南京地区混凝土桥梁病害分析及对策研究

李婵，孙茜，季阳，徐佳诚，张硕，黄梓宸

（南京工程学院江苏南京211100）

0 引言

在我国正在建设或者已经建成的交通路线中，公路桥梁占据着举足轻重的地位。在这些桥梁的使用过程中，就会出现各种各样的病害，而出现此类的病害，对于桥梁的使用安全、使用效果以及使用寿命等都有着不可忽视的影响。将就南京地区公路桥梁病害产生的原因进行分析以及如何解决这些病害的处理办法进行介绍。

1 公路桥梁病害分析及对策研究

1.1 上部结构病害分析及对策研究

分析上部结构中的梁板和附属设施中的桥面系、伸缩缝、桥头搭板等，以江苏境内宁扬高速公路中的多个混凝土公路桥梁为研究对象，分析结构的主要病害、原因以及防治措施。

2 上部结构病害

2.1 上部梁板病害分析

以正宜东互通B匝道桥为例，其上部结构梁板中翼板出现60余条0.1mm宽横向裂缝，总长122.4m，4条0.15mm宽横向裂缝，同时，腹板中也多处出现横向或纵向裂缝。由此，可以看出，裂缝是对公路桥梁梁板产生危害的主要原因之一。裂缝产生的原因主要分为两类：结构性裂缝以及非结构性裂缝。其中，结构性裂缝主要由过大的车辆荷载造成桥梁承载力不足；非结构性裂缝主要由施工过程中混凝土收缩、温度变化以及不均匀沉降引起的结构内应力分布不均匀和变形。现有比较成熟的处理技术有采用环氧树脂或水泥浆表面封闭处理。

除此以外，上部梁板还常存在蜂窝、麻面、掉角、空洞以及钢筋锈蚀和漏筋等情况。其中，施工工艺控制不严、集料的级配选择不当、混凝土配合比设计不合理，使集料之间无法紧密嵌合，混凝土拌合物和易性欠佳，影响混凝土施工操作，运输时间较长易分层离析，浇筑时不易捣实。其处理办法是凿除表面松散混凝土，并采用环氧树脂小石子混凝土或膨胀水泥混凝土等材料进行浇筑、灌注、挤压、喷涂等方法进行修补。

2.2 桥面系病害分析

图1 梁体底板漏筋

桥面铺装是桥面系中最为直观的构件，而高速公路多以沥青混凝土路面为铺装，其主要病害分为车辙、推移、拥包、裂缝、沉陷和疲劳破坏。出现上述问题的关键是沥青受温度、降雨影响较大且容易老化，因而耐久性也较差。针对提高高温稳定性采用稠度较高的沥青及其用量，增加粗矿料，掺加外加剂；针对提高低温稳定性采用温度敏感性小的沥青和吸水率低的集料；针对改善水稳定性的技术方法，改善路面排水系统，施工时保持集料干燥，施工过程中无杂质。

为了使桥面变形的需求得到满足，在两梁端之间、梁端与桥台之间或桥梁的铰接位置上，经常会设有伸缩缝。其常见病害为橡胶条脱落，施工残留垃圾造成伸缩缝堵塞无法发挥作用，定期检测、勘探、维护可保证伸缩缝正常发挥作用，提高其使用寿命。

