桥各类桥型病害原因及处置办法

第一章梁式桥裂缝分析随着时间的推移，交通量不断增大，目前相当数量的公路桥梁，常常由于外界环境的变化、承受活载增长等原因造成相当数量的桥梁存在老化、破损等病害情况，导致桥梁承载能力不足。而裂缝又是桥梁病害最常见的一种形式，其诱发原因复杂多变，要钊一对病根对症下药，就必须对裂缝病害的成因做认真分析，才能有钊一对地提出防止裂缝和加固桥梁，提高桥梁承载力的措施、本文针对一种常见的桥型一梁式桥常见的几种裂缝的表现形式，就其成因进行了相对系统的分析，以为便为设计、施工找出控制这此裂缝的可行办法，达到防范于未然的作用。1.1梁式桥常见裂缝的表现形式1.1.1桥梁裂缝的分类桥梁裂缝按其表现形式可以分为以下三种：（1） 贯穿裂缝:结构分离，不再保持整体性，危害最大。（2） 深层裂缝:裂缝延伸到深层，危害着结构的整体性，危害严重。（3） 表面裂缝:结构表面浅层，龟纹状裂缝、竖向裂缝、水平裂缝、十缩裂缝等。1.2梁式桥常见裂缝的其体表现形式⑴弯曲裂缝如图1所示的梁板结构裂缝图，梁的弯拉区产生的是弯曲裂缝，主要表现形式为从梁底向上开裂，垂直于主筋。这种裂缝在受荷时，已有裂缝的长度会缓慢地延长，裂缝也会变宽，同时，又会出现新的裂缝;卸载时，裂缝一般恢复原状，这样的裂缝是属于弹性范围的裂缝，性质比较稳定，但是，有个别裂缝为深层裂缝，也有部分贯穿裂缝。（2）剪切裂缝如图1所示，在梁的剪拉区产生的斜裂缝，发生在支座与1/4跨径之间.与梁轴间的夹角一般为45-600的夹角、这种裂缝宽度不会很大，但是易与受拉区裂缝相连。(3)梁板结构主筋部分的水平纵向裂缝在主筋位置附近，沿着主筋的延伸为一向，会出现水平纵向裂缝，一般长度可达半跨，宽度较大。这种裂缝产生原因较复杂，或是混凝上先开裂，继而钢筋锈蚀;或是钢筋锈蚀膨胀引起混凝上开裂，与施工质量，保护层厚度混凝上添加剂等有关。(4)混凝上梁上的网状裂缝混凝上梁上有时会产生网状裂缝，这种裂缝在车辆荷载下长度和宽度变化一般较小，一般是由于混凝上内外所受外界不均匀的非荷载作用所致。⑸支座处裂缝在简支梁支座的垫板处的梁体上，支座垫板与混凝上的交界处，往往会发生两条大的斜裂缝，主要原因是桥墩发生不均匀沉降、歪斜;局部混凝上承压不够;支座倾斜或者活动支座失灵。1.2梁式桥裂缝产生的原因分析梁式桥裂缝产生的原因归根结底可以分为内因和外因、内因主要有：构件的材料质量缺陷，截面尺寸设计不足、施工、设计缺陷、养护失误等。外因主要归结为:结构超载、位移约束、温度、收缩、徐变影响、灾害损坏影响等。2.1混凝上结构构件材料质量缺陷桥梁工程中，质量、速度和经济往往相互制约，如果片面地追求经济和速度，那么质量就得不到保证。施工单位为求利益最大化，往往会片面地追求经济和速度。为了降低成本，施工单位往往会使用一此达不到设计要求的水泥，或者偷工减料，这样做的直接后果就是导致桥梁的抗力降低，使用一段时间便会出现明显的裂缝。同时为了片面追求施工进度.施工单位往往会在水泥中加入过量早强剂、减水剂等。混凝上中添加剂的过量使用往往会导致混凝上碳化，钢筋锈蚀，从而使混凝上产生胀裂裂缝。2.2截面尺寸不足桥梁的自身的抗力不仅与材料性能有关，更取决于结构的整体刚度，截面尺寸过小会导致结构的整体刚度不足，使得抗力过小，难以抵抗使用阶段的外荷载。因此，截面尺寸也不容忽视、截面尺寸不足有可能是施工为一为偷工减料，或者其他失误造成的，也有可能是设计偏于保守造成的。2.3施工一座桥梁结构的失效很容易让大家联想到施工问题，比如说前面所讲的偷工减料，或者在混凝上里面加入过量的添加剂，因此，施工问题是大家所关注的一个比较重要的问题。施工问题主要有钢筋保护层以及混凝上构件的人缺陷，如:水泥选用不当、混凝上配合比不合适、振捣不充分或者过振、预应力的施加或者不养护不到位等。2.4设计缺陷部分桥梁设计上存在问题，也是引发事故的一个重要因素。一个工程不可一味地说成是施工问题，设计一曰出了问题，可能比施工问题还要大，可能造成的事故会更恶劣。设计的缺陷主要表现在设计所采用的规范本身所存在的不足、设计时所采用的设计标准偏低、设计转包等加重了结构的安全隐患。2.5养护重建轻养是我国桥梁普遍存在的问题，桥梁结构在设寿命周期内各个组成部件其有不同的耐久性极限，需要定期检测、评价、鉴定、养护、修理，甚至更换或加固，才能保证结构在设计寿命期内的服务功能、重建轻养的直接结果:随着交通量的与日俱增，车辆载重量的不断提升，很多桥梁处于带病超负荷运营状态，损坏速度不断加快、2.6结构超载随着社会的发展，交通运输竞争已日益激烈，对于桥梁按原有的设计标准来说，能够抵御原有的设荷载，但车辆的超载问题愈来愈严重，使得桥梁结构不堪重负，导致结构开裂，承载力下降，形成恶性循环。2.7位移约束当受地基或者其他因素的影响桥墩产生倾斜、不均匀的沉降，基础产生水平位移会使得超静定结构产生附加应力，当这种应力大于混凝上的抗拉强度的时候结构就会产生裂缝，这是位移约束的一种常见形式。2.8温度温度是影响混凝上开裂的不可忽视的因素、混凝上受温度的影响会产生热胀冷缩的效应。当受到温度的影响时，混凝上会产生变形，而混凝上往往其有一定的厚度，使得混凝上块内部和外部往往其有不同的温度，即温差，这样就会使得混凝上内部和外部变形不一致，使得结构内部产生应力，当产生的应力大于混凝上的抗拉强度的时候就会产生温度裂缝、引起温度变化的因素很多，最主要的有日照、年温差、水化热、骤然降温、冬季施工或养护措施不当等。日照温差会使得混凝上块背光侧和面光侧温度明显不一样，暴露在太阳底下的结构面温度明显高于其他部位。由于受到自身变形的约束，导致局部拉应力较大，从而产生裂缝。由于日照温差是常有的，所以是导致结构温度裂缝的最常见因素之一。年温差主要是导致桥梁的纵向位移引起纵向裂缝、水化热。在浇筑大体积混凝上的时候，由于水泥水化会释放热量，与大气接触的结构外表面热量释放较快，而结构内部由于受到约束，导致热量无法及时释放，使得内外温差较大，从而导致表面裂缝的产生、骤然降温。日落、冷空气侵袭、突降大雪等使得混凝上结构外部温度突然降低。但结构内部温度的下降则相对较慢，从而产生温度应力、导致骤然降温裂缝的产生。在冬季施工或者养护时，需要采取特殊的措施来避免混凝上骤冷骤热的影响。但当措施使用不当时，往往会使得内外温度不均导致裂缝的产生。第二章拱桥病害与成因分析拱桥加固技术研究的关键在于首先要进行拱桥常见病害的分类与调查，在此基础之上进行拱桥的加固技术的研究，并制定评定指标体系。本章结合拱桥的不同类型、受力特点以及各种类型拱桥的组成部分，调查拱桥的不同病害特征，并分析造成其病害的内外在原因。2.1拱桥的受力特点拱桥的特点是在竖向荷载作用下，两端支承处除有竖向反力外，还产生水平推力。该水平推力使拱内产生轴向压力，并大大减小了跨中弯矩，受力图示如图2.1所示。拱肋图2.1拱桥的受力图示这使得拱圈成为主要承受压力的结构，因而可以充分利用抗拉性能差而抗压性能好的污工材料（石料、混凝土、砖等）建造拱桥，这种拱桥可以就地取材，节省钢筋和水泥且承载能力大，在我国修建的比较多。