混凝土橋梁常見病害分析及防治

1、混凝土橋梁常見病害分析及防治1、引言混凝土橋梁在使用中存在一些常見病害，如鋼筋腐蝕、橋面裂縫、伸縮縫破損等，這些病害嚴(yán)峻影響了橋梁的使用性能，如不準(zhǔn)時(shí)修補(bǔ)和維護(hù)，會造成主體結(jié)構(gòu)的破壞。如何做出正確的檢查，把握確切的病害狀況，準(zhǔn)時(shí)制定出合理、經(jīng)濟(jì)的防護(hù)修理方案，截至目前理論上尚沒有很好的解決主意，究其緣由，主要是對病害缺乏系統(tǒng)、清晰的認(rèn)識。橋梁結(jié)構(gòu)不行避開的會消失損傷和病害，因此，務(wù)必加強(qiáng)病害的預(yù)防。詳細(xì)來說，一是加強(qiáng)常常性的養(yǎng)護(hù)修理，建立起日常檢查機(jī)制，以保證橋梁運(yùn)營平安，防止病害的擴(kuò)展。二是定期對橋梁舉行體檢，對橋梁結(jié)構(gòu)舉行運(yùn)營潛力評估。三是貫徹執(zhí)行預(yù)防為主的原則。對橋梁病害舉行預(yù)防處理，首

2、先要舉行橋梁檢查，須要時(shí)還需舉行橋梁荷載實(shí)驗(yàn)，以把握結(jié)構(gòu)的技術(shù)情況和平安狀態(tài)，分析病害的緣由及嚴(yán)峻程度，以便從平安、經(jīng)濟(jì)、適用等方面綜合考慮是否舉行修理加固。對可以舉行修理加固的橋梁，也應(yīng)區(qū)別狀況，分析病害緣由，實(shí)行相應(yīng)的處治措施。因此，正確分析橋梁病害成因，把握不同類型橋梁、不同病害的特點(diǎn)，針對詳細(xì)問題快速簡捷地制定相應(yīng)對策，具有較大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會效益。通過對加固后的泉州大橋、省道306線內(nèi)格特大橋、東山大橋、東關(guān)大橋的運(yùn)營狀況來看，加固效果是很勝利的,同時(shí)也總結(jié)了一些混凝土橋梁的病害和防治措施。2、橋梁病害成因分析中小跨徑混凝土橋梁存在的一些常見病害有：鋼筋銹蝕、伸縮縫破壞、橋面裂縫和支

3、座破壞等。（1）銹蝕病害。鋼筋銹蝕是影響橋梁結(jié)構(gòu)壽命和平安的一個(gè)重要因素。鋼筋銹蝕主要是發(fā)生了電化學(xué)反應(yīng)。鋼筋表面致密的氧化膜可使鋼筋免受銹蝕。氧化膜的破壞直接導(dǎo)致了銹蝕的發(fā)生?；炷恋奶蓟⒋髿馕廴疽约盎炷吝^高的cl-含量都使得混凝土中pH值下降，鋼筋表面氧化膜處于酸性環(huán)境中，漸漸被腐蝕，這樣氧化膜便被破壞了。我國許多地區(qū)，因工業(yè)污染形成的酸雨普遍存在，為橋梁中鋼筋的銹蝕供應(yīng)了合適的外部環(huán)境。同時(shí)，冬季普遍采用撒鹽的方法防止橋面冰凍，富含cl-的鹽水滲入混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)，大大加速了鋼筋的銹蝕。鋼筋發(fā)生銹蝕時(shí)，銹蝕部分的體積可膨脹至原體積的10倍以上，從而對四周混凝土形成擠壓，造成混凝土開裂、剝

