空心板橋梁典型病害狀況及成因淺析

1、空心板橋梁典型病害狀況及成因淺析摘要：空心板橋梁在中、小跨徑的公路橋梁中得到了大量應(yīng)用，然而，由于施 工質(zhì)量難以得到嚴(yán)格控制、運(yùn)營(yíng)期養(yǎng)護(hù)措施不到位、車(chē)流量大和車(chē)輛超載嚴(yán)重等 問(wèn)題的發(fā)生，隨著時(shí)間的推移和病害的累積將危及橋梁和行車(chē)安全。本文針對(duì)空 心板梁橋的典型病害進(jìn)行了分析，探討了各分部病害產(chǎn)生的原因，對(duì)空心板橋梁 病害的防治措施的提供相關(guān)參考。關(guān)鍵詞：空心板橋梁；典型病害；成因分析引言常見(jiàn)的梁橋形式有：箱梁橋、T形梁橋和板梁橋，其中板梁橋由于具有構(gòu)造 簡(jiǎn)單、材料用量節(jié)省、便于施工操作、工業(yè)化程度高的優(yōu)點(diǎn)，因此，該類(lèi)橋梁普 遍應(yīng)用于中、小跨徑的公路橋梁。然而，由于施工質(zhì)量難以得到嚴(yán)格控制、運(yùn)營(yíng)

2、 期養(yǎng)護(hù)措施不到位、車(chē)流量大和車(chē)輛超載嚴(yán)重等問(wèn)題的發(fā)生，伴隨著時(shí)間的推移 和病害的堆積會(huì)危及橋梁和行車(chē)安全1。本文就空心板梁橋的典型病害進(jìn)行了分 部總結(jié)，并分析了各分部病害產(chǎn)生的原因，對(duì)確保橋梁安全和延長(zhǎng)橋梁的使用壽 命具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。一、橋面系常見(jiàn)病害及成因分析橋面系是車(chē)輛和行人能直接接觸到的部分，包括橋面鋪裝、護(hù)欄、伸縮縫、 排水系統(tǒng)等部分，這些部位一旦發(fā)生病害將有強(qiáng)烈的直觀感受。（一）橋面鋪裝橋面鋪裝的病害不僅會(huì)極大影響行車(chē)舒適性，而且病害（坑洼、裂縫等）的 存在會(huì)使空氣中二氧化碳、雨雪水進(jìn)入結(jié)構(gòu)層，從而使混凝土碳化、鋼筋腐蝕， 最終影響橋梁結(jié)構(gòu)的安全。常見(jiàn)的橋梁鋪裝層主要有水泥混凝

3、土和瀝青混凝土這兩類(lèi)。對(duì)于水泥混凝土 鋪裝層，其裂縫產(chǎn)生原因主要是施工質(zhì)量不合格、溫度差異大、橋面板產(chǎn)生較大 的撓曲應(yīng)力；而對(duì)于瀝青混凝土路面，則是瀝青老化、瀝青材料性能差，另外， 還與橋面的破損和開(kāi)裂有關(guān)2。除了開(kāi)裂，鋪裝層破損、坑洼、凸鼓是出現(xiàn)頻率 較高的病害形式，施工不善、運(yùn)營(yíng)期管養(yǎng)不良亦是不可忽略的因素。（二）欄桿各式各樣造型獨(dú)特的護(hù)欄除了美化橋梁，帶來(lái)視覺(jué)上的享受，最重要的功能 是防止失控車(chē)輛翻出橋外，在危急情況下可以有效保證生命安全。常用的橋梁護(hù) 欄根據(jù)材料可大致劃分為四種：石料護(hù)欄、金屬護(hù)欄、鋼筋砼護(hù)欄和組合護(hù)欄。 護(hù)欄存在的病害一般有：金屬護(hù)欄破損、銹蝕、缺失、撞壞；鋼筋砼護(hù)欄

4、的混凝 土破損、露筋。導(dǎo)致護(hù)欄病害的產(chǎn)生，有以下幾種可能：交通事故、養(yǎng)護(hù)不到位、欄桿長(zhǎng)期 外露受到外界腐蝕以及自然災(zāi)害的影響。（三）伸縮縫橡膠伸縮縫是空心板橋梁中常用的伸縮縫類(lèi)型。伸縮縫的狀態(tài)會(huì)在很大程度 上影響橋梁的結(jié)構(gòu)安全和行車(chē)舒適性。一旦病害發(fā)生，將引起一系列不良后果， 如行車(chē)條件惡化、產(chǎn)生噪音、對(duì)橋梁的動(dòng)荷作用加劇、出現(xiàn)漏水現(xiàn)象等，嚴(yán)重的 還會(huì)導(dǎo)致交通事故頻發(fā)和橋梁主體結(jié)構(gòu)的損壞。伸縮縫病害一般表現(xiàn)為：橡膠條 破壞損傷、膠條老化甚至開(kāi)裂剝離、縫內(nèi)填充雜物較多、縫與橋面連接處混凝土 碎裂破損等。致使伸縮縫病害的原因可能有：交通量和重型車(chē)輛較多、施工工藝或質(zhì)量不滿足相關(guān)要求、伸縮縫處出現(xiàn)低

