农村公路桥梁病害成因与养护管理措施

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1 农村公路桥梁的典型病害形式及成因

1.1 桥梁上部结构

桥梁上部结构是直接承受车辆及行人荷载、外部环境变化的结构，也是农村公路桥梁的关键部分之一。梁式桥的上部结构有主梁、横隔梁等，拱式桥的上部结构有主拱圈、立墙立柱等，需分别对其典型病害形式进行分析。

（1）梁式桥。农村公路梁式桥上部结构病害以混凝土裂缝为主，而裂缝主要表现为结构性裂缝和非结构性裂缝两种形式。混凝土裂缝可能出现在桥梁上部结构的跨中、支座、腹板、梁底等部位，不同位置裂缝形态和产生原因有一定的差异，具体如表1所示。

表1 梁式桥裂缝分布形态及成因

（2）拱式桥。农村公路拱式桥梁上部结构病害以表面风化、主拱圈裂缝等为主。主拱圈裂缝包括剪切裂缝、贯通裂缝、劈裂破坏等，主要原因在于结构设计不合理、圬工强度小、桥墩桥台移位等。其中，剪切裂缝、劈裂破坏分别是因为主拱圈抗剪强度和抗压强度不足而引起的；贯通裂缝与主拱圈抗弯强度及桥墩桥台的不均匀沉降密切相关[1]。

1.2 桥梁下部结构

（1）盖梁。盖梁起着“承上启下”的作用，既承受来自上部结构的荷载，同时又将该荷载传递到桥墩。盖梁主要受到弯拉力和剪切力作用，容易产生裂缝，尤其是立柱顶上方的盖梁，由于长期承受负弯矩，裂缝分布更加密集。同时，桥梁伸缩缝处的桥墩盖梁受到含氯离子较多的河水或雨水侵蚀，盖梁钢筋或剪力筋容易被腐蚀破坏。

（2）桥梁墩台。农村公路桥梁墩台如果设置在水中，在水流或漂浮物撞击作用下容易产生混凝土剥落、竖向裂缝、水平裂缝、桥台开裂等病害。根据相关病害统计数据可知，农村公路桥梁墩台80%以上的病害都是裂缝。不同类型的裂缝病害成因如下：竖向裂缝是桥梁基础的横向差异沉降变形造成的；水平裂缝是桥梁结构相邻两跨水平受力不均匀造成的；如果桥台台背回填压实度不满足规范要求或地基承载力较小，则墩台在外荷载作用下会出现下沉、倾覆等现象，最终导致桥台产生开裂病害。

（3）桥梁基础。桥梁基础的主要功能是将上部荷载传递给地基，其缺陷以基础沉降、滑移、隆起为主[2]。①基础沉降滑移。农村公路桥梁基础是允许微小的沉降变形或水平滑移的，但是如果其值超过某一临界点可能危及桥梁结构整体稳定性。基础沉降是因为原地面基底承载力不足或地基处理措施不当，从而导致桥梁结构在各种外力作用下，基底在一定深度范围内产生较大的附加应力。基础滑移是由于桥梁基础受到较大的水平力或冲击力，使得水平抗滑力与水平下滑力的比值小于规范允许的安全系数。②基础隆起。如果桥梁工程修建在季节性冻土地区，在反复冻融循环作用下，则桥梁基础材料的耐久性会不断降低。同时，冻胀力会将桥梁基础上抬，导致基础隆起。埋置深度小于5m的浅基础受冻融循环的影响程度要远大于深基础，需及时对其进行加固养护。

1.3 桥面系

农村公路桥梁的桥面系主要包括桥面铺装、伸缩缝装置、人行道、栏杆、护栏、防排水系统、照明、标志等要素，其病害类型会对行车舒适度和安全性产生直接影响。不同桥面系要素的常见病害形式如表2所示[3]。