钢筋混凝土拱桥减小了拱的截面尺寸，减轻拱的重量，可以有效提高拱桥的经济性能。我国在六十年代创建了一种新型拱桥形式一一双曲拱桥，并在六、七十年代在全国范围内得以广泛推广。近年来，随着施工工艺和材料的改进又出现了许多新型拱桥型式如钢管混凝土拱桥，增强了拱桥的跨越能力并提高了拱桥的承载能力。理论推算，混凝土拱桥的极限跨度可达500m左右，钢拱桥的极限跨度可达1200m左右。但由于它是一种推力结构，支承拱的墩台和地基必须承受拱端的强大推力，因而修建拱桥对地基的要求很高;对于多孔连续拱桥，为防止其中一孔破坏而影响全桥，还要采取特殊的措施，设置单向推力墩以承受不平衡推力;混凝土拱桥施工需要劳动力多，建桥时间长等。污工拱桥或是钢筋混凝土拱桥虽然存在以上缺点，但是由于其优点突出，在我国公路桥梁中得到了广泛的应用。简单体系的拱桥可分为三种:三铰拱、两铰拱和无铰拱，其中三铰拱是静定的，后两种都是超静定的三铰拱属于静定结构，故温度变化、支座位移等原因引起的变形不会在拱内产生附加内力，计算时也无需考虑弹性变形的影响。但是由于铰的存在，减小了结构的整体刚度，降低了抗震能力，故一般较少采用。两铰拱属于一次超静定结构，由于取消了拱顶铰，结构的整体性较三铰拱大。较之无铰拱减小了基础位移、温度变化、混凝土收缩和徐变等引起的附加内力。无铰拱属于三次超静定结构，在自重及外荷载作用下，拱内弯矩分布比两铰拱均匀。由于无铰，结构的整体刚度大，构造简单，施工方便，在实际中使用广泛。但由于无铰拱的超静定次数高，温度变化、材料收缩、结构变形，特别是墩台位移会在拱内产生较大的附加内力，故无铰拱对地基要求很高。不过，随着跨径的增大，附加内力的影响相对减小，因而无铰拱仍是国内外拱桥上常用的一种构造形式。拱式桥梁在荷载（恒载、活载）作用下，除了承受荷载产生的轴向压力外，还承受荷载对其产生的弯矩和剪力，由于剪力影响相对较小，所以拱式结构是以压弯构件作为承重结构。根据材料力学的基本原理，其计算式为：N对°7工3■士丁式中：a为主拱圈截面拉（压）应力;N,M和A分别为主拱圈截面轴向力、弯矩和截面面积;I为主拱圈截面的惯性矩;ymax为主拱圈截面形心至截面上（下）缘的距离。由此可见，拱式桥梁主拱圈结构受力状况由三个要素决定，即荷载（活载、恒载）作用产生的内力（轴力、弯矩）、主拱圈截面的面积和抗弯惯性矩，以及主拱圈材料的自身强度。2.2拱桥技术缺陷总体来说，我国公路桥梁存在的技术缺陷主要有以下几个方面：设计荷载标准偏低，承载能力不足。桥梁的承载能力是根据设计时所采用的荷载等级来确定的，而荷载等级又是由各个时期国家颁布的公路工程技术标准或公路桥涵设计通用规范所规定。早期建造的桥梁，特别是上个世纪60,70年代建造的桥梁，设计荷载大多在汽车一15级以下，有的甚至在汽车一10级以下。随着交通量的增加和荷载等级的提高，原有桥梁已经无法满足现今交通的需要，有些桥梁已经出现严重病害，有的桥梁已有出现病害的可能。通行能力不足。这主要表现在桥面宽度不足、桥梁线形标准太低、桥上通车净空或桥下通车净空不足等几个方面。人为及自然因素引起结构的损坏。比如超出设计的洪水、泥石流、浮冰、冰冻、地震、强风、船舶撞击，河道不恰当开挖，桥梁基础下的岩溶、矿山坑道等，引起桥梁结构的局部损坏。自然老化。早期公路桥梁的设计龄期为50年，随着时间的推移，己建桥梁会不断损坏和老化，其承载力、刚度、延性和稳定性不断下降，这是一个不可改变的客观规律。超期服役。这部分桥梁并不是太多，但主要是建造时期较早，比如50,60年代建造的桥梁，设计使用寿命只有3050年，但这些桥梁目前仍在使用中。超负荷使用。随着我国改革开放的深入，交通运输业竞争不断加剧，按路线等级或者预期设计荷载等级来说，其设计荷载等级并不低，但由于一些特殊原因，桥梁使用荷载大大超出设计荷载，致使桥梁长期在超重荷载作用下运营，加速了桥梁的损坏。我国北方某些地区，如山西、河南、河北等地，其丰富的矿产资源往往需要大量外运，因此运输车流量逐年增加，远远超出了当年的设计车流量，且超载现象十分严重，致使沿线道路及桥梁均遭到了不同程度的破坏。设计、施工的先天不足。有些桥梁在设计上不是很合理，结构构造处理也不合理，这些桥梁在早期运营时其缺陷并不明显。运营一定时间苦.病害会逐渐显现出来:有些桥梁由于受施工质量、施工技术、施工手段等影响，存在一定的技术缺陷，随着运营时间的增加，其病害也在逐渐发展。养护维修及加固措施不当。有些桥梁的技术缺陷是由于养护维修不恰当引起的，比如桥面维修增加过大的恒载，致使桥梁负担加重;桥面排水处理不当，桥面渗水;支座维修不当，约束了承重结构的变形等。而有些桥梁是由于加固不当引起的，比如加固施加的预应力大小或者位置不恰当，引起结构的二次病害;结构体系改变不合理，致使结构的关键部位应力超限等。3不同拱桥的常见病害2.3.1石拱桥的病害石拱桥结构缺陷主要是拱圈开裂和拱结构砌体的个别损伤，如裂缝、局部变形等，从而影响到拱桥的整体工作性能：防水层破坏为防止渗漏，砖、石桥应做防水层。在运营多年后，防水层一般都已损坏失效，在大雨之后，雨水透过灰缝渗入砌体内部，形成局部冲刷。应挖开拱上填料重新做防水层或在桥面上加铺黑色路面，防止桥面渗漏。面层风化，灰缝剥落，砌块掉离砖、石拱桥砌块间的石灰接缝在历经多年的日晒、风吹和雨淋之后，一般己出现表层不同程度的风化，严重的出现砖、石剥落，应及时喷刷水泥砂浆修补面层，终止风化继续深入。拱圈开裂1） 由于拱圈变形而产生的拱上构造的外加应力，可能使空腹式小拱发生裂缝；2） 由于墩台移动、拱圈受力不对称或基础沉陷的影响，在拱顶下部或拱脚上部可能发生裂缝，有时裂缝会通至拱壁；3） 拱桥由多层平行拱圈石砌成，在施工中圈与圈又未注意交错搭接，则会在拱圈下部腹石上发生纵向裂缝。石拱桥一经开裂，往往容易发展，危及桥梁的使用与安全，应及时对其进行修补。2.3.2钢拱桥病害桥台其病害主要有裂缝，剥落，空洞，钢筋外露，锈蚀，老化，结构的变形移位，撞击破坏台背填土沉降或隆起。裂缝是混凝土内部水化热和外部气温的温差，或日气温变化影响和日照影响而产生的温度拉应力;混凝土干燥收缩;混凝土浇筑接缝不良;填土不良，冻胀或基地承载能力不足引起。当基础产生不均匀沉降，滑移，倾斜等现象时，将会使墩台受到影响而产生很大的损坏。在突然外载，如船只及漂浮物的撞击等外力作用下，墩台会产生局部破坏，混凝土墩台会产生脱落与剥离。砖石砌体或钢筋混凝土墩台除长年受干燥，潮湿，寒暑，冻结冰融等气候条件的影响外，还受到水，海水，工业废水，废气，酸，碱，火热等作用，从而产生裂缝，剥落，锈蚀等病害。此外，材料随使用时间的增长还会老化。桥台处锥坡浆砌片石，发生灰缝脱落或局部片石损坏。是因为长期受大气影响，雨水浸蚀，甚至人为破坏。应及时重新勾缝更换，更换时应注意结合牢固，色泽和质地与原砌体基本一致。基础1）沉降和不均匀沉降除了座落在坚硬岩盘上的基础外，由于地基的压密下沉而引起的基础沉降，这对于任何一座桥梁都将是难以避免的。2）滑移和倾斜（1）基础处的的局部冲刷超过了设计计算值。由于浚挖河床，减少了桥台台前临河面地基涂层的侧向压力，从而使基础产生侧向滑移。