4、落，使截面有效尺寸減小，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載力下降。銹蝕的直接后果是鋼筋截面積減小，對于以鋼筋作為抗拉材料的混凝土橋梁來說，截面積的減小會直接影響結(jié)構(gòu)的抗彎能力。鋼筋銹蝕還會降低混凝土對鋼筋的握裹力。銹蝕物外流，在結(jié)構(gòu)表面形成銹跡，影響結(jié)構(gòu)美觀。由此可見，鋼筋銹蝕對橋梁結(jié)構(gòu)的危害非常嚴(yán)峻，有時(shí)甚至是致命的。（2）凍融病害。凍融現(xiàn)象也是造成橋梁病害，影響橋梁結(jié)構(gòu)承載能力和壽命的主要緣由之一。西部地區(qū)受天氣影響極易產(chǎn)生凍融現(xiàn)象，長期反復(fù)作用易造成結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。有些橋梁舉行了加固處理，新澆混凝土和后補(bǔ)混凝土結(jié)合不好，易產(chǎn)生裂縫，而凍融作用又加劇了這種作用。凍融病害主要是以下幾方面引起：一是自然因素的影響；二

5、是橋梁本身混凝土的施工質(zhì)量不高，排水設(shè)施存在缺陷；三是后期養(yǎng)護(hù)薄弱。（3）伸縮縫病害。據(jù)目前的調(diào)查和研究表明3,4，伸縮縫病害消失的緣由有以下幾個(gè)方面：因?yàn)樵O(shè)計(jì)不周引起的伸縮縫損壞。橋面采用了搭接角鋼夾橡膠條式簡易伸縮縫裝置系統(tǒng)，縫頂與現(xiàn)澆橋面混凝土同高，上鋪瀝青混凝土。因?yàn)樵O(shè)計(jì)中著重強(qiáng)調(diào)了解決橋面在伸縮縫處的平整度問題，忽視了橋面混凝土與橋面板的同步伸縮，因此，通車后，瀝青混凝土表面沿縫消失不規(guī)章開裂，冬季加寬，夏季拱起。在車輛荷載的長期作用下，橋面鋪裝層(或路面表層)由縫處向里漸漸剪壞，消失啃邊或大范圍的坑槽，給日后修補(bǔ)帶來了更大的困難。因?yàn)檫x型不當(dāng)引起的伸縮縫損壞。因?yàn)闃蚨张_施工及梁(板

6、)預(yù)制尺寸導(dǎo)致實(shí)際板端預(yù)留間隙與設(shè)計(jì)間隙懸殊而引起伸縮縫損壞。設(shè)計(jì)與實(shí)際伸縮量不符引起的伸縮縫破壞。這樣導(dǎo)致在伸縮縫處夏季消失瀝青橋面拱起，冬季消失瀝青混凝土橋面沿縫嚴(yán)峻開裂的現(xiàn)象。板式橡膠伸縮縫因?yàn)槭┕ふ`差或橡膠板破壞引起的伸縮縫處嚴(yán)峻跳車。板式橡膠伸縮縫或鋼板伸縮縫因?yàn)樯炜s裝置混凝土施工先于兩端瀝青混凝土路面面層而引起伸縮縫尾端跳車。反開槽法施工操作不仔細(xì)引起伸縮縫處跳車。目前運(yùn)用反開槽法施工修筑的伸縮裝置有毛勒縫或暗式伸縮縫等。反開槽法施工雖然從理論上解決了伸縮縫端頭跳車的問題，但若施工時(shí)操作不當(dāng)，車輛通過時(shí)仍有顯然的反映。材料選用不當(dāng)引起的伸縮縫損壞。導(dǎo)致伸縮縫消失損壞的緣由許多，因?yàn)?/p>

7、伸縮縫受力復(fù)雜，有產(chǎn)品本身問題，也有設(shè)計(jì)和施工的問題。從設(shè)計(jì)上看，設(shè)計(jì)工程師在伸縮縫設(shè)計(jì)過程中只注重計(jì)算橋梁的伸縮量，并以此舉行選型。而往往對產(chǎn)品的性能了解不全面，忽略了產(chǎn)品的相應(yīng)技術(shù)要求，諸如過渡段混凝土的長度、厚度、標(biāo)高、預(yù)埋件的位置及深度，而且也沒有在設(shè)計(jì)圖上標(biāo)注清晰。這其中許多問題要等產(chǎn)品運(yùn)到工地安裝甚至安裝后才干發(fā)覺，但為時(shí)已晚。從施工上看，伸縮縫安裝是橋梁施工的最后幾道工序之一，為了趕進(jìn)度，施工粗心，不按安裝程序要求施工。另外，安裝后混凝土沒有達(dá)到強(qiáng)度就提前開放交通也是造成伸縮縫損壞的緣由，由于此時(shí)過渡段的錨固混凝土早已產(chǎn)生早期損傷。（4）橋面鋪裝病害。橋面鋪裝病害，包括不規(guī)章的網(wǎng)

