常見橋梁病害的形式及成因

1、常見橋梁病害的形式及成因引言隨著經(jīng)濟(jì)的飛快進(jìn)展和道路運(yùn)送事業(yè)的日趨繁華，人們對高等級、高標(biāo)準(zhǔn)的大路交通的需求也日益增強(qiáng)，因此，全國各地的大路建設(shè)和養(yǎng)護(hù)修理事業(yè)的進(jìn)展也十分快速；新建工程已有比較豐盛的設(shè)計(jì)和施工閱歷，在此不加細(xì)說，但養(yǎng)護(hù)修理項(xiàng)目，尤其是大型橋梁的養(yǎng)護(hù)修理業(yè)務(wù)卻是近幾年才漸漸進(jìn)展壯大起來的熱門行業(yè)，其受重視的程度也越來越高。橋梁是大路交通系統(tǒng)中的重要組成部分，在大路運(yùn)送事業(yè)中有著舉足輕重的地位，一旦消失質(zhì)量問題，給國家和人民造成的損失將是巨大的。所以，主管部門都把橋梁修理養(yǎng)護(hù)工作擺在了極為重要的議事日程上來。橋連四海，路通八方，橋梁的興建與暢通，促進(jìn)了人類社會的文化和經(jīng)濟(jì)生活的繁華

2、與進(jìn)展。但是橋梁一旦發(fā)生崩塌事故，就會帶來巨大的損失和災(zāi)害。近些年，人們已經(jīng)開頭留意到了各種病害正在不同程度地侵?jǐn)_著我國正在服役的30多萬座既有橋梁。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在我國存在平安隱患和耐久性問題的橋梁約占總數(shù)的50%，個(gè)別地方甚至超過了70%，在這些橋中危橋又占20%30%，約有9597座。如何對這些既有橋梁做出正確的檢測、評估及加固，目前理論上尚沒有很好的解決主意，究其緣由，主要是對病害及其發(fā)生機(jī)理缺乏系統(tǒng)、清晰的認(rèn)識。1.橋梁病害的主要形式鋼筋混凝土橋梁的病害主要有下列幾種形式：1.1裂縫裂縫是鋼筋混凝土橋梁中最普遍、最常見的病害之一，不產(chǎn)生裂縫的橋梁幾乎沒有。而且裂縫往往是多種因素聯(lián)合作用的結(jié)

3、果。裂縫對鋼筋混凝土橋梁的危害程度不一，嚴(yán)峻的裂縫如貫通縫、網(wǎng)裂等將會嚴(yán)峻危及橋梁的平安運(yùn)行。另外裂縫往往也會引起其它病害的發(fā)生與進(jìn)展，如鋼筋銹蝕、凍融破壞等，這些病害與裂縫形成惡性循環(huán)，會對橋梁的耐久性產(chǎn)生很大的危害。1.2混凝土碳化及鋼筋銹蝕混凝土碳化及鋼筋銹蝕現(xiàn)象在鋼筋混凝土橋梁中普遍存在。當(dāng)混凝土炭化和鋼筋銹蝕程度日漸嚴(yán)峻后，橋梁必定會產(chǎn)生較多的順筋裂縫，這會造成橋梁使用平安性降低和使用壽命縮短。1.3剝蝕剝蝕是從混凝土的外觀破壞形態(tài)著眼，對混凝土橋梁結(jié)構(gòu)表面混凝土發(fā)生蜂窩麻面、露石、酥軟起皮和剝落等病害的統(tǒng)稱。按照不同的機(jī)理可分為凍融剝蝕、沖磨和空蝕、水質(zhì)侵蝕、風(fēng)化剝蝕等。1.4結(jié)構(gòu)

4、構(gòu)造的破壞在鋼筋混凝土橋梁中，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位構(gòu)造不合理、施工中存在問題或年月久遠(yuǎn)等而引起的結(jié)構(gòu)構(gòu)造老化、失穩(wěn)、變形過大等已在一定程度上影響了橋梁的平安運(yùn)行。1.5地基不勻稱沉降引起的破壞因?yàn)榈鼗粍蚍Q沉降引起的破壞對結(jié)構(gòu)的影響也比較大，如翼墻和錐坡的下沉、滑動(dòng)、開裂，毛石墩臺的貫穿縫等。2.橋梁病害機(jī)理分析2.1裂縫當(dāng)混凝土中拉應(yīng)力大于其抗拉強(qiáng)度或拉應(yīng)變大于其極限拉應(yīng)變時(shí)，混凝土?xí)a(chǎn)生裂縫。橋梁裂縫又主要有以下幾種。首先，超載裂縫。超載裂縫有可細(xì)分為：局壓裂縫：當(dāng)設(shè)計(jì)的混凝土抗壓強(qiáng)度不夠或超載使用時(shí)，在承壓應(yīng)力大部位，因?yàn)橄Ь植坷瓚?yīng)力，經(jīng)常導(dǎo)致產(chǎn)生局壓裂縫，甚至?xí)植繅核椤Ｌ卣鳎壕謮簠^(qū)消