桥台基础建造于软土地基，当台背填土超过一定高度且基础构造处理不当时，作用于台背的水平力增大，将导致地基失稳，产生塑性流动，使桥台产生移动。当基础上下受力不均匀时，台身也随之产生不均匀的滑移，导致基础出现倾斜。异常应力和开裂由于受力不均，往往会产生局部异常应力，并导致横向或竖向裂缝。在特殊外荷载的作用下，还会使基础结构物因出现异常应力而产生局部损坏。处在海湾，海边和受海潮影响河流中的基础，有时因建造质量不好有缺陷，或因基础混凝土质地不密实，长期遭受海浪的冲刷和浸蚀，使基础呈层状或出现空洞，剥落，疏松，并导致钢筋锈蚀。拱桥上部结构1)拱圈拱脚位移相对内位移可能是台后填土压力和桥头路面及路面荷载作用所致，但更多的情况是地震或山区的地质滑移所致。拱脚相对外移多是由于桥台基础软弱和(或)台后填土缺失造成的，有时是地震和地质灾害所致。对桥台地基和基础进行加固，恢复和保护台后填土，对于由地震和地质灾害造成的病害，要进行专门的检查、评估和处治。桥台位移而使拱桥上弦杆悬空由于拱桥修建时考虑不周，跨径太小，桥梁建成后不能满足水流断面的需要，在长期水力冲刷作用下，使桥台基础外露掏空，大雨季节，严重的台后被冲垮，被迫中断交通;轻的使桥台产生沉降外移，拱桥上弦杆就处于或接近悬空的状态。腐蚀在海洋大气，工业大气，高温和多雨的气候条件下电化学腐蚀最易发生，桥梁构件由于承受恒载和活载，应力和变化的应力加速了腐蚀的进程和腐蚀开裂至断裂的进程，即应力腐蚀和腐蚀疲劳破坏。裂纹和裂纹扩展产生的原因有：钢材杂质含量较高，铸锭，轧制工艺不适合形成钢组织应力和微观缺陷;不适合的焊接材料及工艺造成晶粒长大，组织不均匀和微观缺陷;在制造和结构使用过程，遭受塑性变形及变应力影响形成宏观裂纹。焊接宏观裂纹和缺欠漏检，形成使用过程裂纹进一步扩展;焊接，冷变形，剪切，烧切，以及机加工形成的缺陷和残余应力及变形与外荷载共同作用产生开裂。设计构造不合理形成高的应力峰值。上工艺过程中或自然环境吸入氢，材质劣化，长期形成滞后断裂。下弦杆拱脚处横向裂缝。主要原因是桥台、墩基础出现不均匀沉降，使拱脚处出现竖向剪切应力，导致拱脚下弦杆件出现裂缝。弦杆端部节点裂缝。主要原因是桥台、墩基础出现不均匀沉降，造成上弦杆端部凸杆与桥台、墩柱搭接扣死，使该节点出现竖向剪切应力，导致节点出现裂缝。横系梁、横拉杆、横隔板竖向开裂。主要原因是由于原行架拱桥设计标准较低，横向联系较薄弱，交通量大而且超载车辆比例大，造成析架竖向变形量大，使横向联系的梁、杆、板出现竖向裂缝，甚至断裂。（5） 桥梁构件塑性变形及丧失稳定承载力产生的原因:铆接连接长期运营下铆钉杆，孔塑性变形累积形成连接松动，同时造成结构线型变化;车、船碰撞引起构件或杆件的局部塑性变形;由于焊接残余应力，安装应力和超值荷载应力的组合作用，杆或结构过大变形，丧失正常使用功能甚至丧失承载力或灾难性破坏。（6） 构件或结构脆性破坏钢桥材质脆性转变温度高于桥址最低环境温度，焊接接头或材质韧性不满足低温度下韧性要求，设计和制造造成尖锐应力集中和荷载存在变化和冲击，制造焊接漏检裂纹扩展、不良养护隐蔽疲劳裂纹扩展等种种因素单独或组合作用引起。参照裂纹和塑性变形进行维修。支座支座本身容易出现：1） 油毛毡支座已损坏（如破裂，掉落，酥烂等），从而失去作用；2） 切线弧形支座滑动面，滚动面生锈，从而不能自由转动；3） 摆柱式支座的混凝土摆柱脱皮露筋或出现其他异常现象；4） 支座的滑动面不平整，轴承有裂纹，切口，滚轴有偏移和下降；5） 支座螺母松动或螺栓脱落；6） 钢辊轴式支座辊轴（或摇轴）的实际纵向位移偏大或发生横向位移；橡胶支座出现橡胶老化，变质现象，粱丧失自由伸缩能力；滑板支座老化、滑出钢板。支座座板的损坏包括:(1)支座座板翘起，扭曲，断裂;(2)座板贴角焊缝开裂;(3)填充砂浆裂缝:(4)支座座板混凝土压坏，剥离，掉角;(5)垫石裂缝;(6)支座组件断裂、错位、脱空。产生这些现场的主要原因有：设计时缺乏足够的考虑:1)型式的选定与布置错误;2)材料选定错误;3)支座边缘距离不够;4)支座支承垫石补强钢筋不足;5)对螺栓，螺母等的脱落研究不够。施工制作时不完备:1)铸件等材料质量管理不够，质量较差;2)金属支座的油漆，防腐防锈处理不可靠;3)砂浆填充不可靠。维修管理不善:1)滑动面，滚动面夹杂尘埃，异物;2)因防水，排水装置的缺陷，向支座漏水，溢水，使支座锈蚀;3)螺母，螺栓松动，脱落，又没有及时修理。其他因素:桥台，桥墩产生的不均匀沉陷，倾斜与水平变位以及上部结构位移，影响支座的正常使用。桥面系桥面板桥面板出现碎裂、脱落或洞穴现象。桥面板出现破坏原因一般和其他混凝土构件相同，主要还是设计不当，施工质量不良以及使用中遭到外界荷载的影响等。桥面铺装桥面铺装的病害主要有:龟裂、纵横裂缝、坑槽、波浪、防水层漏水。对于沥青类铺装层的缺陷：泛油。这是由于沥青用量过多，骨料级配不良，以及沥青材料软化点太低所致。车辆过桥时粘轮，下雨时易于打滑，使行驶安全度降低。松散，露骨。由于行驶车辆的作用，铺装层表面的细骨料慢慢松散，脱离，表面出现锯齿状的粗糙状态。原因是沥青混合料压实不足或用油量太少所致。纵裂，横裂，网裂。由于沥青材料性能不良，沥青老化或桥面板本身下出现损坏破裂而引起。高低不平，产生“跳车”。主要是在桥跨结构物的连接部位，由于结构物与填土部位之间的不均匀沉陷或结构物接头不平，使过桥车辆产生“跳车”，降低行车的舒适性。严重的跳车，甚至导致汽车弹簧钢板的断裂。（2）普通水泥混凝土铺装层的缺陷：磨光。铺装层被行驶的车轮所磨耗，形成平滑的状态。产生原因是铺装层骨料抗磨性能差或交通量过大。裂缝。因施工不良，温度变化以及桥面板或梁结构产生过大挠曲应力所致。裂缝形式有网裂，纵横裂缝等。脱皮，露骨。由于施工时没有一次成型，或者由于产生裂缝后在车辆冲击力的作用下，表层产生脱皮或局部破损露骨。高低不平。构件接头处由于不均匀沉陷而引起。伸缩缝一般伸缩缝会产生变形、破损、脱落、漏水、跳车等病害。产生这些病害原因：在设计方面：1） 桥面板端部刚度不足；2） 伸缩缝构造本身刚度不足；3） 伸缩缝构造锚固的构件强度不足；4） 过大的伸缩间距；5） 后浇压填材料选择不当；6） 变形量计算不正确。施工方面：1） 桥面板间伸缩缝间距施工有误；2） 后浇压填材料养护管理不善；3） 伸缩缝装置安装得不好；4） 桥面铺装层浇筑不好；5） 墩台施工不良。养护不周及其他外界因素得影响：1） 车辆荷载增大，交通量增加；2） 桥面铺装层老化；3）接缝处桥面凹凸不平；桥面没有经常进行清扫；地震等其他恶劣气候条件得影响。对于锌铁皮伸缩缝容易产生的病害有：软性防水材料如沥青砂或聚氯乙烯胶泥等老化，脱落。伸缩缝凹槽填入其他硬物，不能自由变形。锌铁皮上压填的铺装层如水泥混凝土或沥青混凝土等断裂，剥离。伸缩缝上后铺压填部分发生沉陷，高低不平。由于墩台下沉，出现异常的伸缩，车辆行驶时出现冲击及噪声。对于钢板伸缩缝容易产生的病害有：角钢与钢筋混凝土梁锚固不牢，使钢板松动，在车辆行驶时受到冲击振动，更加速它的破损；缝内塞进石块或铁夹物，使伸缩缝接头活动异常，不能自由变形；排水管发生破坏损伤或被土砂堵塞；表面钢板焊接部位破坏损伤；梳形钢板伸缩缝在梳齿与承托板的焊接处出现裂缝，更严重者出现剪断现象。