城市高架桥常见病害特征与机理分析

方大南

【摘 要】随着经济的快速发展，城市高架桥承担的公路交通运输作用越来越重要，城市高架桥的主要病害与病害处治要求更加严格和全面，结合国内某城市立交桥，对桥梁的病害特征与病害机理进行分析，提出有针对性的桥梁病害处治方案，为增强城市高架桥养护方案的科学性具有重要的参考意义。

【关键词】高架桥；病害特征；病害机理；分析

0 引言

近年来，由于桥梁数量的增多和桥梁修建年代渐渐久远，市政管理部门对城市高架桥的外观检测、整体评估、病害预防与治理及养护皆不断重视。目前，针对城市高架桥的病害和检测结果，相关部门已经采取了很多措施，但现有处理措施仍有一些不足，主要问题有：

（1）勘察不全面，设计不科学，加固方法不合理等问题不断出现，桥梁结构和路面构造的不合理导致道路桥梁性能与其使用要求不协调，容易产生严重的早期破坏。

（2）部分病害调查仅依据常规外观检测和定期检测，皆是根据其外表特征直接下结论，没有对桥梁的整体力学性能进行深入分析。

（3）桥梁病害有很多，而没有进行科学的分类，导致收集的病害类型不明确，只是单纯的对所有病害原因罗列而没有分组和归纳总结。

（4）对于病害的处治方法和相应的道路桥梁养护措施，没有一桥一分析的理念，大部分都是参考其他地区的措施，没有针对饱和交通量等问题提出专一的规划和思路。

1 城市高架桥常见病害特征

1.1 桥面病害

城市高架立交桥桥面系存在的主要问题如下：

（1）桥面铺装存在划伤、孔洞。

（2）桥面铺装存在开裂、坑槽及拥包。

（3）伸缩缝沙土堵塞，橡胶条开裂、破损，锚固混凝土开裂、破损。

（4）护栏多处出现露筋，保护层厚度不足，局部出现开裂，混凝土破损和钢筋锈胀。

（5）桥面排水系统的主要病害有，接线桥：泄水孔堵塞、无格栅。

1.2 梁体病害

（1）竖向裂缝、横向裂缝、纵向裂缝和斜裂缝。

（2）网状裂缝。

（3）水渍，露筋，底板混凝土松散、夹杂。

（4）底板蜂窝麻面、破损。

1.3 支座病害

（1）由于支座摩阻力不足造成梁体滑移值超出了允许滑动范围，整个上部结构衔接不顺畅，形成南北错台，同时冲击支座的限位装置，造成支座限位装置的破坏。

（2）防尘罩破损、支座螺帽松动、散落。

（3）支座局部脱空、压缩变形、限位钢板剪断，盆内橡胶板被剪切挤压变形等病害。

1.4 墩身病害

（1）墩（台）顶部杂物堆积。

（2）墩（台）竖向受力裂缝。

（3）盖梁竖向裂缝。

（4）墩身混凝土破损。

1.5 梁体移位

（1）梁体发生纵向移位

（2）梁体发生横向错位

（3）伸缩缝挤压变形

1.6 附属设施

下部排水管缺失、破损、脱节。

泄水管缺失、泄水孔破损。

翼板、腹板有水流痕迹。

2 城市高架桥病害机理分析

2.1 桥面病害机理分析

以前设计的旧桥，基本上没有对铺装层进行仔细的计算分析，因为当时认为铺装层不是桥梁主体的一部分，而实际上桥面铺装是和桥梁主体共同受力的，这样施工过程中也要考虑铺装层对结构主体的受力性能的影响和改观。当然，桥面铺装也会产生一些病害，主要原因如下：

（1）首先是水对桥面铺装的影响。

（2）桥梁结构的主体对桥面铺装的影响。

（3）车辆荷载对铺装层破坏的影响。

（4）保护层厚度过大对桥面铺装的影响。

2.2 梁体病害机理分析

梁体产生裂缝的原因包括多个方面，既包括施工工艺不当、施工材料的问题，还有一些其他方面的因素也可能导致梁体裂缝的出现。

（1）施工工艺不够科学可以引起桥梁梁体出现结构裂缝。

（2）施工材料问题导致裂缝出现。

当然，这只是影响裂缝出现的一部分原因，其他很多措施也会导致裂缝的出现，比如，养生期间不够重视，不够科学合理。

2.3 支座病害机理分析

支架存在的意义就是为了保证桥梁工程项目的稳定性以及过往车辆和人员的安全性。因此，桥梁工程在长时期的使用之后，因为其所承受的压力超过了预定的范围，而支架又是支撑桥梁承受压力最大的部分，所以这也就使得这一部分出现锈蚀以及位移等问题的几率成本增加。