5、失大體與壓力方向平行的多條短裂縫。彎曲裂縫：當(dāng)受拉區(qū)拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)往往消失彎曲裂縫。特征：彎矩最大截面附近從受拉區(qū)邊緣開頭消失橫向裂縫，漸漸向中和軸展；用螺紋筋時(shí)，裂縫間可見短向次裂縫。第二，網(wǎng)裂。當(dāng)混凝土消失縱橫相交的不規(guī)章裂縫時(shí)，稱為網(wǎng)裂或龜裂。主要有以下狀況：混凝土攪拌、運(yùn)送時(shí)光過長，使水分蒸發(fā)，引起混凝土澆筑時(shí)坍落度過低，使混凝土消失不規(guī)章的網(wǎng)狀裂縫。混凝土初期養(yǎng)護(hù)時(shí)，因?yàn)闈菜蛔慊虿粶?zhǔn)時(shí)或遇大風(fēng)天氣施工，混凝土表面急驟干燥，消失塑性收縮狀態(tài)，會在混凝土表面產(chǎn)生不規(guī)章裂縫，一般深度較淺。再次，鋼筋銹蝕引起的裂縫。混凝土中鋼筋發(fā)生銹蝕后，其銹蝕產(chǎn)物的體積比本來膨脹24倍，從而

6、對四周混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力。當(dāng)膨脹應(yīng)力大于混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會產(chǎn)生裂縫，這種裂縫稱為鋼銹裂縫。鋼銹裂縫一般都為沿鋼筋長度方向進(jìn)展的順筋裂縫。2.2混凝土碳化及鋼筋銹蝕混凝土碳化及鋼筋銹蝕現(xiàn)象在橋梁中比較普遍。也比較嚴(yán)峻。調(diào)查表明，當(dāng)碳化深度臨近或超過混凝土的庇護(hù)層厚度時(shí)，混凝土內(nèi)的鋼筋已銹蝕。凡裂縫多、混凝土質(zhì)量差的橋梁，其鋼筋銹蝕程度也必定嚴(yán)峻，產(chǎn)生的順筋裂縫也特殊多。隨著鋼筋銹蝕的發(fā)生，混凝土開裂、剝落，鋼筋和混凝土的粘結(jié)力就不斷喪失，鋼筋截面積就削減，承載能力下降，從而降低了結(jié)構(gòu)的平安度，結(jié)構(gòu)損壞事故就可能發(fā)生。2.3剝蝕按照不同的機(jī)理，剝蝕可分為凍融剝蝕、沖磨和空蝕、水質(zhì)侵蝕、風(fēng)化剝蝕

7、等。首先，凍融剝蝕：是指在水飽和或濕潤狀態(tài)下，因?yàn)闇囟日?fù)變化，結(jié)構(gòu)物的已硬化混凝土空隙水結(jié)凍膨脹，融解松弛，產(chǎn)生疲憊應(yīng)力，造成混凝土由表及里漸漸剝蝕的破壞現(xiàn)象。凍融剝蝕破壞會使鋼筋混凝土橋梁的墩臺、梁板、樁等鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的有效截面積減小，并誘發(fā)鋼筋銹蝕，加速老化過程，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物的承載能力和穩(wěn)定性下降。第二，沖磨和空蝕?？瘴g破壞一般表現(xiàn)為在流過的墩臺上表面局部位置消失空蝕剝蝕坑，但其它部位完好，蝕坑深度有時(shí)達(dá)幾厘米；沖磨剝蝕一般面積較大，并具有一定的繼續(xù)性。沖磨和空蝕破壞進(jìn)展到一定程度可能誘發(fā)大面積的水力沖刷破壞。再次，水質(zhì)剝蝕：包括硫酸鹽侵蝕；酸侵蝕；堿類侵蝕。最后，風(fēng)化剝蝕：這是一種普遍

8、的剝蝕現(xiàn)象，危害都不大，均為輕微剝蝕。2.4結(jié)構(gòu)構(gòu)造的破壞結(jié)構(gòu)構(gòu)造的破壞主要消失在伸縮縫和支座兩個(gè)部位：首先，伸縮縫：破壞特征為因?yàn)樵O(shè)計(jì)不當(dāng)、材料老化和施工的因素造成接縫處不平、跳車、滲漏的現(xiàn)象。第二，支座：破壞特征為因?yàn)樵O(shè)計(jì)不當(dāng)、材料老化和施工的因素造成支座偏位以至支撐不穩(wěn)、墊塊壓碎、功能喪失。甚至引起其他病害。2.5地基不勻稱沉降引起的破壞這類病害除上述因?yàn)榈鼗粍蚍Q沉降引起的橋梁墩臺的裂縫外，主要還有翼墻和錐坡的下沉、滑動(dòng)、傾斜、開裂、毛石墩臺的貫穿縫、塊石松動(dòng)等。因?yàn)楦鞣N施工緣由造成的橋頭跳車也歸納到此部分。橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，以承受作用于其上的重力和附加力；結(jié)構(gòu)各部務(wù)必具有足夠的剛度，以使其在荷載作用下不產(chǎn)生過大的撓曲和變形