对于橡胶伸缩缝容易产生的病害有：橡胶条破坏损伤；橡胶条剥离；在橡胶嵌条连接部位漏水；锚固构件破损，锚固螺栓松脱；伸缩缝构造部位下陷或凸出；车辆行驶时不适，发生噪声。人行道构件、栏杆和护栏撞坏。多数为是在交通事故中由车辆冲撞所致，也有的是车辆在运输超宽物件时不慎碰坏或被船只撞坏等。缺损。缺乏养护管理，被人偷拆，或者金属，木料栏杆遭到锈蚀，腐烂破坏，造成个别部件缺损。裂缝。钢筋混凝土栏杆长期外露，混凝土表面常因水分浸入钢筋锈膨胀而使构件产生裂缝，混凝土保护层出现损坏，剥离，脱落等现象。4） 变形过大。金属栏杆或护栏的部件虽未造成破坏或缺损，但变形过大，如立柱局部变形或钢质波形板变形过大等。5） 腐蚀。金属栏杆或护栏，一旦油漆脱落又长期未重新涂刷，将会受到自然环境的侵蚀，使金属腐蚀。桥上附属设施1） 交通信号，标志，标线主要病害是不清晰，不明显，损坏，老化，失效。造成的原因一般是环境腐蚀，自然破坏，车辆撞坏或磨耗。2） 照明设施避雷系统，路用通信，供电线路，航空灯，航道灯损坏。通常是由自然灾害的损坏，电压不稳定，线路短路造成。3） 泄水管的主要病害及原因：（1）管道破坏，损伤。在外界作用影响下而产生局部破裂，损伤，出现洞穴而产生漏水等（2）管体脱落。主要由于接头连接不牢而产生脱落，失去排水作用；（3） 管内排水不畅，甚至水流不通。有泥石杂物堆塞；（4） 管口有泥石杂物堆积，堵死泄水管管口。由于桥面不清洁，往往集中在护轮带下积存垃圾泥土污物而形成三角形硬块。4） 引水槽的缺陷:主要有堆泥，堵塞，水流不畅，槽口破裂损坏而出现漏水，积水等。一般是由于尘土，树叶，泥等混浊的雨水，流入引水槽内沉淀聚集;桥面整平的施工误差;路肩混凝土与车道沥青的高低差以及不连续；水槽周围段落斜坡的破坏或伴随作罩面和修补等桥面修补作业产生的排水坡度变化;水槽安装不良;荷载频率增大;水槽的设计位置和高度的不良。2.3.3钢筋混凝土拱桥病害桥台及基础参见2.3.2桥台及基础。拱桥上部结构1）拱圈（1）裂缝（是荷载引起的裂缝，温度变化引起的裂缝，收缩引起的裂缝，地基变形引起的裂缝，钢筋锈蚀引起的裂缝，冻胀引起的裂缝，施工材料质量引起的裂缝，施工工艺质量引起的裂缝）产生的原因：荷载引起的裂缝。混凝土桥梁在静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝，主要有直接裂缝、次应力裂缝两种。直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝;次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。裂缝特征如下：时中心受拉。裂缝贯穿构件横截面，间距大体相等，且垂直于受力方向。采用螺纹钢筋时，裂缝之间出现位于钢筋附近的次裂缝。切中心受压。沿构件出现平行于受力方向的短而密的平行裂缝。c） 受弯。弯矩最大截面附近从受拉区边沿开始出现与受拉方向垂直的裂缝，并逐渐向中和轴方向发展。采用螺纹钢筋时，裂缝间可见较短的次裂缝。当结构配筋较少时，裂缝少而宽，结构可能发生脆性破坏。d） 大偏心受压。大偏心受压和受拉区配筋较少的小偏心受压构件，类似于受弯构件。e） 小偏心受压。小偏心受压和受拉区配筋较多的大偏心受压构件，类似于中心受压构件。f） 受剪。当箍筋太密时发生斜压破坏，沿梁端腹部出现大于45。方向的斜裂缝;当箍筋适当时发生剪压破坏，沿梁端中下部出现约45。方向相互平行的斜裂缝。g） 受扭。构件一侧腹部先出现多条约45。方向斜裂缝，并向相邻面以螺旋方向展开。h） 受冲切。沿柱头板内四侧发生约45。方向斜面拉裂，形成冲切面。i） 局部受压。在局部受压区出现与压力方向大致平行的多条短裂缝。温度变化引起的裂缝。混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或内部温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。在某些大跨径桥梁中，温度应力可以达到甚至超出活载应力。温度裂缝区别其他裂缝最主要牲是将随温度变化而扩张或合拢。引起温度变化主要因素有:年温差、日照、骤然降温、水化热、蒸汽养护或冬季施工措施不当等。收缩引起的裂缝。在实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中，塑性收缩和缩水收缩（干缩）是发生混凝土体积变形的主要原因，另外还有自生收缩和炭化收缩。研究表明，影响混凝土收缩裂缝的主要因素有:水泥品种、标号及用量、骨料品种、水灰比、外掺剂、养护方法、外界环境、振捣方式及时间。混凝土收缩裂缝的特点是大部分属表面裂缝，裂缝宽度较细，且纵横交错，成龟裂状，形状没有任何规律。地基变形引起的裂缝。由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，使结构中产生附加应力，超出混凝土结构的抗拉能力，导致结构开裂。基础不均匀沉降的主要原因有:地质勘察精度不够、试验资料不准;地基地质差异太大:结构荷载差异太大;结构基础类型差别太大;地在冻胀;桥梁基础基于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质时，可能造成不均匀沉降。钢筋锈蚀引起的裂缝。要防止钢筋锈蚀，设计时应根据规范要求控制裂缝宽度、采用足够的保护层厚度（当然保护层亦不能太厚，否则构件有效高度减小，受力时将加大裂缝宽度）;施工时应控制混凝土的水灰比，加强振捣，保证混凝土的密实性，防止氧气侵入，同时严格控制含氯盐的外加剂用量，沿海地区或其它存在腐蚀性强的空气、地下水地区尤其应慎重。冻胀引起的裂缝。大气气温低于零度时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水转变成冰，体积膨胀9%，因而混凝土产生膨胀应力;同时混凝土凝胶孔中的过冷水（结冰温度在一78度以下）在微观结构中迁移和重分布引起渗透压，使混凝土中膨胀力加大，混凝土强度降低，并导致裂缝出现。尤其是混凝土初凝时受冻最严重，成龄后混凝土强度损失可达300}-}-50%。冬季施工时对预应力孔道灌浆后若不采取保温措施也可能发生沿管道方向的冻胀裂缝。甘.施工材料质量引起的裂缝。混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。配置混凝土所采用材料质量不合格，可能导致结构出现裂缝。如:水泥、砂、石骨料、以及拌和水及外加剂等。匕施工工艺质量引起的裂缝。在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中，若施工工艺不合理、施工质量低劣，容易产生纵向的、横向等各种裂缝，特别是细长薄壁结构更容易出现。i.设计原因造成的裂缝。