桥梁常见病预防指南

桥梁常见病预防指南一、裂缝类病害1.混凝土收缩裂缝成因：水泥用量高、水灰比大、养护失水、降温梯度大。预防：（1）配合比设计阶段把胶凝材料总量控制在380kg/m³以下，水胶比≤0.38；（2）掺8%～10%的Ⅰ级粉煤灰或25kg/m³的S95矿粉，降低早期水化热；（3）拆模后立即覆盖两布一膜，保持相对湿度≥90%，养护14d；（4）节段施工缝设在弯矩零点附近，缝内贴1mm铜片止水带；（5）合龙段选择在日最低气温时段浇筑，合龙后48h内不拆除临时锁定。2.温度梯度裂缝成因：日照辐射导致箱梁顶底板温差超过15℃，产生自约束应力。预防：（1）在桥面铺装层下3cm处埋设Φ20的HDPE冷却管，水平间距50cm，夏季10:00—16:00通水降温；（2）采用白色高反射率防水粘结层，太阳反射比≥0.65；（3）箱室内安装温度传感器，当顶底板温差≥12℃时自动启动通风机，风速2m/s；（4）在悬臂施工阶段，挂篮前端设置遮阳篷，减少钢模板直接暴晒。3.预应力锚下劈裂裂缝成因：锚垫板刚度不足、螺旋筋未贴紧、张拉顺序不当。预防：（1）锚垫板厚度≥25mm，后设16mm厚钢垫板，二者满焊；（2）螺旋筋采用Φ12钢筋，螺距40mm，锚头处3圈必须抵紧垫板；（3）张拉采用“隔一拉一”对称法，每束张拉吨位误差≤1%；（4）张拉后立即用环氧砂浆封锚，24h内注浆，浆液28d强度≥55MPa。二、碳化与氯离子侵蚀1.碳化成因：CO₂通过孔隙扩散，pH值降至9以下，钢筋钝化膜破坏。预防：（1）水胶比≤0.35，保护层厚度≥40mm；（2）表面涂装硅烷浸渍，渗透深度≥3mm，90d碳化深度降低70%；（3）设置0.8m高的防冲撞护栏，减少冬季除冰盐溅射；（4）每两年用1%酚酞酒精溶液测碳化深度，碳化前沿距钢筋＜10mm时补涂。2.氯离子侵蚀成因：海水、融雪剂、汽车尾气中氯盐通过裂缝进入。预防：（1）掺3kg/m³的阻锈剂（迁移型有机胺类），28d氯离子扩散系数≤500C；（2）桥面沥青层下设1.5mm厚高分子自粘防水卷材，搭接10cm热熔焊接；（3）伸缩缝采用氯丁橡胶止水带，下衬不锈钢接水槽，槽底设Φ50泄水管；（4）建立氯离子浓度监测网，在护栏底座、翼缘板底各埋3个Ag/AgCl电极，数据无线回传，超过0.6kg/m³时启动阴极保护。三、冻融剥蚀成因：水饱和混凝土在-18℃～+5℃循环冻胀。预防：（1）引气剂掺量0.015%，含气量4%～5%，气泡间距系数＜0.20mm；（2）墩柱0.5m以下采用花岗岩镶面，厚8cm，环氧干挂，缝内注憎水胶；（3）桥面雪后6h内清除，禁用钠盐融雪剂，改用5%醋酸钙镁（CMA）；（4）设置桥面径流收集管，融雪水直接排至桥下沉淀池，氯离子浓度稀释至0.1%以下再排放。四、碱骨料反应成因：活性SiO₂与Na⁺、K⁺形成凝胶吸水膨胀。预防：（1）岩相法检测骨料，活性SiO₂含量＞1%时弃用；（2）控制总碱量≤3kg/m³，水泥碱含量≤0.6%，外加剂碱≤1%；（3）掺30%粉煤灰或40%矿粉，有效抑制膨胀率＜0.04%；（4）已建桥梁若出现地图状裂缝，采用真空注入低粘度丙稀酸盐树脂，注入压力0.3MPa，饱胶量≥0.5L/m。五、支座老化1.板式橡胶支座病害：剪切变形超限、橡胶龟裂、钢板外露。预防：（1）选用氯丁橡胶，硬度60±3IRHD，耐臭氧浓度50pphm，168h无裂纹；（2）安装时上下座板水平度偏差≤0.5‰，四角高差＜1mm；（3）每季度用塞尺检查剪切角，tanγ＞0.45时及时更换；（4）在墩顶设防尘罩，罩内放置200g硅胶干燥剂，罩体用不锈钢304螺栓固定。2.盆式支座病害：聚四氟乙烯板磨损、密封圈脱落。