桥梁下部结构病害成因分析及防治措施胡志扬

1、高速公路梁桥下部结构病害成因分析及防治措施胡志扬1 许宝玲1 解占涛2（1.天津市市政工程研究院，天津，300073；2.河北广通路桥工程有限公司，邯郸，056000）摘 要：为了解决高速公路梁桥下部结构在长期运营过程中出现的病害，本文针对高速公路梁桥下部结构常出现的病害进行了系统总结，并对各种病害的成因进行了认真分析，最后提出了相应的防治措施。对今后简支板梁桥病害的分析和防治工作具有一定的借鉴意义。关键词：高速公路；梁桥下部结构；病害；成因分析；防治措施1 前言高速公路桥梁具有车速快、车流量大、重载交通较多等特点，车辆对桥梁的冲击力大、破坏性强；几乎所有的高速公路都是交通要道，一旦封闭桥梁，

2、轻则造成严重堵车，重则造成周围地区交通陷入瘫痪状态。这些特点给桥梁的定期检查和养护维护造成了困难。桥梁下部结构作为桥梁的直接承载构件，对保证桥梁的安全运营起着至关重要的作用，因此，总结高速公路桥梁下部结构的病害特征对桥梁的养护、维修和加固都具有重要意义。过内专家对桥梁下部结构的研究已经比较多，也取得了相应研究成果1-3。本文通过对多座桥梁的定期检查，总结了各种形式桥梁的病害特征，分析了病害原因，并针对高速公路桥梁的病害从设计、施工、使用和养护等方面提出了对策。2 病害原因分析2.1支座桥梁支座的作用是将桥上荷载传递到盖梁或桥墩的构件，同时还可以通过其剪切变形适应梁体的伸缩位移。目前桥梁大都采用

3、橡胶支座，其主要病害表现为：支座脱空、丢失、剪切变形过大、开裂破裂和安装不当。（1）支座脱空、丢失支座脱空丢失主要发生在板梁结构桥，由于每片板梁共有4个支座，要支座均匀受力必须4个支座同在一个平面。支座脱空必然引起相邻支座受力增加导致使用寿命缩短，同时也使板梁发生扭转现象，形成不利的受力状态。与支座脱空相比，支座丢失危害更大。支座病害情况如图1和图2所示。图1 支座丢失情况图 图2 支座完全脱空情况图原因分析：简支板梁桥的支座使用数量较多，要对每一片板梁的4个支座的标高准确测量才能保证安装准确，对施工精度要求高。由于不易控制，施工过程中常常会产生标高误差，进而导致板梁桥支座出现不同程度的脱空。

4、（2）剪切变形过大、开裂破坏除传递竖向荷载外，支座还通过纵向变形和滑动来适应温度引起梁体长度变化的作用。研究发现，部分橡胶支座在横向也出现角度较大的剪切变形，如图3所示；也有支座橡胶开裂破坏，钢板外露，如图4所示。支座变形过大表明其剪应力也就越大，长期处于高应力状态下会大大缩短支座的使用寿命。图3 支座剪切变形情况图 图4 支座开裂情况图病因分析：粘结橡胶支座与支座垫石的环氧树脂砂浆在吊装上部结构时尚未凝固，或在对梁进行横向纠偏、定位时使支座产生位移或剪切变形。当变形到达一定程度，钢板与橡胶片分开，而老化作用逐渐使橡胶片开裂导致钢板外露，至此支座已完全破坏，需要立即更换。2.2 盖梁盖梁在桥梁

5、中也起着非常重要的支撑和荷载传递作用，将支座的荷载传给桥墩。混凝土盖梁病害主要形式：混凝土剥落露筋、抗震挡块挤压开裂、盖梁开裂、漏筋等。（1）混凝土剥落露筋盖梁位于伸缩缝或桥面连续缝位置处均是易受桥面渗水作用的部位，简支板梁桥盖梁处渗水比例达30以上，干湿循环将引起盖梁混凝土冻融破坏钢筋锈胀，渗水引起盖梁混凝土剥落钢筋锈蚀的状况如图5和图6所示。图5 盖梁渗水情况图 图6 盖梁混凝土剥落露筋情况图（2）抗震挡块挤压开裂为限制梁体横向位移，梁的支座两侧均设有抗震挡。由于施工尺寸不准确，特别是梁板端横隔板与抗震挡块的可调空间有限，导致吊梁时将抗震挡挤压开裂，如图7所示。当抗震挡块和梁间预留空隙不够

