1.1病害及成因分析

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。
(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。
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。
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)。
（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。
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。
（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。
④两片梁的支座不平，支座不灵活； ⑤横隔板中两根钢筋水平布置对其承受剪力不尽 合理，横隔板联结薄弱；现场施工时的钢筋焊接质量 差，焊缝的承剪断面不足，有未熔合、裂缝等缺陷， 使其承受剪力的能力降低。另外，现浇混凝土养生条 件不好时，会形成收缩裂纹，而使钢筋和连接角钢锈 蚀。
5．钢梁及其他病害 对于钢梁，常见的病害有：钢材变质，锈蚀削弱， 强度性能恶化，油漆脱落或大面积失效；节点板及联 结铆钉、螺栓损坏；严重时主要构件出现过大的扭曲 变形、开焊等。 对于桥梁支座，常见的病害有：钢支座固定螺栓松 动，锈蚀严重；橡胶支座老化开裂；支座组件出现断 裂；活动支座坏死，不能活动；支座错位、变形、破 损严重等。 对于桥上设备，常见的病害有：桥面防水层老化失 效；轨道病害；桥上照明、通信信号电缆、护轨、隔
造成横隔板断裂的原因很多，主要有： ①架梁后由于两片梁混凝土龄期不同，使得两片 梁混凝 土的收缩、徐变终值不一样； ②两片梁上拱度不同，侧弯矢度不同，道砟层薄 厚不均，恶化了横隔板的受力状态； ③线桥的偏心，荷载的偏心，机车车辆荷载的冲 击，桥上曲线，以及线桥过渡段刚度不一致造成列车 振动过大等；
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。
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。
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。
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(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。
（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：
(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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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)。
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。
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）。
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。
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。
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)。
(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。
冻融开裂：硬化后的混凝土由于冻融作用将产生冻害 劣化现象，这种病害包括混凝土内部劣化、混凝土表 面剥蚀和崩裂破坏等三类。混凝土的冻融破坏是寒冷 地区桥涵结构物的主要耐久性病害，几乎所有工程中 都存在着不同程度的冻融破坏。
混凝土梁病害严重时，梁体会出现过大的扭曲变形，裂缝宽度 超过规范限值，钢筋屈服或断裂，混凝土压碎，承载能力大幅庋下 降。图1-47所示为钢筋混凝土板梁上缘混凝土钢筋锈蚀、下缘混凝 土沿梁纵向开裂的情况。