桥）突然整体垮塌(图1-21)。这座长约102 m的中承式拱桥建成还不足三年。调查结果表明，这是 一次因工程质量导致的重大责任事故，共造成40人死 亡，轻重伤14人。
从外观来看，裂缝是混凝土梁最主要的病害之一。混凝 土梁的裂缝主要有三种，即混凝土自身应力形成的裂 缝、荷载作用下产生的裂缝以及环境及施工过程中产生 的裂缝。
1. 混凝土自身应力形成的裂缝
（1）收缩裂缝。即干燥收缩裂缝。 （2）温度裂缝。温度应力超过混凝土强度时，即 产生温度裂缝。 （3）沉降裂缝。混凝土与钢筋之间的相对沉降引 起的裂缝。 （4）黏结裂缝。混凝土与钢筋之间黏结失效产生 的裂缝。
2.桥梁上部结构病害及成因分析
对于钢筋混凝土梁，常见的病害有： (1)因风化作用、碱性集料反应、化学腐蚀、冻融剥蚀、 磨耗等造成梁体裂缝、钢筋锈蚀、混凝土保护层开裂、 桥面开裂渗水严重。 (2)横向连接件断裂、脱焊或松动。 (3)结构由于混凝土收缩徐变、温度变化、车辆撞击、地 震等导致永久变形；连续梁、刚构桥等由于地基不均匀 沉降产生变形和裂缝。
2007年6月15日，中国广东佛山九江大桥发生一起运沙船撞 击桥墩事件。九江大桥建于1988年，2005年检测显示桥体一切 正常。当日清晨5时，一艘“南桂机035”运沙船行经桥底时， 突然撞上了九江大桥一个桥墩(图1-33)，造成南岸200m桥面坍 塌，坍塌的桥体呈45°插入水中，致使多辆汽车坠河，10人死 亡。 2007年8月29日，在江苏省昆山市大洋桥水域，一艘货船因 避让船只，撞上大洋桥桥墩，致使大桥部分桥面发生坍塌(图134)。 2008年10月29日14时，一艘安徽籍空载货船经过高邮市汉 留镇四异村境内的三阳河时，驾驶舱顶撞上四异大桥拱顶，桥 面被撞垮，长达130多米的大桥瞬间坍塌(图1-35)，部分断桥同 时压住两艘大船，两船内各有一名船员受伤。
（二）车船撞击造成的桥梁倒塌 目前，全国铁路营业线上有通航桥梁360余座。有 记载的船撞桥事故达401次，其中轮船桅杆、打桩船桩 架、浮吊吊臂撞击梁部6次，轮船撞击桥下检查吊篮84 次，轮船撞击墩身311次。船撞桥主要发生在航运繁忙 的长江干线、西江航运干线、京杭运河、长江三角洲 和珠江三角洲航道网。 京广线武汉长江大桥和京沪线南京长江大桥自建 成通车至2007年，已分别累计被船舶撞击71次和28 次。
桥梁下部结构病害及成因分析
(4) 断开裂缝。 钢筋混凝土构件受拉时，贯通整个截面的裂缝称为 断开裂缝。受拉构件在荷载作用下产生的裂缝均沿着正 截面发展，裂缝间距有一定的规律性。
(5)腹板上的竖向裂缝。 腹板上的竖向裂缝是最普遍也是较为严重的一种 裂缝。裂缝多处于薄腹部分，在梁的半高线附近裂缝 宽度较大，一般在0.15～0.3 mm之间。跨度越大，裂 缝越宽、越长，并在荷载作用下向上、下两端延伸。 这种裂缝一般在跨中位置宽度较大，两侧逐渐变窄； 裂缝部位及走向在一片梁的内外侧大致吻合，形成对 裂或环裂，外侧裂缝比内侧长而宽。
2001年，京广线154号特大桥百孔预应力混凝土梁，因碱一骨料 反应、外界氯盐侵蚀、混凝土保护层过薄和防排水系统不完善等多 种因素，造成泄水孔处桥面板底面和腹板及下缘混凝土鼓起、胀 裂、脱落，箍筋、构造钢筋和预应力钢丝严重锈蚀，甚至锈断，如 图1-48所示。2002年该桥被拆除重建。
(6)预应力混凝土T形梁的横 隔板联结相对而言比较薄弱， 施工又难以保证质量，因此横 隔板断裂时有发生。如沈丹线 太子河特大桥跨度31.7 m混凝 土梁横隔板断裂，两片梁分离 最大的达66 mm(图1-49)。