5、溫裂縫等。（四）排水系統(tǒng)排水系統(tǒng)不通暢極易導(dǎo)致橋面積水，進(jìn)而引發(fā)交通事故，同時(shí)，積水可能順 著裂縫向混凝土內(nèi)部滲透，使鋼筋銹蝕，進(jìn)而對(duì)結(jié)構(gòu)造成不可逆轉(zhuǎn)的損害。所以 為避免積水現(xiàn)象出現(xiàn)，就要確保排水系統(tǒng)通暢，如保證橋面排水設(shè)計(jì)中縱橫坡的 設(shè)計(jì)合理性、定期鏟除縱坡方向和泄水口處多年堆積的泥土和雜物、確保泄水管 道完好且沒(méi)有堵塞。二、上部結(jié)構(gòu)常見(jiàn)病害及成因分析空心板橋梁上部結(jié)構(gòu)發(fā)生的病害類(lèi)型一般有：板產(chǎn)生縱、橫向或網(wǎng)狀裂縫， 板間鉸縫未填充砂漿。（一）板縱向裂縫據(jù)調(diào)查，縱向開(kāi)裂是板梁橋常見(jiàn)的一種病害，所以在進(jìn)行橋檢時(shí)要重點(diǎn)關(guān)注 空心板橋梁的上部承重構(gòu)件中的裂縫情況?？招陌宓目v向裂紋，其形態(tài)多呈一段

6、一段狀或一整條連續(xù)狀，有的甚至整跨通長(zhǎng)?？v向裂縫產(chǎn)生的原因多考慮為混凝土保護(hù)層厚度不滿足、溫度變化和混凝土 的收縮，同時(shí)靠近板下方區(qū)域的混凝土振搗不密實(shí)，當(dāng)有荷載作用時(shí)，此區(qū)域混 凝土受到拉力，使空心板底板產(chǎn)生縱向裂縫；此外，還可能是偏載作用引起。（二）板橫向裂縫板底橫向裂紋，這類(lèi)裂縫多分布在跨中附近，產(chǎn)生的原因可能是部分空心板 預(yù)加力不夠，使得板的抗裂性能達(dá)不到設(shè)計(jì)使用要求；也不排除是板受到荷載作 用時(shí)，跨中混凝土截面上部受壓，下部受拉，整塊板呈下?lián)蠣顟B(tài)，并產(chǎn)生彎曲應(yīng) 力，當(dāng)板底混凝土的抗拉強(qiáng)度不能抵消因彎曲下?lián)袭a(chǎn)生的拉應(yīng)力時(shí)，橫向裂縫由 此產(chǎn)生。（三）板網(wǎng)狀裂縫除了縱向裂縫和橫向裂縫，網(wǎng)狀

7、裂縫也是空心板的常見(jiàn)病害。通常網(wǎng)狀裂縫 沒(méi)有規(guī)律，出現(xiàn)的時(shí)期也各有不同。產(chǎn)生這類(lèi)病害的原因是：在混凝土澆注初期， 由于養(yǎng)護(hù)不足，或是外加劑劑量不夠準(zhǔn)確都有可能造成混凝土表面出現(xiàn)網(wǎng)狀裂縫。（四）鉸縫未填砂漿、滲水、鈣化是鉸縫的多發(fā)病害。鈣化是由于鉸縫內(nèi)部混凝土隨著 水流向外滲出并積累成柱狀形態(tài)的附著物，其產(chǎn)生原因主要是較縫內(nèi)混凝土（砂 漿）不夠緊密壓實(shí)或某些地方存在細(xì)水裂縫，再加上砂漿PH值一般超過(guò)12,為 堿性，里的氫氧化鈣與空氣中大量存在的二氧化碳發(fā)生反應(yīng)，生成產(chǎn)物碳酸鈣， 碳酸鈣隨著水流向鉸縫表面滲，經(jīng)多年積累形成柱狀附著物。（五）支座支座是梁橋的重要組成部分，它作為處于橋梁中間的傳力構(gòu)件

