浅析混凝土公路桥梁的常见病害

杨宇丹

北京海龙公路工程公司（102209）

随着交通运输量大幅度增长，行车密度及车辆载重越来越大,对公路桥梁的危害也越来越大，以致在桥梁设计与施工上、日常养护过程中或多或少存在的缺陷也不同程度地造成各类桥梁病害，对交通运输造成不同程度的影响，桥梁病害越来越引起工程界的高度重视。

桥梁病害是指人为的(勘察、设计、施工、使用等)或自然的(地质、风雨、冰冻等)原因，使桥梁结构出现不符合规范和标准要求的问题和现象。对桥梁进行病害分析，提出相应对策，进行维修加固，具有显著的经济效益和社会效益。

根据近几年统计数据:混凝土桥梁出现频率最高的病害有:桥面铺装的病害、桥梁裂缝、基础不均匀沉降、桥头跳车等。

1 桥面铺装的常见缺陷及成因

桥面直接承受车辆荷载，最容易产生病害。桥面铺装的损坏会引起单梁受力甚至破坏。资料显示，混凝土桥面铺装层的损坏占公路总维修的1/3，维修工作量和费用十分惊人，铺装层的病害主要表现为铺装层出现纵、横向裂缝及网状裂缝，铺装层剥落，出现碎裂、脱落等破坏现象，伸缩缝处铺装破损等形式。

1.1 沥青类铺装层的缺陷及形成原因

沥青类铺装层所产生的缺陷主要有松散、车辙、唧浆、网裂、龟裂、坑洞等。

1）松散原因:①沥青用量偏少，压实度不够，或沥青温度过高，沥青老化失去粘结力造成,石料中粉尘过多等；②桥面积水无法排出，在车辆荷载下使沥青和石料脱离造成松散。

2）车辙原因:①压实度不够，空隙率大，尤其是超重车的行驶造成车辙，在主车道发生较多；②沥青混凝土的热稳定性差（软化点低），沥青混合料级配不佳,沥青用量过多，在夏季高温，容易形成车辙。

3）唧浆原因:①沥青铺装层的空隙率偏大，渗水进入难以排出，行车反复碾压形成唧浆；②底层清扫不彻底形成隔层，使得粘层（防水层）起不到应有的作用。雨水进入后在行车的反复作用下即形成唧浆;③冷接缝和与路肩结合处未按要求涂粘层沥青，造成雨水渗入，经行车碾压即形成唧浆；④沥青混合料不均匀，局部不均匀。在雨天，车辆荷载作用下，由于沥青脱落很快就会冒出白浆。

4）网裂、龟裂原因:①沥青性能不好，油层老化，路面使用疲劳、衰减，反复多次的微裂，即会形成较大面积的网裂，严重时形成龟裂；②水泥混凝土铺装层强度不够，引起严重的龟裂；③施工时沥青混合料温度过高，沥青老化，失去粘性；④碾压未达到规定的密实度，空隙率过大；⑤透层油不起作用造成隔层，在车辆荷载长期作用下即形成网裂、龟裂。

坑洞形成的原因较多，由网裂、龟裂、唧浆继续发展即形成坑洞，由前边病害的扩展而形成。

1.2 混凝土铺装层的缺陷及成因

1）磨光:由于铺装层集料抗磨性能差或交通量过大引起。2）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。有网裂、纵横裂缝等。3）脱皮、露骨:由于施工时没有一次成型，厚度不够或者裂缝在车辆冲击力作用下，表层产生脱皮或局部破坏露骨。4）松散破碎:由于强度不足，在车轮冲击下造成破坏。

2 混凝土结构裂缝缺陷及成因

混凝土结构的裂缝是由材料内部的初始缺陷、微裂缝的扩展而引起的,裂缝的成因复杂而繁多，甚至多种因素相互影响，每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因。但裂缝的成因不外乎以下两类:

结构性裂缝即由外荷载引起的裂缝，预示结构承载力可能不足或存在其他严重问题。

非结构性裂缝即由变形引起的裂缝，如温度变化、混凝土收缩等因素引起的结构变形在内部产生自应力,当此应力达到混凝土抗拉强度极限值时，即会引起混凝土裂缝。

两类裂缝有明显的区别,危害效果也不相同，有时两类裂缝融在一起。资料表明，非结构性裂缝约占80%；结构性裂缝约占20%。不管是那一种裂缝，只要裂缝的宽度和数量超出规范容许的范围和限度，都会导致结构恶化，影响到桥梁的承载力和使用寿命。

2.1 结构性裂缝

结构性裂缝归纳起来分为直接应力裂缝和次应力裂缝。直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝，如基础不均匀沉降、超限车辆通过等。次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。如:由于结构物的实际工作状态同常规计算有出入或计算不考虑，从而在某些部位引起次应力导致结构开裂，如桥梁结构中经常需要凿槽、开洞、设置牛腿等。因此，若处理不当，在这些结构的转角处或构件形状突变处、受力钢筋截断处容易出现裂缝。实际工程中，次应力裂缝是产生荷载裂缝的最常见原因。

2.2 非结构性裂缝

1）收缩裂缝:在实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。2）温度裂缝:温度变化将引起混凝土热胀冷缩变形，从而在内产生拉应力，当此应力达到混凝土的抗拉强度极限值时，即会引起混凝土裂缝。温度裂缝区别于其它裂缝最主要特征是将随温度变化而扩张或合拢。