设计计算的错误，设计图纸的错误，采用标准的变革。J.其他原因如地震火灾、冲撞事故、交通荷载变化，化学作用等。（2）表层缺陷（蜂窝，麻面，露筋，孔洞，层隙，磨损（桥面及受到水流冲刷的墩桩），表面腐蚀，老化，剥落，表层成块脱落（桥面，栏杆，墩桩，主梁面），表面裂缝，掉角，模板走样，接缝不平（主梁及墩台等），构件变形等）。孔洞和层隙等缺陷往往是由于施工不当造成。蜂窝:a.由于施工不当造成，混凝土浇筑中缺乏应有的捣固，分层浇筑时违反操作规程，运输时混凝土产生离析;模板缝隙不严，水泥浆流失等。b.结构不合理，如配筋太密，且施工时采用混凝土粗骨料粒径太大，坍落度过小，在混凝土构件中，粗骨料颗粒之间砂浆没有填满而存有的空隙;设计原因，计算错误，浇筑困难的断面形状，钢筋间距和布置不好。麻面:施工时采用模板表面不光滑，模板湿润又不够，致使构件表面混凝土内的水分被吸去;设计原因，计算错误，浇筑困难的断面形状，钢筋间距和布置不好。空洞:结构上钢筋布置过密，施工时混凝土被卡住，又未充分振捣就继续浇筑上层混凝土，此外，严重漏浆亦能产生空洞;设计原因，计算错误，浇筑困难的断面形状，钢筋间距和布置不好而造成。层隙:则是指混凝土中处理不当的施工缝，温度缝和收缩缝以及混凝土内因外来杂物而造成的偶然性夹层。露筋:施工质量不好，如浇筑时钢筋保护层垫块位移，钢筋紧贴模板;保护层处混凝土漏振或振捣不实;设计的错误，保护层不够;地震、火灾、冲撞事故，化学的作用。混凝土表层磨损:是指构件在外界作用下骨料和砂浆的磨损脱落现象；是构件在使用中所出现的缺陷:a.混凝土强度不足，表层细骨料太多。b.车轮磨损。c.高速水流冲刷，水流中又挟有大量砂石等推移质或冰棱等漂浮物。剥落，老化，锈蚀:剥落则是指混凝土表面的砂浆脱落，粗骨料外露的现象，如果严重时则形成骨料及包着骨料的砂浆脱落;腐蚀老化是指混凝土表面或整体上出现的因物理，化学性质变化而形成的损坏现象。产生的主要原因：保护层太薄b.结构出现裂缝，雨水浸入c.钢筋锈蚀膨胀引起脱落d.严寒地区冰冻及干湿交替循环作用e.有侵蚀性水的化学侵蚀作用f.设计计算的错误，如局部应力集中研究的不够，支座位置研究不够，设计钢筋的保护层不够9.脱模的强度不够，模板清除附着物不够，所用剥离剂不好，修整得不好h.支座安装不好，支座的约束程度大i.配合比的错误.J.其他原因:支座变位，地震，火灾，冲撞事故，化学作用的原因。构件变形，接缝不平:a.施工不善而造成（施工偏差）;b.何载作用下形成的变形。（3）内部隐蔽缺陷（混凝土的强度标号，抗渗标号，抗冻标号不足，内部空洞和蜂窝，钢筋的型号，数量，位置不对，焊接质量不良，混凝土保护层不足，钢筋的裸露锈蚀等）主要原因有:设计，施工不当（钢筋过密，骨料过粗，震捣不实等等）或营运使用中各种外部因素造成的。设计不当还包括结构不合理，计算上出现差错以及图纸不完善等几个方面，由此而造成结构强度不足，稳定性不好，刚度不足。施工不当则主要是指施工质量不好，施工中使用材料的规格与性能不符合要求，操作违反规程等。营运使用中的外部因素主要是指交通流量的增加，运载重量的增大，地震，洪水，泥石流等自然灾害的影响，以及海水，污水的侵蚀作用。拱圈变位(下沉，倾斜，移动，转动)主要造成原因：设计计算的错误，如基础和桥台的联结不够，对在基础工程上面的上部结构和地基条件研究不够；地质调查的错误，如地质调查不充分，土质试验的错误，土质资料判断错误，气象条件，地质条件研究不充分，如河床下降和冲刷，压实下沉，背后填土变位，上施工质量不好，如由于周围地基的回填，排水不好等引起土压力和支撑力的变化;由于打桩顺序和速度不理想引起周围地基松弛，残渣处理不好，桩头处理不好，预制桩的接头由于打桩而破坏;沉井基础的开挖方法，地下水处理，减少，摩阻方法不好，刃脚部位的封底不好，由于地震影响或地下水位引起。主拱圈(肋)漏水施工质量不好造成，如混凝土配合比，搅拌，振捣方法，浇筑方法和顺序，浇筑接头(防水上)不好，接缝填料不好。(6)箱形板拱，拱顶腹板开裂析架拱、刚架拱、系杆拱的节点强度小够引起节点及杆件端部开裂上弦承受最大张力，拱铰或挂点出现下垂其他病害肋间横向联结开裂、松动、表面剥落、钢筋外露、锈蚀等;拱波与拱肋结合处开裂、脱开，拱波之间砂浆松散脱落，拱波顶开裂、渗水等;壳体纵、横向及斜向出现裂缝及系杆开裂;预制拼装沿连接部位或砌缝发生环向裂缝;双曲拱桥的拱肋与拱波连接处开裂，拱肋接头混凝土局部压碎，拱波顶纵向开裂;构件(特别是受压构件)扭曲变形、局部损伤。2)拱上建筑具有锚头夹片、楔块发生滑移;拱上排架、梁、柱开裂，短柱的两端开裂保护层开裂、锈蚀、疲劳;小拱有无较大的变形、开裂、错位，立墙或立柱有无倾斜、开裂。横向联系混凝土有无开裂、剥落、露筋和锈蚀。肋间横向联结如横系梁、斜撑、开裂。系杆系杆钢绞线断裂系杆在下承式钢管混凝土拱桥中起到平衡水平推力的作用，由于系杆的存在使拱桥结构对地基的要求不高，因此在城市拱桥中修建较多。下承式钢管混凝土拱桥设计时一般不考虑地基的水平推力，所以系杆一旦破坏桥梁的受力方式就会发生改变，极易造成桥梁的严重破坏。吊杆钢索破损的原因主要有:强度问题、疲劳问题、腐蚀问题强度破坏一般吊杆的安全系数取值都大于等于2.5,即吊杆承受的最大应力低于钢丝索标准强度的40%，所以吊杆由于强度不足而产生破坏的可能性较小。目前所出现的损坏吊杆均由于防护失效而导致锈蚀，使吊杆截面缩小而间接导致的强度破坏。疲劳破坏钢材在反复荷载的作用下，虽然应力还低于极限强度，甚至低于屈服点，也会发生破损，即疲劳破坏。在中下承式钢管混凝土拱桥吊杆的设计中，一般对强度问题比较重视，对吊杆的最大应力控制的比较好，但对与疲劳有关问题考虑较少，即便考虑也只是将应力幅控制在一定范围内，就认为杆钢索和锚头可以满足疲劳方面的要求。这种设计方法存在着一定的问题，诸如设计理论的不完善、设计中对振动、冲击、弯曲附加应力等影响因素的忽略等，加之常规静力计算所得的应力幅均不大，所以设计中容易忽略了疲劳的验算。C.腐蚀破坏不论是斜拉索还是拱桥吊杆拉索，都布置于梁体外部，截面尺寸小，长期处于高应力状态下，这些都导致拉索对腐蚀作用非常敏感，即使发生轻微的腐蚀其强度和疲劳寿命均会有较大的损失。所以中下承式钢管混凝土拱桥的耐久性在很大程度上依赖于吊杆拉索的抗腐蚀能力。柔性拉索的防腐一直是困扰桥梁设计者的问题。自从现代斜拉桥出现以来，很多斜拉桥的拉索出现了腐蚀问题，如前面提到一些斜拉桥。以柔性吊杆作为传力构件的中下承式系杆拱桥，是近年来才在我国迅猛发展起来的结构形式。设计人员对杆的腐蚀问题有一定的认识，采取了一些措施，但效果不尽如人意。加之国内这类桥梁建成投入运营的时间还比较短，腐蚀问题尚未引起设计者的高度重视。系杆的保护层防水不好导致系杆的锈蚀系杆箱进水，系杆长期浸泡于水中。大多数桥梁的吊杆都是直接穿过系杆箱，水沿吊杆直接进入系杆箱内，某些桥梁系杆箱没有设置排水孔。有很多桥梁的系杆都处于混凝土包围的凹形槽的底部。而混凝土凹形槽都未做特殊的排水设计。由于排水不畅及施工及运行期杂物进入的影响导致严重积水，造成腐蚀。