梁式桥上部结构病害分析

梁式桥上部结构病害分析

作者：李玉平

来源：《城市建设理论研究》2013年第34期

摘要：桥梁是山区之间高速公路的必须建筑，其质量好坏与常见病害分析对桥梁使用性能有着很大影响，如不进行适当处理，一旦桥梁主体结构的严重病害，在影响桥梁使用性能的同时，还会给国家和人民的生命财产造成不可弥补的损失。基于此，本文便是对梁式桥上部结构病害作出分析。

关键词：梁式桥上部结构；病害分析

中图分类号：U445.7+1文献标识码：A

本文简单分析了梁式桥上部结构的主要病害，以便为桥梁的养护施工等有所帮助。

1，裂缝。混凝土结构在施工和使用过程中，裂缝的产生几乎是不可避免的。尤其在上部承重构件中，有些裂缝的产生会对结构承载力产生巨大影响，而有些裂缝虽然不影响承载力，但是对结构的耐久性存在影响，消弱桥梁结构的使用寿命，某些情况下危害比荷载缝还要严重。山东地区高速公路主线桥、跨线桥基本全部采用梁式桥，主要包括空心板桥、现浇箱梁桥、预制小箱梁和预制T梁桥，每种构件形式都存在特定裂缝病害，并且具有普遍性和规律性。

2，梁体位移。梁体位移有转动和爬移两种情况。高速公路跨越各种河流、农村道路等障碍物，既有正交又有斜交，斜交桥受温度效应的作用，自身有从钝角向锐角转动的趋势。同时由于当前货运汽车载重量大、车速快，产生的冲击力大等因素，正交桥和斜交桥有向行车方向爬移的趋势。而在爬坡路段，摩擦力是主要影响因素，梁体产生反方向爬移现象。弯桥受离心力作用，有向曲线外侧爬移的趋势。检查中发现，梁式桥位移受温度效应影响明显，冬季梁体缩短，伸缩缝间距增大，夏季梁体伸长，间距变小。梁体的位移是由温度、车速、曲率、斜交角、支座型号等多种因素共同作用的结果，是一种长期持续，复杂的过程，是一种很难彻底改善和限制的变化过程，如果对全部有位移的梁桥采取复位或者更换支座，需要中段交通，顶升梁体，既不经济又不实用。对于变形位移程度在可接受和可控制，结构安全范围内的位移病害应采取定期观测的方式，了解桥梁的位移趋势，并允许一定的变化，当有特殊病害和可能产生不利位移时再采取限制位移，更换支座或梁体复位等加固措施。

3，表层病害。在调查中桥梁竣工时间多是5-7年，时间短，梁体外观质量整体较好，但是少部分桥梁受赶工期、管理不严、材料质量低、施工队伍水平等的影响，也存在各种混凝土表层病害。检查中发现的混凝土表层缺陷主要有锈涨露筋、蜂窝麻面、勾缝脱落等病害。

（1）锈涨露筋。露筋是指混凝上内部主筋、副筋局部裸露在结构表面。某地区气候干燥，但检查中发现锈涨现在仍比较普遍，主要出现在梁体两端、桥台、盖梁等几处容易受到雨水冲刷的位置，泄水孔下部的梁体周围也是锈涨的多发区。有20%的桥梁存在锈涨问题，但是基本属于微小面积，单处病害不足构件面积的3%。边梁和设有泄水孔的位置都是最容易受到雨水侵袭的位置，当梁桥由于自身原因或外界因素影响出现裂缝，降雨时，雨水会流入梁体裂缝中，钢筋出现锈蚀和膨胀使表层混凝土出现脱落现象，进一步引发漏筋现象。钢筋锈涨危害很大，钢筋锈蚀引起体积膨胀，使混凝土产生剥离、开裂，破坏了混凝土的受力性能，从而降低了材料的耐久性能，同时削弱钢筋受力面积，对受力的危害很大，铁锈层及混凝土沿钢筋纵向的裂缝，削弱了钢筋与混凝土共同作用的能力。

钢筋锈蚀的原因主要是两方面，一方面是构造原因：保护层厚度不足。当保护层太薄时，混凝土碳化达到钢筋深度范围，使钢筋周围失去碱性，钝化膜被破坏，导致了钢筋的锈蚀。混凝土不密实也是导致结构钢筋锈蚀的主要原因，当混凝土密实性不足，混凝土孔隙率越高，组织不均匀时，空气中的二氧化碳容易渗入混凝土内而引起中性化(亦称碳化)，使混凝土碱性降低，减弱钢筋的保护作用，导致了钢筋的锈蚀。结构的其它表层缺陷也可能导致结构钢筋锈蚀，随着蜂窝、掉角、剥落、露筋、裂缝等病害的发展，往往使结构钢筋直接暴露在外界条件下而发生锈蚀。另一方面是环境原因：在大气中含酸性气体较多的地域(如重工业区)及潮湿的环境，结构钢筋更易锈蚀。结构产生裂缝，加速钢筋锈蚀，混凝土裂缝的存在，使空气中的二氧化碳极易渗透到混凝土内部与水泥中的某些水化产物相互作用形成碳酸钙，中和水泥的基本碱性，使混凝土的碱性降低，使钢筋钝化膜遭到破坏，当和空气同时渗入时，钢筋就产生锈蚀。

（2）蜂窝麻面。蜂窝麻面的产生一般是以下几种原因。施工不当，混凝土灌注中缺乏应有的振捣；分层灌注时违反操作规程，运输时混凝土产生离析;模板缝隙不严，水泥砂浆流失，模板表面不光滑，模板在施工前湿润不彻底，表层混凝土的水分被模板吸收等。结构不合理配筋太密，混凝土粗骨料粒径太大，坍落度过小等。

（3）铰缝脱落。铰缝是空心板桥重要的横向连接构件，传递剪力。铰缝脱落主要由于铰缝混凝土强度低，骨料粒径不合理，浇筑过程中缺少振捣，底模不严，水泥砂浆流失。

4，支座。支座的病害和上部结构的位移有紧密联系，支座设置在桥梁的上部结构与墩台之间，其作用是将桥跨结构上的各种荷载反力传递到墩台上，并能够适应活载、温度变化、混凝土收缩与徐变等因素所产生的位移，使上、下部结构的实际受力情况符合设计的计算图式。检查中发现板式支座易受梁体纵向和横向位移产生剪切变形，由于支座型号选取不当，实际变形量超过支座变形允许值时，造成支座剪切破坏。另一种情况，支座与梁体间摩擦力大，梁体位移带动支座移动。梁体变形是随着季节、温度的变化周期性往复变化，而支座的位移不可逆，逐渐被移动至垫石边缘，最终造成支座脱落，形成脱空，对主梁的安全性有很大影响，存在很大隐患。板式支座橡胶老化开裂也是常见病害。盆式支座由于承载力大，钢盆刚度大，质量好，在检查中很少发现病害，所检查超过百个盆式支座，只有三处发生严重变形，支座失效的现象。

参考文献

【1】蒙云等，桥梁加固与改造【M】，人民交通出版社，2004 【2】金玉泉，桥梁的病害及灾害【D】，同济大学，2006