8、狀裂縫，較規(guī)章的縱向、橫向裂縫以及較嚴(yán)峻的破碎等病害。這不僅增強(qiáng)了修理費(fèi)用，甚至導(dǎo)致大面積翻修。同時(shí)，橋面鋪裝直接承受高速行車的沖擊、剪切與磨耗，并直接承受氣候的影響，日曬升溫、日落降溫，并與主梁(板)存在一定的變化差異。所以橋面鋪裝的受力不僅定性分析困難，尤其難以定量計(jì)算。橋面鋪裝層的受力復(fù)雜，病害時(shí)有發(fā)生。因此，對橋面鋪裝層的設(shè)計(jì)和施工均應(yīng)予以足夠的重視，以預(yù)防病害的發(fā)生。橋面下沉、欄桿及人行道系損壞等病害，主要是因?yàn)槿狈︷B(yǎng)護(hù)造成的。養(yǎng)護(hù)部門對橋梁養(yǎng)護(hù)不夠重視，造成橋梁長期失養(yǎng)，外觀損壞嚴(yán)峻，排水不暢，而橋面鋪裝過去又多為泥結(jié)碎石結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度低、防水性能差，橋面水簡單滲入結(jié)構(gòu)。同時(shí)結(jié)構(gòu)的膨脹

9、變形也會影響橋面鋪裝。整體式板橋的板寬較大，在荷載作用下，除板的縱向發(fā)生彎曲外，橫向也會發(fā)生彎曲。橫向分布鋼筋沒有達(dá)到規(guī)定的用量，是造成橋面板受拉側(cè)消失縱向裂縫的緣由，橫向配筋不能滿意正常使用荷載的要求，導(dǎo)致其無法限制縱向裂縫的寬度。（5）其他病害。裂縫是橋梁中一種較為普遍的病害。調(diào)查研究表明，橋梁結(jié)構(gòu)還有其他病害，如：支座病害、混凝土庇護(hù)層不足、失效、疏松、脹鼓、裂紋甚至脫落；混凝土碳化速度快，碳化深度已達(dá)到鋼筋表面；橋面排水不暢，防水層無庇護(hù)層，損壞嚴(yán)峻，泄水管質(zhì)量不過關(guān)，施工質(zhì)量差，混凝土庇護(hù)層厚度的變異性很大；混凝土收縮裂縫、橋面板自然磨耗、材料的老化、大型車輛超載嚴(yán)峻、冬季融雪時(shí)化學(xué)

10、藥劑的滲入、建橋時(shí)施工質(zhì)量等諸多影響因素，也是加劇橋梁病害的重要緣由。3、對策分析泉州大橋加固中，鑒于靜載實(shí)驗(yàn)過程中沒有發(fā)覺拱肋控制截面有新的裂縫發(fā)生，且原有裂縫未見進(jìn)一步進(jìn)展，實(shí)驗(yàn)后一年來拱肋、承臺等開裂部位裂縫沒有顯然進(jìn)展和增寬也表明在正常使用情況下，裂縫已經(jīng)基本穩(wěn)定，不會危及橋梁的正常使用。因此，對拱肋和承臺的裂縫用環(huán)氧砂漿舉行封閉處理，同時(shí)外包碳纖維布舉行補(bǔ)強(qiáng)加固，一般應(yīng)包兩層外包碳纖維布，裂縫每側(cè)碳纖維布寬度不少于150mm,且構(gòu)造滿意相應(yīng)碳纖維布加固技術(shù)規(guī)程的要求。因橋面鋪裝層剝落、破損比較嚴(yán)峻，所以所有鑿除重新設(shè)置鋼筋網(wǎng)和澆筑砼，并把本來39條伸縮縫削減到15條。在省道306線東