6、时，行车荷载作用下的少量横向位移或变形也可能将抗震挡挤压破坏。图7 抗震挡块挤压破坏情况图 图8 盖梁开裂情况图 （3）盖梁开裂、漏筋随着重载交通量的不断增多，当盖梁承受的竖向荷载超过设计允许值时，盖梁就会产生裂缝，如果盖梁上面有渗水现象发生，水流进入裂缝后，会进一步加速裂缝的开展。当裂缝发展到钢筋时，由于水的存在，会造成钢筋的锈蚀，钢筋锈蚀后体积变大，会将钢筋混凝土保护层涨裂，使混凝土脱落，造成漏筋现象的发生。盖梁开裂如图8所示。2.3桥墩桥墩作为桥梁的主要承重构件，起着至关重要的作用。桥墩病害情况可分为开裂、钢筋锈蚀、墩身混凝土脱落、漏筋、墩顶混凝土破损等。（1）裂缝墩身混凝土产生裂缝原因

7、有以下几点：一是由于混凝土浇筑施工完成以后，没进行及时养护，造成混凝土产生收缩裂缝；二是由于上部传递的竖向荷载大于墩身所能承受的荷载，产生结构裂缝。（2）钢筋锈蚀当桥墩出现裂缝以后，当水进入裂缝后，冻胀作用会造成裂缝的进一步开展，当裂缝发展到钢筋以后，钢筋在会在水的作用下发生锈蚀。（3）混凝土脱落、漏筋钢筋锈蚀后体积变大，会将钢筋混凝土保护层涨裂，使混凝土脱落，造成漏筋现象发生。（4）墩顶混凝土破损墩顶混凝土破损是因为支座尺寸过小，造成对墩顶的压强较大，剪切作用较强，加上重载交通的影响，会导致墩顶混凝土破损。2.4桥台桥梁病害情况也可分为开裂、钢筋锈蚀、台身混凝土脱落、漏筋、渗水等。（1）开裂

8、桥台开裂的原因较复杂，当桥台横向较长时，如果桥台的沉降缝设置不合理，就会因为地基不均匀沉降而造成桥台开裂；另外，重载交通也是造成桥台开裂的一个重要原因，特别是桥台的高度较大，桥台整体刚度较小时，更容易产生裂缝。（2）钢筋锈蚀当桥台出现裂缝以后，当水进入裂缝后，冻胀作用会造成裂缝的进一步开展，当裂缝发展到钢筋以后，钢筋在会在水的作用下发生锈蚀。（3）混凝土脱落、漏筋钢筋锈蚀后体积变大，会将钢筋混凝土保护层涨裂，使混凝土脱落，造成漏筋现象发生。（4）渗水桥台渗水是由于桥台顶部的伸缩缝的橡胶止水带破损，造成雨水沿伸缩缝流到桥台上，另外，排水管破损也会造成桥台渗水。2.5 墩台基础墩台基础的病害主要为

9、基础冲刷，造成基础冲刷一方面是桥梁设计前野外勘察工作不充分，桥位选择有误而造成的；另一方面是由于设计时没有充分估计河流的流量，造成基础埋设较浅，位于冲刷线以上。3 病害防治措施引起桥梁病害的因素较多，涉及到设计、施工、使用和管理养护等各方面，而且因为桥梁的结构类型、跨度、环境和使用条件不同而各不相同。要减少病害的发生，就必须从上述各方面入手，有针对性地采取对策。3.1设计方面在设计时应投入充足的精力，对很多关键问题进行细致研究，为解决桥梁病害打下基础。一方面要保证结构设计合理，对结构体系进行仔细的研究和优化，细化结构细节构造，提高材质要求。另一方面完善计算和设计，设计恰当取用安全系数，进行有限

10、元分析时合理设置结构边界条件和传力路径，充分考虑施工方法、顺序和施工荷载等对结构成桥性能的影响。 3.2施工方面合理选用水泥、砂子、石子等建筑材料，对不合格的原材料坚决拒之门外；优化混凝土配合比，使混凝土满足强度和耐久性要求；提高施工质量，对施工人员进行专业化培训，杜绝在施工工程中出现野蛮施工的现象；加强混凝土后期养护，保证混凝土强度随着龄期的增加而不断提高。3.3使用方面加强对车辆超载现象的控制，坚决从源头抓起，拒绝超载车辆上路、上桥，保证桥梁的安全运营。3.4养护方面加强日常养护工作，严格按照规范4的规定进行日常检查和养护，及时发现问题，及时解决问题。对不可避免而产生的病害，应对桥梁病害采取合理的方法进行整治或维修加固。4 结论根据以上分析可以得出如下结论：1 完善设计理论和计算方法，提高设计水平；2 严格按照设计要求进行施工，提高施工质量；3 加强对已建桥梁的后期养护工作，及时发现问题，及时解决问题；4 严格控制超载车辆，加强交通管理。参考文献1 李全怀. 高速公路桥梁病害的防治J.中国公