实践表明有些保护层只是简单的浇注防水黄油，而这种油易挥发，从而导致渗水引起系杆锈蚀，影响系杆的设计寿命。③支座与桥面系参见2.3.2支座病害与2.3.1桥面系病害。2.3.4钢管混凝土拱桥病害桥台及基础参见2.3.2桥台及基础。拱桥上部结构1)拱圈拱脚位移相对内位移可能是台后填土压力和桥头路面及路面荷载作用所致，但更多的情况是地震或山区的地质滑移所致。拱脚相对外移多是由于桥台基础软弱和(或)台后填土缺失造成的，有时是地震和地质灾害所致。对桥台地基和基础进行加固，恢复和保护台后填土，对于由地震和地质灾害造成的病害，要进行专门的检查、评估和处治。拱肋裂缝应由专业技术焊工及时用手电转在裂纹端钻中3mm的圆孔，制止裂纹的扩展，然后用碳弧气刨清除裂纹部位，裂纹清除后，用砂轮打磨干净，预热后用COZ保护焊修复。修复完毕进行无损检查，确认焊缝缺陷不存在，否则应重新修补。焊缝修补次数一般不超过2次。修复工作进行前，应制定相应修补方案及焊接修复工艺，焊接工艺应进行必要的测试与评定。对重要部位焊缝修复，应征得有关专家认可后方可实施。钢材锈蚀对于锈点，锈迹要彻底擦除，除锈后再涂抹防锈漆及面漆。城市及大气污染严重地区的桥梁可用热锌，热铝喷涂工艺进行防护，或用其他聚乙烯涂料或改性聚氨酷等防护涂料涂刷，其厚度不小于140u.具体可参照钢桥有关防锈要求进行。主梁挠度值出现异常限制交通，并查明原因，委托设计部门计算，采取措施进行处理。拱座与裸露的钢管混凝土交界段以上露出的钢管表面，若出现褶皱，龟裂。若排除涂层质量，气温，老化等原因，宜在将包裹混凝土向上延长。拱座的外包混凝土出现褶皱，龟裂，裂纹当无明显变形时，可暂用水泥砂浆涂抹，加强观察，分析原因，待情况稳定后再根据情况进行修复(如压浆，封闭或凿除裂损部分进行修复)。大气污染区则应采用改性乳胶漆等材料进行大面积喷涂防护。对拱座处的积水要及时排除，保持清洁干燥。每年冬夏来临之前，对裸管段与与有外包混凝土的管段交界处要涂厚油脂。钢管出现压缩状折皱一般是钢管的厚度不足或套箍技术指标未达到设计要求，以及格构的节间长度不当。可在钢管外层浇筑一层钢筋混凝土予以加强，或加密格构间的缀体板。拱肋内气孔缺陷在泵送过程中排气不畅将引起气孔缺陷。对于钢管混凝土拱圈内的混凝土浇筑一般采用泵送顶升法，即用混凝土输送泵将混凝土从低处往高处顶升。当加载程序是从拱脚往拱顶一次浇筑时，从两端拱脚向拱顶泵送，当泵送顶升高度较高时，采用分级泵送，随着混凝土在管内上升，管内空气密度不断增加，若排气孔设计不当或其他原因导致空气来不及从排气孔排尽，在管内极有可能形成气孔缺陷。钢管与管内混凝土脱离，脱空现象外界温度以及钢管混凝土材料间的温差将对拱肋的质量有很大影响。钢管与混凝土的吸热、散热速度相差很大，而拱肋又是直接暴露在大气中直接承受阳光作用，夏天钢管表面温度高达800C，内部核心混凝土500C，受其影响白天钢管吸热迅速膨胀时，管内的混凝土吸热慢，且需要吸收的热量大，管内混凝土不可能跟钢管一起膨胀;到了夜晚，钢管遇冷收缩时，管内的混凝土才慢慢吸热膨胀而阻止钢管的收缩，同时钢管又对混凝土产生了一个紧箍力加速混凝土的收缩和徐变。在昼夜温差大、气温变化大的季节，这类作用就更加突出了。这样日积月累地反复作用，钢管受残余变形的影响将相对地变大，而管内混凝土因徐变、收缩的影响将相对地变小，钢管与混凝土产生一定的脱离是很难避免的。若混凝土配合比设计不当，混凝土收缩严重或在浇注过程中混凝土并不是很严实，钢管与混凝土的脱空现象将相当明显。脱空的主要原因有：受轴压作用。当受到轴向力作用时，钢管与核心混凝土间存在径向应力，超过一定的轴向压力荷载时，钢管与混凝土即发生脱空现象。温度升降产生的应力:由于两种材料对温度变化性能不一，且钢管体积远小于核心混凝土体积。温度的胀、缩产生了温度应力，形成脱空现象。管内混凝土填充不密实，有空洞或者离析；混凝土本身的质量也是引起缺陷的主要原因。混凝土在浇筑时要求有一定的流动性，用坍落度来表示，管内混凝土必须要有一定的坍落度，但坍落度不能太大，否则混凝土在运送、灌注过程中易分层离析，破坏混凝土的均匀性，影响灌注质量。另外，为了补偿钢管内部混凝土的收缩，减小混凝土收缩系数和孔隙率，需掺入膨胀剂，膨胀剂量必须适当，若加入的量过大，会使混凝土膨胀过量，导致钢结构的破坏，强度下降，若加入的量过小，由于混凝土收缩，会使混凝土干缩和水化热冷缩，导致缺陷，使混凝土与钢管壁的胶结脱离，因此，正确使用膨胀剂是非常重要的，一般掺量为10%一15%，有时还掺入粉煤灰，以改善混凝土组份的颗粒分配，增加致密性。2） 拱上建筑具有锚头夹片、楔块发生滑移;拱上排架、梁、柱开裂，短柱的两端开裂保护层开裂、锈蚀、疲劳;小拱有无较大的变形、开裂、错位，立墙或立柱有无倾斜、开裂。3） 横向联系混凝土有无开裂、剥落、露筋和锈蚀。肋间横向联结如横系梁、斜撑、开裂。4） 系杆参见2.3.3系杆部分5） 吊杆吊杆的病害包括:短吊杆的疲劳断裂;钢管脱空;吊杆锚头附近有无锈蚀现象，裂缝及周围混凝土有无裂缝;锚头夹片、楔块是否发生滑移;吊杆钢索有无断丝;吊杆（保护层开裂、锈蚀、滑丝、断丝、疲劳）;锚具（锈蚀）。（1）吊杆扭曲变形吊杆在竖直面出现扭曲变形，而不是垂直与桥面。吊杆上端固定于拱背，下端固定于桥面系横梁，温度变化时上端沿拱背曲线变位，下端沿水平拱弦变位，上下之间产生错位，从而上下两端因吊杆的局部挠曲而产生附加应力。此应力吊杆跨中为零，愈向拱脚愈加增大。因为愈向拱脚方向变位愈大，特别是拱脚处的短吊杆，这种附加应力最大。造成这种病害的主要原因是施工不当，造成吊杆在安装过程中就出现了扭曲变形;桥梁的养护不及时;而活荷载产生的应力疲劳是破损发生的主要原因。吊杆钢丝出现疲劳断裂和锈蚀断裂对于中下承式的钢管混凝土拱桥，在受到车振动和风振动作用下，柔性吊杆还存在疲劳问题。同时，吊杆还存在锈蚀断裂问题，吊杆的锈蚀包括吊杆上部套管与拱肋联结处锈蚀以及吊杆防护层开裂破损、老化锈蚀如图2.2所示。图2.2吊杆的锈蚀断裂平行钢丝吊杆PE护套提前开裂双层PE护套是镀锌钢丝外热挤高密度聚乙烯(HDPE),20世纪90年代在法国诺曼底桥上成功使用了钢绞线群锚拉索体系。为了防止钢绞线表面的热挤材料的裂缝危及钢丝，采用双层PE护套，并在外套和内部热挤PE,钢绞线索之间的间隙中灌以石蜡油脂的混合物。平行钢丝拉索PE护套提前开裂的主要原因：索体结构是造成索体提前开裂的主要原因。由于平行钢丝索体是在无应力状态下成索的。当索体工作时，HDPE护套随钢丝的伸长而始终处于较高应力状态下(有试验证明，当钢丝拉应力达到0.4MPa时，HDPE护套的表面应力达到3MPa)，大多数工况还存在交变拉应力。因此，长期处于高应力(甚至交变拉应力)状态下工作,HDPE的分子与分子的结合力逐步下降，因而导致HDPE的耐环境应力开裂性能降低，造成HDPE提前开裂。目前，所看到的HDPE护套，其开裂均为环状应力开裂。有试验表明，使用8年后开裂的HDPE护套，其力学性能(抗拉强度和极限延伸率)不低于初始值的85%.HDPE材料的影响。不同的PE粒子材料，其耐环境应力开裂的性能差异较大。个别工程甚至使用低密度PE。