11、山大橋加固中，因該橋上部結(jié)構(gòu)大部份橫系梁消失裂縫，已經(jīng)影響結(jié)構(gòu)橫向聯(lián)系，設(shè)計(jì)施工中不僅加大了橫系梁斷面尺寸，而且增設(shè)5道橫系梁，在主肋側(cè)面及主拱底粘貼鋼板，考慮鋼板與主肋共同受力。對于鋼筋銹蝕問題，在消失銹蝕的區(qū)域，修復(fù)時(shí)，首先要清除全部銹蝕區(qū)域的混凝土，然后對鋼筋采用噴砂法和超高壓水槍舉行噴射除銹處理，倘若鋼筋嚴(yán)峻銹蝕，應(yīng)按照驗(yàn)算結(jié)果決定修復(fù)部位并增強(qiáng)鋼筋數(shù)量，以確保鋼筋含筋率，然后澆注高強(qiáng)混凝土。當(dāng)混凝土層較薄無法立模施工時(shí)，可采用噴射混凝土澆注。同時(shí)，還可以采用物理方法防銹：如鋼筋表面增強(qiáng)環(huán)氧樹脂涂層。良好的涂層能有效防止鋼筋銹蝕，大大延伸結(jié)構(gòu)使用壽命。據(jù)有關(guān)調(diào)查資料評估，使用環(huán)氧樹脂涂

12、層鋼筋可使橋梁壽命延伸10年以上。另外，在常常接觸水的表面增強(qiáng)環(huán)氧樹脂或其他高分子材料作為防水層，改善表面防水，也可以達(dá)到防銹蝕的效果。在中小跨徑橋梁中，采用無縫橋梁可以避開消失伸縮縫病害。對于橋面鋪裝病害，可采用冷軋帶肋鋼筋和鋼纖維混凝土材料防護(hù)。冷軋帶肋鋼筋與平凡鋼筋相比，設(shè)計(jì)強(qiáng)度大幅度提高，與混凝土粘結(jié)握裹力強(qiáng)。同時(shí)，冷軋帶肋鋼筋網(wǎng)有良好的整體剛度，不易變形，在橋面混凝土施工時(shí)不會消失局部鋼筋網(wǎng)陷落的狀況。而采用鋼纖維混凝土這一新型高強(qiáng)復(fù)合材料對橋面舉行維修、補(bǔ)強(qiáng)，既可提高橋面的抗裂性、耐磨性、耐久性，又可延伸橋梁的使用壽命和削減修理，此外，早期強(qiáng)度高，可提前通車，具有顯然的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益

13、和社會效益，有著很好的進(jìn)展前景。4、結(jié)論和建議針對混凝土橋梁的實(shí)際狀況，可通過對橋梁鋼筋銹蝕、支座、伸縮縫和橋面鋪裝等病害的調(diào)查與分析，結(jié)合有關(guān)工程舉行實(shí)驗(yàn)研究，提出防止病害的設(shè)計(jì)方法，以求徹底解決混凝土橋梁的病害問題。詳細(xì)實(shí)施過程如下：（1）在廣泛調(diào)查典型地區(qū)混凝土橋梁已存在的各類病害的基礎(chǔ)上，對各類病害問題舉行分類分析，評估它們對結(jié)構(gòu)的影響。（2）抉擇若干已消失典型性和普遍性病害問題的橋梁，同具有相同或類似規(guī)模而未發(fā)覺問題的橋梁舉行對照，結(jié)合設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)信息考察病害產(chǎn)生的緣由，分析各種影響因素及其作用機(jī)理和進(jìn)展邏輯。（3）參考目前維護(hù)橋梁的工程實(shí)踐，研究防病害的對策，提出減小和消退已有病害的處理方法以及防止病害產(chǎn)生的構(gòu)造措施和施工要求，并在防病害設(shè)計(jì)方面舉行探討和研究。（4）將研究成績用于依托工程上，檢驗(yàn)其效果，并不斷完美。（5）歸納各類病害的成因和改造方法，以及防止病害的設(shè)計(jì)要點(diǎn)和施工方法，形成防病害信息系統(tǒng)，總結(jié)各種處理方法的優(yōu)缺點(diǎn)和適應(yīng)范圍