8、，向墩臺(tái)傳遞 各種類(lèi)型的上部結(jié)構(gòu)載荷。支座長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)產(chǎn)生一些病害，亦會(huì)對(duì)橋梁的上、 下部結(jié)構(gòu)造成不利影響。橋梁支座根據(jù)制作材料的不同可劃分為鋼支座和橡膠支 座。銹蝕、支座螺栓斷裂松動(dòng)脫落、銷(xiāo)釘剪斷、墊板翹曲斷裂是鋼支座的多發(fā)病 害，橡膠支座病害主要表現(xiàn)為橡膠老化、開(kāi)裂、脫空、變形、偏位及墊石開(kāi)裂破 損。其病害機(jī)理分析為：支座邊緣距離不夠；支座的支承墊石強(qiáng)度不足；未能及 時(shí)管養(yǎng)；此外，橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)的不均勻沉降、歪斜和位移，以及上部結(jié)構(gòu)的位移 等因素也會(huì)對(duì)支座的正常使用造成不良影響。三、下部結(jié)構(gòu)常見(jiàn)病害及成因分析板梁橋下部結(jié)構(gòu)一般包括蓋梁、墩臺(tái)和墩臺(tái)基礎(chǔ)。下部結(jié)構(gòu)的病害既與上部結(jié)構(gòu)的受力及形式有

9、關(guān)，又與橋位所處地質(zhì)條件有關(guān)3。（一）蓋梁蓋梁有支承和傳力的作用，由于蓋梁上是支座，故它承受的力主要是支座傳 遞過(guò)來(lái)的集中荷載。作為受彎構(gòu)件，在恒載和活載作用下蓋梁各個(gè)截面會(huì)相應(yīng)產(chǎn) 生彎矩和剪力，而橋墩處的蓋梁頂部、蓋梁跨中上部有支座處和蓋梁懸臂端一般 內(nèi)力較大，導(dǎo)致這些地方頻繁出現(xiàn)裂縫。此外，蓋梁上方常伴隨著橋梁伸縮縫一 起出現(xiàn)，只要伸縮縫出現(xiàn)漏水等病害，蓋梁也不可避免地出現(xiàn)侵蝕現(xiàn)象。（二）墩臺(tái)橋墩和橋臺(tái)位于橋梁上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)之間，影響著橋跨上部結(jié)構(gòu)在平面上和 高程上的位置，起著重要的傳力作用，并關(guān)系著上部結(jié)構(gòu)的安全和橋梁的穩(wěn)定。橋臺(tái)除了具有傳遞荷載的功能外，橋臺(tái)還可以穩(wěn)定和保護(hù)橋頭路基，有

10、效抵抗臺(tái) 后土壓力，使兩側(cè)線路得以平緩連接。橋臺(tái)常見(jiàn)致命病害及成因：（1）橋臺(tái)變位、傾斜。長(zhǎng)期泡水，會(huì)削弱基底土體特性，從而降低摩阻力和 臺(tái)后填土的穩(wěn)定性，產(chǎn)生水平荷載，嚴(yán)重時(shí)就會(huì)導(dǎo)致橋臺(tái)發(fā)生水平位移；橋臺(tái)傾 斜通常是由橋臺(tái)背后土壓力過(guò)大或基礎(chǔ)土層處理不當(dāng)，在積水侵蝕的影響下，基 礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降所致。（2）橋臺(tái)開(kāi)裂。橋臺(tái)裂縫一般有豎向裂縫、橫向裂縫、和斜裂縫這三種形態(tài)。 第一種裂縫通常由混凝土收縮、氣溫變化或基礎(chǔ)不均勻沉降導(dǎo)致；第二種裂縫一 般為施工時(shí)混凝土分段澆筑所形成，亦或是水平荷載（如臺(tái)后土壓力）引起；最 后一種裂縫多由橋臺(tái)基礎(chǔ)不均勻沉降和沖擊荷載（如橋頭跳車(chē)）所致，同樣的， 也與臺(tái)后