使用性能达不到要求的材料，造成HDPE护套更短时问开裂。有工程表明，使用耐环境应力开裂性能指标不满足要求的PE材料，护套在1年左右便产生开裂。使用环境的影响。紫外线的照射、雨水冲淋及有害气体的腐蚀，均影响到HDPE护套的开裂。有工程表明，所有HDPE护套的开裂是从索的迎光面开始。上施工作业的影响。目前施工对索体的保护措施普遍不够，施工过程中索体的损伤时有发生。目前，工程上对索体PE的损伤，大多数采用补焊的办法修补，而补焊修补时PE二次加热成型其耐环境应力开裂性能大大下降，因补焊修补在野外作业，损伤面难以完全修复。因此，施工隐患加速PE护套的开裂。吊杆锚端的防水装置破坏，有渗水现象一旦吊杆锚端的防水装置破坏，则雨水就会深入吊杆内部造成钢丝大量锈蚀，其锈蚀形态为坑蚀，这极易引起钢丝应力集中、脆性增加，存在突然拉断的隐患。吊杆锚端积水的主要原因：防水罩失效，水直接沿索体进入预埋管内。由于老式防水罩结构的原因，大多数防水罩不能适应拉索摆动变形的需要，密封防水构造一般使用一两年便失效。某些桥梁的防水罩从设计到制造、安装均未达到防水的要求，因而一开始预埋管就已经进水。大多数桥梁施工过程中的防水与排水的措施不够，造成预埋管积水。某些桥梁预埋管太短，没有高于桥面，水直接流人预埋管造成积水。冷凝水造成预埋管积水和潮湿度增加。几乎所有的拱桥都没有阻止冷凝水产生的措施，现有的结构也没有阻隔潮气与锚头的接触。下锚头保护罩内大量积水且用于保护用的黄油也易溶解或挥发，这样势必造成锈蚀破坏。短吊杆与拱肋相剪一般设计吊杆时要考虑短吊杆设置偏转矫正装置，但未考虑到通车后拱轴线的变形，拱肋预留的钢管直径偏小，造成吊杆与拱肋相剪。冷制锚头的破损冷制锚头暴露在大气当中，如果防护不当，很容易生锈，所以要注意防水、防锈。造成这种病害的主要原因是疲劳和腐蚀。吊杆的锚具主要有墩头锚、冷铸锚和夹片锚。现在成品索大多采用抗疲劳性能较好的墩头锚和冷铸锚。锚具在工厂研制、开发和生产过程中，都进行抗疲劳的相关试验，在正常的工作条件下一般不会产生疲劳问题。但应注意的是，在吊杆设计中对影响吊杆及锚具疲劳寿命的因素要加以考虑，使吊杆和锚具处于正常的工作条件下。再有工厂的试验条件毕竟与现场有所不同，所以在施工前应对吊杆组件，包括钢索、锚具和防护，进行疲劳试验，确定吊杆组件的抗疲劳性能。这一点在《公路斜拉桥设计规范（试行）》JTJ027-96），中对斜拉索有明确规定，当前虽然没有对拱桥吊杆明确规定，但也应参照斜拉索进行疲劳试验。锚具的腐蚀分外部腐蚀和内部腐蚀。如吊杆锚头外部几乎未进行有效防护，其锈蚀也是必然的。所以对不进行封锚处理的锚具，应加防护罩或采取其它有效的措施防止锚具外部的锈蚀。锚具内部的腐蚀原因与钢索相同，主要是防护措施失效，水汽与锚具接触造成的。有的下锚头锈蚀是由于锚头外部防护不足引起的，有的则是由于钢索防护和钢索与下锚头连接处的防护失效，导致大气和水进入锚头引起的。钢索与下锚头连接处应保证密封，不渗漏水，但由于吊杆与防护系统往往具有一定刚度，受到弯、剪疲劳作用后很容易导致接缝处开裂，进而会引起下锚头的锈蚀。③支座与桥面系参见2.3.2钢拱桥的支座病害与钢拱桥的桥面系病害。2.4拱桥典型病害4.1裂缝裂缝的分类在钢筋混凝土部分预应力桥梁中允许出现裂缝，在全预应力桥梁中仍有出现裂缝的可能。裂缝出现后需要考虑裂缝的类型，裂缝是否在允许范围内，是否需要加固或修复。裂缝可从安全性，力学机理产生根源，产生时序，等进行分类.按安全性裂缝分为：1） 正常工作裂缝，这种裂缝在设计允许范围之内。2） 超出以上范围的裂缝属于非正常裂缝。按力学原理分为：1）弯曲裂缝。弯曲裂缝对受弯构件和压弯构件来说，当弯矩最大截面的受拉区混凝土的拉应力超过硅的抗拉强度时，将产生弯曲裂缝。随着荷载的增大，裂缝宽度增大，长度延伸，缝数增多，裂缝区域逐渐向两侧发展。2） 剪切裂缝。剪切裂缝发生在剪应力最大的部位。对受弯构件和压弯构件，往往发生在支座附近，由下部开始，沿着与轴线成2545度左右的角度开裂。随着荷载的增大，裂缝长度将不断增长并向受压区发展，裂缝条数不断增多并分岔，裂缝区域也逐渐向跨中方向扩大。3） 断开裂缝。钢筋硅结构受拉超过一定限度时，整个截面将产生断开的贯通裂缝，且裂缝沿正截面发展，裂缝间也有一定规律性。受拉构件随着内力的增大，硅内拉应力达到受拉极限，产生裂缝并退出工作，全部拉力由钢筋承担，荷载继续增大，钢筋应力达到流动极限，裂缝很快超过设计规范允许宽度，这时多为构件接近破坏的状态。4） 差动裂缝。由于外部约束或内部变形反应滞后所形成的一种裂缝.由于在老基础上浇注长条混凝土时，由于老基础的约束作用而使新浇筑的混凝土产生降温和收缩的裂缝;有时分层浇筑的混凝土构件也会产生这种裂缝.在连续台座上长期存梁或长期不拆模，由于台座或模板约束了混凝土的收缩和温度变化，会导致普通混凝土梁和未及时张拉的预应力梁开裂，先张预应力混凝土梁放张次序或速度不当，先放松约束，或过快地放松全部预应力钢束，由于台座的约束和混凝土变形反应滞后都可能造成梁体的混凝土开裂.悬臂浇筑时，挂篮合拢段的浇注，随着混凝土浇注过程，悬臂的挠度不断增大，下部先浇混凝土产生裂缝，如果没有充分考虑挂篮拆除的反作用力，会使正弯矩预应力过大，而导致上部混凝土开裂，从而出现裂缝.连续浇注节段之间温差也会导致裂缝。按产生的根源来划分裂缝：1） 荷载和变位。2） 成桥的内力。3） 温度的变化。4） 材料的时效。例如收缩和徐变。5） 先天和后天的截面削弱。例如:混凝土截面和配筋，或外界因素造成的破损。6） 化学和物理作用。钢筋锈蚀，预应力筋和锚头锈蚀，混凝老化和酸碱腐蚀。按产生的时序来分类：1） 早期裂缝。在混凝土终凝之前产生的裂缝，一般在浇注后的第二天才能发主要有沉降缝，早期塑性裂缝，模壳变形缝，振动荷载缝.2） 强度成长期裂缝。使用期裂缝。除了突发事件造成的桥梁裂缝外，多表现为累积损伤.累损伤的量化参数是评价桥梁剩余寿命的重要指标。拱桥裂缝关于拱桥的裂缝，是多种多样，对于拱桥中占多数的双曲拱桥，常见的裂缝病害发生部位以及原因如下：主拱圈裂缝主拱圈裂缝出现最多的是在跨中下缘和拱脚上缘的径向缝及拱波纵向缝。一般说来主拱圈上的裂缝大体可分为三种类型。径向缝:多发生在跨中和拱脚。拱脚裂缝多在上缘，是由负弯矩引起的；跨中裂缝多在下缘，是由正弯矩引起的。拱顶下缘的径向缝一般分布在2人-3m范围内，也有分布范围很广，约在L/4-v3/4L范围内。这种裂缝多是拱顶下挠，桥台位移及转动引起的。拱脚裂缝有的在拱脚上缘，有的在拱座与拱脚交接处(多为一条，缝较宽)。发生这种裂缝常是拱圈本身刚度不足和桥台位移或向岸转动引起的。纵向缝:多发生在拱波顶。采用平板式拱板时，拱波横向为变截面连续板，拱波顶最薄弱，容易形成纵向裂缝。形成原因主要是双曲拱桥拱圈横向联系差或者根本没有横向联系，桥台位移及超载使用也会产生这种裂缝。水平缝(环向缝):拱肋与拱波交界处顺跨径方向的裂缝。形成原因拱圈刚度不足，墩台位移及波肋结合构造不合理。拱上建筑裂缝腹拱开裂，腹拱有重型和轻型之分。重力式腹拱大部分为圆弧拱，裂缝多发生在靠拱脚部位的第一、二个腹拱的拱波顶。