2.4 墩身病害机理分析

桥墩的墩身主要由混凝土组成，也有些钢筋，但是这些钢筋基本都不是预应力钢筋，有一些箍筋和架立钢筋。所以，混凝土的开裂就是最主要的病害，而且混凝土的开裂可以导致钢筋的锈蚀，混凝土的开裂有很多的原因，具体如下：

（1）外部荷載的作用，桥墩是桥梁的下部结构，主要是承担起重量，除了恒载以外，车辆荷载也会对桥墩产生一定的作用，而且车辆荷载的偏载也是非常的关键，若是车辆还属于超重车辆的话，此效应会更加的明显。

（2）结构自身也会产生应力变化导致桥墩裂缝，因为桥墩是大体积的混凝土，大体积混凝土一般会有水化热的现象，自身的应力和温度产生的次应力可以导致结构出现非结构裂缝，这些裂缝可以在前期进行相应的修补。

（3）不均匀沉降也是一个很重要的因素。

2.5 梁体移位机理分析

经过检测及现场详细测量，该桥主要病害为上部发生纵、横向移位，梁体局部扭转，支座及伸缩缝均已损坏，梁体及部分墩柱存在裂缝现象。发生以上病害主要原因是：

（1）地震作用的累积、地震力偶然作用对桥梁造成不同程度的破坏。

（2）温度效应的累积。超静定结构，在温度梯度作用下，桥梁结构会产生次内力，此力可以产生1cm左右水平位移，整体升降温也会加剧桥梁变位的速率。

（3）支座构造

初始变位引起支座剪切破坏、压缩变形，盆式支座构造的破坏是不可逆的，支座变形加剧梁体移位。同时，伴随移位越来越大，支座破坏越来越严重甚至脱空，二者恶性循环。

（4）超载作用

3 病害处治措施

（1）对桥面铺装出现开裂和拥包，应凿除破损混凝土后翻修，重新铺筑面层并进行防水处理。对桥面铺装出现坑槽，应进行周遭切除，然后重新铺筑面层并进行防水处理。

（2）如果裂缝很小，用肉眼或者相关的仪器检测发现裂缝是非结构裂缝，且近期内没有相关的继续发展的趋势，对于宽度未超限的裂缝，采用环氧砂浆进行封闭处理；对于宽度大于限值规定的裂缝，应采用压力灌浆法灌注环氧树脂胶进行修补，并定期观察其发展变化状况，形成一个合理科学的观测日志，供有关部门参考，以便在出现异常情况时进行及时处理。

（3）对于一些没有问题的支座，只是有些生锈或者是脏污，那可以进行清洁和润滑，有些螺丝或者构件松了，可以进行处理和更换，只要保证支座不变质，可以采取相应的修补措施。对于已经破坏、失效的支座，应及时更换。

（4）对桥墩的病害处置，主要是解决开裂的问题。桥墩开裂要进行灌封处理，解决混凝土的开裂就可以预防钢筋的锈蚀。

（5）对于桥梁梁体移位，应及时予以复位、加固。

4 结论

本文对其桥梁运行状况和主要病害进行了描述，并分析了产生病害的机理，提出了有针对性的处治措施。主要进行了以下研究：

（1）对城市快速高架桥的桥面系、上部结构、支座、下部结构和其他附属设施进行了病害状况检测。

（2）针对桥梁的技术状况，对桥梁开裂情况、梁体的变位扭转、支座损坏、伸缩缝破坏和桥墩变位等病害进行了成因分析，并提出了相应的建议。

（3）将城市高架桥的病害特征与病害成因进行了有效的结合，从机理的角度深入的分析，为桥梁病害的防治打下了坚实的基础。

【参考文献】

[1]谭鑫强.城市高架桥主导空间解析[D].大连理工大学，2009.

[2]牛帅，李青宁.城市高架桥特点及分类[J].山西建筑，2008，（28）：3-4.

[3]蔣永红，余天庆，范瑛.城市高架桥的弊端及防治对策[J].湖北工业大学学报，2006，（02）：90-92.

[4]路妍桢，王浩源，王鹏.城市高架桥下剩余空间的优化利用[J].安徽农业科学，2016，（08）：182-185.

[责任编辑：张涛]