11、土壓力有關(guān)。橋墩跨越江河的橋梁，其橋墩多置于水中，常直接遭受洪水和泥石流的沖擊，冰 塊和飄浮物的撞擊，對(duì)其耐久性和橋梁的穩(wěn)定性影響極大。橋墩常見(jiàn)致命病害及 成因：（1）墩柱傾斜、變位。此種病害較少見(jiàn)，但一經(jīng)出現(xiàn)就嚴(yán)重威脅橋梁安全， 病害產(chǎn)生原由可能是自然災(zāi)害（地震作用、洪水等）或車(chē)輛、船舶、漂浮物等外 力撞擊等造成。（2）墩柱裂縫。墩身水平裂縫：施工分層、基礎(chǔ)變位、鋼筋銹脹且保護(hù)層較 薄弱時(shí)混凝土崩開(kāi)所致；墩柱沒(méi)有及時(shí)得到養(yǎng)護(hù)，混凝土干縮或大體積混凝土溫 度力作用下就易形成網(wǎng)狀裂縫。基礎(chǔ)橋梁基礎(chǔ)多見(jiàn)擴(kuò)大基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)。橋梁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的病害主要表現(xiàn)為沉降或不 均勻沉降、滑移和傾覆、剝落露筋、沖刷或淘

12、空，若是樁基的話還可能發(fā)生樁喪 失穩(wěn)定性或斷裂的情況?；A(chǔ)一旦出現(xiàn)病害首先影響的就是墩臺(tái)，進(jìn)而影響上部 承重構(gòu)件。（1）沉降和不均勻沉降。由于基礎(chǔ)長(zhǎng)期泡水、地基土軟化或軟弱地基處理措 施不到位，當(dāng)基礎(chǔ)排水固結(jié)后，在自重、上部荷載及汽車(chē)荷載作用下可能下沉。 擴(kuò)大基礎(chǔ)兩端或相鄰樁基的承載力存在較大差異或基底存在軟弱層，就易引起基 礎(chǔ)不均勻沉降，甚至嚴(yán)重歪斜。（2）滑移和傾覆。長(zhǎng)期浸泡在積水中會(huì)削弱地基的土壤特性，當(dāng)基底摩擦系 數(shù)減小時(shí)，在水平荷載推動(dòng)作用下發(fā)生變位；若基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降或墩柱基底 部分土體被淘空，基礎(chǔ)的傾覆力矩可能會(huì)超過(guò)抗傾覆力矩，在自重和上部荷載影響下，即發(fā)生基礎(chǔ)傾覆。沖刷或淘空

13、。由于橋臺(tái)背面的不合規(guī)回填、汛期洪水沖刷等原因，導(dǎo)致 基底部分土體被卷走。樁喪失穩(wěn)定性、斷裂。樁基穩(wěn)定性喪失與樁斷裂原因大致差不多，都主 要是由于水流的沖刷帶走一部分浮土，使樁裸露在外，或者是水降低了土體的力 學(xué)特性參數(shù)使其橫向抗力不足導(dǎo)致樁的計(jì)算長(zhǎng)度增加造成的。四、其他病害除了上述病害外，混凝土的質(zhì)量和環(huán)境對(duì)橋梁的影響也不可小覷。如混凝土 蜂窩麻面、孔洞、露筋、剝落、游離石灰、夾層，混凝土碳化、鋼筋銹蝕等病害。造成上述這些病害可能是混凝土在攪拌過(guò)程中沒(méi)有充分拌合，導(dǎo)致混凝土拌 合料離析，從而降低了表層混凝士的質(zhì)量，也可能是施工過(guò)程中振搗不夠密實(shí)， 新舊混凝土的銜接不緊密或銜接時(shí)沒(méi)有采取增大結(jié)

14、合面咬合力(膠結(jié)力)的措施， 長(zhǎng)期水蝕所致，或預(yù)制構(gòu)件在制模拆模過(guò)程中操作不當(dāng)且沒(méi)有彌補(bǔ)措施，或者在 運(yùn)輸和安裝過(guò)程中受到碰撞，亦或是養(yǎng)護(hù)不及時(shí)不充分都會(huì)導(dǎo)致這一系列病害?；炷辆哂懈邏A度的環(huán)境，在這種環(huán)境下，鋼筋表面會(huì)形成一層鈍化膜以提 高鋼筋的耐腐性，但空氣中存在的二氧化碳和水蒸氣仍有可能從混凝土表面的孔 隙中進(jìn)去，從而漸漸減弱混凝土的堿度并大大降低該膜對(duì)鋼筋的保護(hù)，最終鋼筋 銹蝕。五、結(jié)語(yǔ)實(shí)際情況中，橋梁結(jié)構(gòu)的許多病害并非是某一單一原因?qū)е?，而是多重因?共同作用而成。在病害產(chǎn)生后如何補(bǔ)救都不如做好預(yù)防措施使病害不出現(xiàn)或延長(zhǎng) 出現(xiàn)。首先，材料一定要達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求；其次，設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)任 一環(huán)節(jié)都不可忽視，設(shè)計(jì)合理合規(guī)、施工質(zhì)量達(dá)標(biāo)、養(yǎng)護(hù)及時(shí)到位是保證橋