为保证车辆在桥梁与路面间平稳行进，通常设置桥头搭板来避免桥头跳车。桥头搭板质量问题关键是桥台后路堤的地基沉降过大或填土压实度不足。

3 上部结构病害防治措施：

采用透水性好、强度大的路基材料；

避免大型机具压实导致的过度沉降；

完善路面排水系统；

设置过渡段路面。

3.2 支座病害分析及对策研究

3.2.1 支座病害

图2 板式橡胶支座典型病害

江苏省常见的支座病害主要有支座脱空、混凝土包裹、剪切变形、开裂、偏位、上钢板脱空等病害。

4 桥梁支座常见病害的防治措施

（1）采用吊梁调整法对支座进行调整和更换，其方法为：

确定钢板的厚度，利用大型架桥机吊起某段梁体或整个梁体；

将脱空的桥梁支座处理位置上的杂物移走，对于脱空的桥梁支座垫石用环氧树脂对制作好的钢板进行粘贴，并慢慢地将梁放好；

（2）剪切变形过大的产品，在橡胶支座全部承压的情况下，对支座进行重新顶升、调整，橡胶支座卸载恢复几天即可使用；而确实不能恢复的支座，不宜再使用；

（3） 及时清理垃圾。

5 桥梁支座病害的维护

为了让桥梁支座能够有效、安全的进行寻常使用，应加大对支座的检查维护等事情的力度。桥梁支座的日常维护应做到以下几点：

保持支座整体的完整性，保证每个月检查，及时清洁并保证至少半年扫除一次，彻底清扫支座周围的废物、油污，防止周围水雪的积聚，以此确保桥梁支座的正常工作；

滚动支座的滚动表面定期涂油润滑（每年不少于一次），钢支座开始涂油之前要把滚动表面全部擦除干净，并去除锈蚀防止腐烂；

除了铰轴和滚动表面以外，其余的钢支座都应该涂防锈漆；

为了保证支承板的整齐、牢固，应及时拧紧钢支座所有接合螺栓，以防橡胶支座接触油污老化、变质。

6 下部结构病害分析及对策研究

6.1 混凝土破损脱落

6.1.1 病害分析

墩帽、台帽混凝土破损脱落，形成麻面，表面粗糙。其形成原因主要是由于长期受雨水侵蚀，导致腐蚀性物质渗入到混凝土内部，致使混凝土出现碳化现象，或者混凝土中的化学物质成分与硫酸盐、氯盐等在短期时间内发生致使整体结构膨胀的化学反应。此外，河流的局部冲刷，也会引起墩身混凝土的剥落。

防治措施：

在墩帽、台帽边角容易发生混凝土剥落地方采用高强砂浆或混凝土修筑；

在混凝土已经脱落处，则首先去除松散的混凝土，然后利用聚合砂浆或环氧混凝土进行修补，保证其修补后强度应高于原材料强度。

6.2 混凝土开裂

6.2.1 病害分析

墩身、台身混凝土开裂，形成裂缝。裂缝产生是由多种原因共同作用的结果，设计不合理，墩身、台身承受上部结构巨大压力，使结构受力不均匀，导致局部应力过大，产生裂缝。其次由于温度变化、墩身台身混凝土温缩和徐变等因素影响下容易开裂，如图3。

图3 裂缝

6.2.2 防治措施

防止桥梁下部结构出现裂缝，要提高混凝土的密实程度，防止外部空气，水分易于混凝土反应的物质进入结构体内，切实有效地减少裂缝的出现；

对于易出现干缩裂缝的结构体，应按规范要求充分养护，在其强度达到要求后，在进行下一阶段施工；

如果不慎出现混凝土开裂现象，那么必须对裂缝进行修补，对于较小的裂缝，可进行填充，或粘贴碳纤维进行表面封闭；若裂缝较宽，深度较大，则需要对裂缝填筑水泥混凝土或者高强高性能防水材料进行填补。

6.3 钢筋开裂

6.3.1 病害分析

墩身、台身的钢筋开裂。由于混凝土破损剥落、开裂现象，使有氯离子等害物质进入结构体内，易导致钢筋锈蚀，如图4宁扬高速西银沟中桥露筋。

图4 露筋

防治措施：

增加混凝土保护层厚度；

在钢筋混凝土表面涂一层丙烯酸或环氧树脂等防锈剂，阻隔有害物质与钢筋反应；

在钢筋锈蚀程度较高处，现剔除混凝土表面混凝土，再将阻锈剂涂抹到钢筋表面或在原钢筋上绑扎同号钢筋，再用砂浆封闭。

6.4 不均匀沉降

6.4.1 病害分析

墩基的不均匀沉降产生的主要原因是地基土松软，承载能力不足，以及超载车辆反复作用，产生的竖向压力大于其设计承载力容许值。

防治措施：

采用扩大基础；

桥台处土压力过大，换填土减小土压力；

准备监测验算基础的最终沉降，使沉降值落在规定范围内，不超过允许值。

7 结语

当前，公路桥梁产生的安全隐患对我们国家的经济效益以及社会效益产生巨大的威胁。文章通过对南京市公路桥梁的分析研究，对南京市公路桥梁的病害状况及成因进行了详细的统计分析，并概括说明了这些病害的预防措施及应对措施。