表2 不同桥面系要素的常见病害形式

1.4 桥梁支座

如果桥梁支座出现病害，其基本变形能力（转角和位移等）就会产生一定程度的损失，存在安全隐患。农村公路桥梁常用支座形式主要有简易支座、板式橡胶支座、盆式橡胶支座、聚四氟乙烯板式支座等，不同类型的支座，其病害形式也不完全一致。例如，简易支座病害主要有油毛毡老化、破损；板式橡胶支座病害主要有老化变质、开裂、外鼓、位置串动、脱空或剪切超限；盆式橡胶支座病害主要有钢盆锈蚀、螺栓剪断；聚四氟乙烯板式支座病害主要有老化、脏污、磨损。

2 农村公路桥梁病害养护时机的确定

（1）桥梁技术状况评定方法。桥梁技术状况评定包括桥梁构件、部件、桥面系、上部结构、下部结构和全桥评定。桥梁总体技术状况评定等级和桥梁技术状况分类界限如表3所示。桥梁技术状况评定分为一般评定和适应性评定。一般评定是依据桥梁定期检查资料，通过对桥梁各部件的技术状况进行综合评定，划定桥梁各部件及总体技术状况类别，进而提出各类桥梁的养护措施，其评定方法应按现行《公路技术状况评定标准》（JTG 5210—2018）执行。对一般评定划定的各类桥梁，应分别采取不同的养护措施：一类桥梁进行正常养护；二类桥梁需进行小修；三类桥梁需进行中修，酌情进行交通管制；四类桥梁需进行大修或加固，及时进行交通管制，如限载、限速通过，当缺损严重时应关闭交通；五类桥梁需进行加固、改建或重建，及时关闭交通。

表3 桥梁总体技术状况评定等级和分类界限

（2）决策树法。决策树法用于确定桥梁病害养护时机，需要先建立“树结构”，同时结合当地经验和相关专家的意见，不断细化决策方案，最终给出最佳的养护时机。然而农村公路桥梁养护时机影响因素较多，决策树结构较复杂，一旦增删某一项因素，均应再次建立决策树结构，这样会显著增加工作量。

3 农村公路桥梁养护措施

3.1 桥梁养护原则

目前农村公路桥梁加固养护措施较多，在选择加固养护方案时要综合考虑当地的经济技术水平和桥梁现状等因素，尽可能选择施工难度小、工程造价低、对交通影响小、对原结构不损伤或少损伤的加固养护方案。

3.2 桥梁养护措施

（1）完善养护管理体系。为了提高农村公路桥梁的养护管理水平，要建立完善高效的养护管理体系，具体工作如下：第一，加强对技术人员的培训工作，提高其对桥梁养护工作的重视程度，提高业务能力；第二，养护运营单位应尽可能加大资金、人员、设备的投入，确保养护工作的顺利进行；第三，明确养护作业责任主体，并加强职能部门的监督管理。（2）制订养护方案。农村桥梁养护一般包括日常养护与定期养护。为了充分掌握桥梁运营状况，在资金、人员允许的条件下，日常养护应至少1天1次，工作内容主要是将桥梁外观及可能产生的病害情况记录归档。在定期养护之前，应对桥梁状况开展整体性评定，并确定合理的养护时机和相应的车辆管控措施。（3）完善养护数据管理工作。利用数字化技术建立农村公路桥梁养护数据库，动态更新桥梁养护信息，确保桥梁养护档案客观、真实、完整，使各级桥梁管理机构实现资料共享，以此提高桥梁养护管理效果。

4 结论

文章分析了农村公路桥梁的典型病害形式、成因以及养护时机，提出了有效的养护管理措施，主要得到了以下结论：（1）在车辆及行人荷载、水流冲击、外部环境变化等因素的影响下，农村公路桥梁各构件病害形式和成因也存在一定差异。（2）农村公路桥梁养护时机不宜过早也不宜过晚，养护时机评定可选择桥梁技术状况评定方法、决策树法等。（3）农村公路桥梁应选择施工简单、成本低、对原结构损伤小的养护方案，并可从完善养护管理体系、制订养护方案、完善养护数据管理工作等方面来加强农村桥梁养护管理。