这种裂缝与桥台变位和主拱圈刚度有关立柱的开裂，重力式腹拱立柱开裂现象比较普遍，开裂部位以在盖梁与立柱连接处居多，盖梁上也有竖向裂缝。其它裂缝侧墙开裂有的在整个实腹段，侧墙与立柱脱开。这种开裂现象往往与拱圈承受荷载作用或桥台位移引起的损坏有关。拱桥主拱圈的裂缝形成与拱脚水平位移有很大关系。裂缝对硅构件的危害：加速硅碳化硅裂缝的存在，使空气中的Cv2极易渗透到硅内部与水泥的某些水化产物相互作用形成碳酸钙。在潮湿的环境下CO.｝能与水泥中的氢氧化钙、硅酸三钙、硅酸二钙相互作用并转化成碳酸盐，中和水泥的基本碱性，使硅的碱度降低，使钢筋纯化膜遭受破坏，当和空气同时渗入时，钢筋就产生锈蚀。同时由于硷碳化会加剧硅收缩开裂，导致桥梁结构破坏。降低硅抵抗各种侵蚀性介质的耐腐蚀性能力溶蚀型硷腐蚀即当水通过裂缝渗入硅内部或是软水与水泥石作用时，将一部分水泥的水化产物(如Ca(OH)Z)溶解并流失，引起硷破坏。这种腐蚀在桥墩上表现突出。盐酸(酸性液体)腐蚀和镁盐腐蚀这类腐蚀的主要生成物不具有胶凝性，且易被水溶解的松软物质。这些物质能被通过裂缝或孔隙渗透入硅内部的水所能溶蚀，使硷中的水泥石遭受破坏。结晶膨胀型腐蚀它是硅受硫酸盐的作用，在裂缝和硅孔隙中形成低溶解度的新生物，逐步积累后将产生巨大的应力使硅遭受破坏。影响硷结构物的结构强度和稳定性。硅裂缝直接影响硷结构.物的结构强度和整体稳定性。轻则会影响桥梁结构的外观、正常使用和耐久性，严重的贯穿性裂缝可能导致桥梁的完全破坏。为避免拱桥病害，提出在设计、施工以及养护等阶段的注意事项和预防措施。裂缝的存在和发展，使相应部位构件的承载力受到一定程度的削弱，同时裂缝还会引起保护层剥落、钢筋锈蚀、硅碳化、持久强度低等，甚至危害桥梁的正常运行和缩短其使用寿命。工程实践经验和理论分析说明，硅结构的裂缝是不可避免的，只是有些裂缝是无害的或其害处是可控制的。如果对建筑物的抗裂要求过严，必将付出太大的经济代价，甚至无法实现2.4.2拱脚水平位移和拱顶下沉由于拱桥是具有推力的结构，故拱桥中墩台因推力过大发生拱脚水平位移是拱桥中常见的现象，很多拱桥的调查资料中出现拱脚水平位移的又会伴随有拱顶下沉现象，拱顶下沉的原因不仅是因为拱脚的水平位移。拱顶下沉有以下几个原因：未设预拱度或预拱度留得不够；桥台变位，尤其是桥台水平变位，是拱顶下沉的主要原因;其他原因，如混凝土质量差、徐变系数大等。2.5本章小结拱桥的特点是在竖向荷载作用下，两端支承处除有竖向反力外，还产生水平推力。该水平推力使拱内产生轴向压力，并大大减小了跨中弯矩。拱桥加固技术研究的关键在于首先要进行拱桥常见病害的分类与调查，在此基础之上进行拱桥的加固技术的研究。同时，分类整理了拱桥几个比较常见的典型病害：裂缝拱脚水平位移和拱顶下沉第三章斜拉桥的病害和成因分析3.1斜拉系统的构成斜拉桥的斜拉系统指的是斜拉索和相应梁塔上的锚固构造。斜拉索分为以冷铸锚为锚具的高强度镀锌平行钢丝索和以夹片群锚为锚具的镀锌或涂层钢绞线索，此外尚有斜拉索的防腐蚀防护系统和减振系统，以及斜拉桥在梁塔上的锚固构造。2拉索病害及成因分析在斜拉桥设计、施工和使用过程中，尽管对斜拉索采取了各种防腐、减隔振措施，但由于方法、工艺、材料等不合理，使得斜拉索病害已成为制约斜拉桥使用寿命的关键性因素。3.2.1拉索腐蚀腐蚀是物质与介质作用而引起的变质或破坏。由于腐蚀过程是自发的，所以在斜拉桥整个寿命期内，拉索的腐蚀破坏将会始终存在。拉索腐蚀部位拉索钢丝腐蚀程度基本上取决于橡胶护套的破损程度，因为这是雨水或露水顺钢索流入或渗入护套内产生的结果，所以钢丝腐蚀有两个明显特点:腐蚀程度大体遵循"上轻下重〃规律，即处于较高位置的钢丝腐蚀较轻，处于较低位置的钢丝腐蚀较重;腐蚀较严重的部位，往往是靠近护套破损的部位以及破损处以下的一段部位。腐蚀程度钢丝腐蚀状况按5级分级，即:0级，基本上不腐蚀;1级，钢丝镀锌层腐蚀但不严重，白霜未布满钢丝表面;2级，钢丝镀锌层腐蚀严重，白霜布满钢丝表面，但基体未腐蚀;3级，基体腐蚀并出现红色锈点或锈斑，锈蚀深度不大于0.5mm;4级，锈点、锈斑深度0.5mm以上或钢丝腐蚀断裂［8］。按以上标准，有关资料对国内外斜拉桥腐蚀调查显示，0级、1级出现的情形不多，最普遍的是2级、3级。从钢丝数量及遭受腐蚀的钢丝长短距离来判断，3级最常见，钢丝表面形成较多蚀坑，但深度较浅。另外，出现4级腐蚀的钢丝虽然数量上不如3级和2级多，但它将造成钢丝拉力大幅度降低或丧失，对桥梁安全构成了严重威胁。拉索腐蚀成因拉索遭受腐蚀的原因，主要是因为防护系统老化而出现大量的微孔、裂纹或裂缝，从而不能有效地隔绝空气、水汽、水和腐蚀介质。这些物质进入护套后，容易在钢丝表面形成水膜，使钢丝发生电化学腐蚀，水膜中溶解的腐蚀介质，如S07和橡胶挥发物，对锌层腐蚀还有明显加速作用。随着橡胶防护套逐步老化，微孔、裂纹和裂缝大量出现，气体、水分不断进入、水汽凝聚和腐蚀介质溶解对钢丝形成长期的电化学腐蚀。长期腐蚀的结果，形成严重腐蚀。拉索有刚性拉索和柔性拉索两种，不管是哪一种，拉索本身存在的技术问题也会产生拉索腐蚀。刚性拉索存在的问题有：压注的水泥浆在拉索受风、雨、动荷载的振动下不凝固，从而使拉索钢丝锈蚀断裂，如广东的海印桥，平行钢丝外压注水泥浆。柔性拉索存在的问题有：柔性索是一种无粘结拉索，由于它不用护套内压浆，故刚度小。钢绞线采用镀锌或镀铝的工艺，再单根进行涂油脂和挤压PE套管。拉索自锚环端面至钢导管内PE防护剥离处一定距离为拉索防护的最薄弱处，常因锈蚀而提前失效;拉索在锚环的出口处产生转角，受振动状态的拉索，在时间的积累下产生磨损与弯折断裂。3.2.2拉索氢脆斜拉索氢脆也是电化学现象，与腐蚀略有不同。产生氢脆现象必须同时满足环境、材料、应力的条件才会发生。美国1940年在俄亥俄州朴次茅斯格兰特将军大桥发生的缆绳锚爪鞘开裂的事故，就是因为雨水中含有的微量硝酸盐附在缆绳上发生应力开裂。拉索材料断裂时间和环境极性关系曲线见图3.1,氢脆是断裂时间随阴极变化而变短，应力腐蚀开裂是断裂时间随阳极变化而变短。3.2.3拉索回缩拉缩回缩主要是针对高强度热镀锌钢丝制成的拉索而言的。此类斜拉索在张拉过程中分丝板（如图2.2所示）会与锚杯（如图3.3所示）内壁相接触，分丝板除了承受拉力和冷铸体的反力外，还将承受侧向挤压力和摩擦力，而分丝板厚度较薄，一般为20mm或25mm，这样，分丝板常会因受力过大而变形，导致钢丝回缩，影响斜拉索的疲劳寿命。

图3.1氢脆、应力与断裂时间的关系斜拉索钢丝回缩主要与冷铸填料及其灌注固化、超张拉力、超张拉时锚具温度等因素有关。冷铸填料冷铸填料一般由铁砂、环氧树脂、固化剂、增韧剂、填充料等组成。铁砂作为粗骨料，应具有合理的级配，在使用前应清洗表面浮锈并进行干燥处理，否则，会影响冷铸体的粘结力。铁砂的硬度应高于高强钢丝和锚具10~15洛氏硬度，这样在冷铸体受压时，铁砂会挤压钢丝表面和锚杯内壁，使它们之间形成局部啮合作用，从而减小冷铸体的变形和滑移。环氧树脂作为粘结剂，应选择粘合性好、固化过程中没有副产物和气泡产生、