预防：（1）PTFE板厚度≥7mm，储脂坑深度1.5mm，硅脂滴点≥280℃；（2）安装前用丙酮擦净不锈钢滑板，摩擦系数≤0.03；（3）每年对支座除尘，补充201-500cs甲基硅油，油量以溢出储脂坑为准；（4）梁底设限位块，防止地震时位移＞±50mm。六、伸缩缝失效病害：型钢断裂、止水带拉裂、混凝土啃边。预防：（1）选用160mm模数式伸缩缝，中梁采用16Mn钢，屈服强度≥345MPa；（2）锚固钢筋改为Φ20月牙肋，埋深18cm，顶部设90°弯钩；（3）后浇带采用C50钢纤维混凝土，纤维长度35mm，掺量40kg/m³，28d抗弯强度≥7MPa；（4）通车前做100次疲劳循环，位移±40mm，频率3Hz，焊缝无裂纹；（5）每月清理缝内石屑，用高压水枪冲洗，冬季灌入低模量聚氨酯密封胶，胶体伸长率≥600%。七、桥面铺装层推移成因：防水层粘结差、重载剪切、温度翘曲。预防：（1）钢板喷砂至Sa2.5级，粗糙度50-75μm，立即涂0.3kg/m²环氧富锌底漆；（2）撒布2-4mm预拌碎石，覆盖率60%，增强咬合；（3）防水粘结层采用1.2kg/m²SBS改性沥青，60℃剪切强度≥0.7MPa；（4）上面层SMA-13沥青掺0.4%聚酯纤维，动稳定度≥6000次/mm；（5）重车车道每50m设横向刻槽，槽深5mm，间距20mm，提高抗滑。八、钢结构疲劳裂纹1.主梁焊缝成因：车轮荷载2×10⁶次循环后，焊趾应力集中系数Kt≥3。预防：（1）对接焊缝余高磨平，过渡半径≥8mm，超声检测Ⅰ级合格；（2）纵肋与顶板焊缝改为双面坡口，焊后48h内做TIG重熔；（3）在重车车道纵肋内侧加8mm厚补强板，板端部1:8斜坡过渡；（4）设置30kN/m黏滞阻尼器，降低应力幅15%；（5）每年夜间用磁粉检查一次，裂纹长度＞5mm时钻孔止裂，再补焊。2.高强螺栓病害：滑移、断裂。预防：（1）采用10.9S级扭剪型螺栓，预紧力225kN，扭矩系数0.13-0.15；（2）安装前清除浮锈，摩擦面喷砂后涂无机富锌漆，抗滑移系数≥0.55；（3）终拧完成1h后，用扭矩扳手复检，欠拧值＞10%必须补拧；（4）运营期每三年抽检5%，发现1颗断裂则整批更换。九、墩台基础冲刷成因：流速＞3m/s时，墩周出现马蹄形冲刷坑，深度可达6m。预防：（1）施工前抛填1m厚级配碎石护底，d50=30cm，再铺40cm钢筋石笼；（2）墩前设60°分水尖，尖长2m，减少25%局部冲刷；（3）汛期采用多波束测深仪，每半月扫描一次，冲深＞0.5m立即抛袋装碎石；（4）桥墩5m范围内河床浇筑80cm厚C30水下不分散混凝土，顶部设10%外倾坡；（5）建立水情预警系统，流速＞3.5m/s时限制通航，船速≤4km。十、船舶撞击成因：夜间雾大、航标失效。预防：（1）墩身0-8m范围外包1m厚蜂窝状橡胶护舷，吸能2000kJ；（2）设置AIS虚拟航标，桥区1km外自动播报限高、限宽信息；（3）安装360°红外摄像头，探测距离500m，发现偏航船舶30s内高音警告；（4）主墩设4根Φ1200钢管桩防撞墩，桩内灌C40混凝土，桩顶高程与主墩一致；（5）每年与航道部门联合演练2次，拖轮10min内到达桥区。十一、地震破坏成因：断层突发错动，加速度峰值0.3g。预防：（1）采用铅芯橡胶隔震支座，水平刚度0.8kN/mm，阻尼比20%；（2）设置50cm的防落梁挡块，挡块内设20mm厚橡胶垫，缓冲碰撞；（3）桥台背后填土用EPS轻质泡沫，密度20kg/m³，减少土压力60%；（4）墩柱箍筋改为Φ16螺旋筋，间距8cm，配箍率1.2%，确保延性转动角≥0.04rad；（5）建立强震观测网，墩顶、承台各布1组三向加速度计，数据实时回传，震后30min给出安全评估。