另外还有钢筋锈胀裂缝、冻胀引起的裂缝、施工材料质量引起的裂缝和施工工艺质量引起的裂缝等同样都很重要。

2.3 混凝土腐蚀

混凝土的腐蚀一般来说可以概括为:碱-集料反应、盐腐蚀和冻融。

混凝土碱-集料反应是指来自水泥、外加剂和环境中的碱金属离子与沙石等集料中的活性组分发生膨胀性化学反应，从而造成混凝土结构从内部开始的胀裂,在表面上出现龟裂或地图状裂纹，直至整体开裂，甚至破坏。这种病害称为混凝土的“癌症”。破坏需要三个条件:混凝土的高碱性、碎石中富含的碱活性成分以及水。

当含盐水进入混凝土结构达到饱和，当外界环境非常干燥或干湿条件下时，分别造成混凝土中盐分浓度增加和盐结晶,造成混凝土的膨胀破坏，引起盐腐蚀。

寒冷地区有较长的冰冻期，渗入到混凝土中的水结冰、融化，如此反复进行，导致混凝土的裂缝不断扩大，对结构产生慢性破坏作用。冻融的结果，加剧了碱-集料反应和盐腐蚀的破坏作用。

2.4 混凝土的碳化

碳化是指水泥石中的水化产物与周围环境中的二氧化碳作用生成碳酸盐或其他物质的现象。碳化将直接影响混凝土结构物的性质及耐久性。混凝土的碳化是一个缓慢的过程，取决于混凝土的密实性、水泥品种、水化物中氢氧化钙的含量等内部因素，以及大气中二氧化碳的浓度和压力、混凝土的湿度等外部因素。

2.5 钢筋腐蚀

保护层厚度不足以及混凝土不密实都是导致结构钢筋锈蚀的主要原因,它使混凝土碱性降低，减弱钢筋的保护作用，导致了钢筋的锈蚀。

结构的其它表层缺陷也可能导致结构钢筋锈蚀,随着蜂窝、掉角、剥落、露筋、裂缝等病害的发展,往往使结构钢筋直接暴露在外界条件下而发生锈蚀。

混凝土中的钢筋腐蚀一般为电化学腐蚀。影响电化学腐蚀的因素有环境的湿度、温度、氧气浓度等,湿度越大、温度越高、氧气浓度越大,腐蚀越严重。

3 桥梁基础病害及成因

由于地基勘察精度不够，试验资料不准。在没有充分掌握地质情况时就设计、施工，或者是地质软硬不均差距太大、结构基础类型差别较大、地基冻胀和地基地质发生变化等都会导致基础的不均匀沉降。基础病害类型主要有:基础沉降、基础的滑移和倾斜和基础结构物的异常应力和开裂等。

4 桥头跳车及成因

桥头跳车是指道路与桥梁台背的衔接区域出现的路面或搭板变形、断裂，甚至坑槽，严重影响了行车的安全、速度、舒适及其使用寿命。其原因主要有如下几方面:

4.1 地基土质不良

桥涵通常位于沟壑地段，地下水位高，且多属软土，一旦受到荷载影响，则极易产生沉降，再加上桥头路基填筑高度较大，在车辆荷载作用下更容易引起地基沉陷，特别是施工后沉降较大。

4.2 台背填料的影响

台背填料一般为渗透性材料，空隙率大，施工中很难将填料颗粒间的孔隙完全消除。在公路自重及车辆的垂直荷载与振动荷载作用下,孔隙率降低，密实度逐渐增大,便在一定期限内产生路基沉降，造成跳车。

4.3 刚柔突变引起的沉陷跳车

刚性较大的桥台与刚度较小、柔性较大的弹塑性体路基相连，在车辆荷载作用下，这个刚度差引起道路与桥台之间产生较大的塑性变形和刚度突变，增强了桥头跳车的震动效果。

4.4 设计与施工造成

未按设计规范要求在桥台前后正确地设置过渡段，特别对于软基路段，在沉降还未稳定时直接铺筑路面,没有严格按施工规范进行台背回填，松铺厚度过厚、回填速度过快、压实度不够、材料把关不严、台背的防护排水处置不规范，施工便道处理不规范造成不稳定，工后产生不均匀沉降造成。

5 支座病害及成因

支座直接传递荷载，其的病害直接影响到梁板的安全，其病害主要是支座与梁板和支承垫石不密贴或脱空，形成空隙，造成梁板支承处局部悬空，形成梁板“三条腿”现象，从而造成梁板的损坏和桥面铺装开裂等，危及行车安全。

造成支座病害的主要原因有一是设计时对支承垫石及梁底支承部分的纵横坡和标高精度不够，二是在施工时控制不严，特别是垫石标高、几何尺寸、平整度不符合设计，造成在架设梁板时采用垫钢板或砂浆进行调整，从而形成不密贴或脱空等。

6 结论

对于上述出现的各类桥梁病害，在现实工作中只要严格按规范控制设计与施工，均能有效的避免或减少，对已出现的各类病害，应认真分析产生的原因和危害,采用不同的处理方式来满足使用需要。如桥面铺装的破坏无论是水泥混凝土桥面还是沥青混凝土桥面,通常是将破损的部位清理出来，然后铺筑；对裂缝的修补常用方法有:填缝、表面抹灰、凿槽嵌补、表面粘贴和表面喷浆等方法，目前常用的是压力灌浆修补法等等。

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