十二、综合监测与信息化1.传感器布设（1）应变：主梁关键截面布24组光纤光栅，精度±1με；（2）位移：GPS-RTK监测索塔顶部，水平位移精度2mm；（3）振动：加速度计采样频率100Hz，识别阻尼比变化5%即预警；（4）环境：温湿度、风速、氯离子、CO₂浓度同步采集，采样间隔10min。2.数据处理（1）采用小波包能量谱识别裂缝萌生，当能量占比＞3%触发巡检；（2）建立BIM+GIS三维模型，传感器点位与构件一一对应，手机扫码查看历史曲线；（3）利用深度学习LSTM网络预测剩余寿命，输入3年数据，预测误差＜8%；（4）平台开放API，与交警、路政、航道共享，实现多部门联动。3.巡检制度（1）日常巡查：每周一次，目测桥面坑槽、伸缩缝异响、支座灰尘；（2）定期检测：每月一次，用无人机拍摄墩顶、拉索PE套，裂纹宽度识别精度0.1mm；（3）专项检测：每年一次，荷载试验加载0.85倍设计荷载，校验挠度校验系数0.7-1.0；（4）应急检测：台风、地震、船撞后24h内完成外观、索力、线形复测。十三、典型题例与解析【单选】1.下列哪项措施对抑制碱骨料反应最有效？A.增加水灰比0.5B.掺30%粉煤灰C.采用快硬水泥D.提高钢筋保护层至70mm答案：B解析：粉煤灰活性Al₂O₃与SiO₂可消耗碱性离子，膨胀率降低80%。【多选】2.导致板式橡胶支座剪切变形超限的原因有：A.上下座板不平B.防尘罩破损C.氯丁橡胶硬度45IRHDD.未设限位装置答案：A、B、D解析：硬度45IRHD过低会加速老化，但不是剪切超限直接原因。【判断】3.钢结构焊缝余高磨平可降低应力集中系数，提高疲劳寿命。答案：正确解析：磨平后Kt由3.5降至1.8，疲劳寿命提高5倍。【填空】4.冻融环境下，混凝土含气量应控制在______%，气泡间距系数小于______mm。答案：4-5，0.20【简答】5.简述桥梁基础冲刷监测的三种方法并比较优缺点。答案：（1）多波束测深：精度高（±5cm），需潜水员配合，费用高；（2）声呐剖面仪：可固定安装，实时性好，受泥沙浓度影响；（3）测斜管+倾角计：成本低，只能测局部冲深，无法覆盖全墩周。【计算】6.某桥墩冲刷坑实测深3.2m，设计允许冲深2.5m，抛石防护厚度0.8m，石笼空隙率30%，求实际有效防护厚度。答案：有效厚度=0.8×(1-0.3)=0.56m＜(3.2-2.5)=0.7m，不满足，需再抛0.2m。【案例分析】7.某连续箱梁桥运营8年后，跨中底板出现0.3mm横向裂缝，伴随渗水锈迹。给出检测步骤与维修方案。答案：检测：（1）裂缝宽度、长度测绘，采用裂缝显微镜；（2）超声平测法测深，确认是否贯穿；（3）芯样检测氯离子浓度，判定是否盐害；（4）静载试验验证刚度折减。维修：（1）裂缝注环氧，压力0.2MPa，直至邻孔出胶；（2）渗水区域凿除3cm保护层，喷砂除锈至Sa2.5；（3）涂2道渗透型阻锈剂，用量0.2kg/m²；（4）聚合物砂浆修复，1d强度30MPa；（5）表面加贴1.2mm碳纤维布，环向围束，提高15%抗裂；（6）增设桥面径流槽，引导融雪水远离梁底。十四、预防性养护日历1月：清除伸缩缝积雪，撒CMA；检查支座防尘罩；2月：春节免大型荷载，复核阻尼器；3月：春季多波束测深，抛石补缺；4月：桥面坑槽热补，更新标线；5月：涂装硅烷，气温15-25℃最佳；6月：雨季前清理泄水孔，更换破损篦子；7月：高温通水降温，检查冷却泵；8月：夜间红外检测钢梁疲劳裂纹；9月：台风前拆除临时标志，检查防落梁挡块；10月：荷载试验，校验系数；11月：更换橡胶护舷老化单元；12月：冬季