公路桥梁常见病害及成因分析

罗浩 王锟 晏亮 杨彤麟 甘贤备 郭辉

摘 要：桥梁是公路交通的重要组成部分和生命线工程，近年来，受设计荷载、施工质量以及运营养护过程中不利因素影响，导致出现桥梁梁体开裂、支座功能退化、伸缩缝破坏等常见病害，严重时会对桥梁安全造成重要影响。鉴于此，本文以桥梁的结构形式与病害类别为脉络，逐次介绍了桥梁上部结构、支座、下部结构、桥面系及附属设施的典型病害，并分别对各个部位产生病害的原因进行了探讨分析。

关键词：公路桥梁;桥梁检测;病害成因;安全保障

中图分类号：U445.7 ;U448           文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2021）07-0148-03

我国桥梁建设发展如火如荼，经过了几十年的快速发展，桥梁在运营阶段中，桥梁病害问题逐步显现，对桥梁的正常使用产生了安全隐患。因此，定期对桥梁开展检测工作是十分必要的，通过现场桥梁检测经历，根据桥梁自身结构组成，本文将桥梁分为四个部分，依次对桥梁上部结构、支座、下部结构、桥面及附属设施[1]出现的一些常见病害进行归纳总结，并对病害产生的原因进行初步探讨分析。

1上部结构

桥梁的上部结构主要构件包括承重构件和一般构件。承重构件则是梁体本身，包括梁的腹板、翼板、底板，而横隔板、湿接缝等附属构件则为桥梁的一般构件，这些都是产生桥梁病害的常见构件。

1.1承重构件

1.1.1腹板的斜裂缝和竖裂缝

腹板处产生的裂缝一般为收缩裂缝。梁体在受到荷载作用时，混凝土的抗拉极限强度值小于梁的斜截面拉应力时，斜裂缝则会在腹板垂直于主拉应力的方向产生[2];腹板竖裂缝产生的原因是由于在梁的腹板区域内，通常会布置少量的构造钢筋，当腹板沿着纵向收缩时，易使其竖向开裂。

1.1.2底板裂缝

底板处产生裂缝，主要是由于预应力的作用所导致的，当预应力钢筋张拉后，在梁的端部区域易形成纵向受压、横向受拉状态，在横向受拉区域当混凝土的极限抗拉强度小于混凝土的拉应力时[3]，极易在主梁的底板处产生裂缝。除此之外，当混凝土的保护层偏薄时，底板也容易出现裂缝现象。

1.1.3翼板裂缝

由于主梁顶板在张拉时预应力不足，在主梁的两侧翼板处，易出现剪力滞效应，梁的翼板中支点部位常常出现裂缝现象，有时还有渗水现象。

1.2 一般构件

1.2.1湿接缝裂缝

常见病害为纵裂和横裂现象，通常是由于现浇混凝土收缩时，受到两边预制梁的约束所导致的。

1.2.2横隔板

横隔板处的病害一般表现为收缩裂缝。由于横隔板是沿着四边嵌固而成的，如果横隔板自身刚度不足，受到偏载作用的影响，横隔板局部会出现开裂现象。

在桥梁的上部构件中还常常会出现梁底板破损漏筋、腹板蜂窝麻面的现象，如图1～2所示。这是由于在施工过程中，脱模粗糙、混凝土振捣不密实，从而导致混凝土压实度不够，或者设计施工不当，局部混凝土保护层皮偏薄时，亦会引起蜂窝麻面、破损漏筋的现象[4]。

2支座

支座在桥梁结构中起到承上启下的传力作用，当支座产生病害时，桥梁的结构安全会产生重大安全隐患，同时也会使桥梁的使用寿命大打折扣。

2.1 支座偏位

支座产生偏位的主要原因大多是由于施工不当所导致的，当支座偏位过大时，会引起支座相邻梁体之间的间距变小，易使得主梁之间产生顶死现象，从而对桥梁的结构安全产生重要影响[5]，如图3所示。

2.2 支座脫空

产生支座脱空的主要原因主要包括以下几个方面：

（1）在施工阶段，未控制得当支座的垫石标高。

（2）梁体一般采用预制，但由于预制中施工失当的影响会使得梁端的三角楔型块不平，从而容易导致脱空现象。

（3）垫石的混凝土强度过低，致使支座受压后，垫石出现破碎现象，导致支座脱空。

（4）受到温度的影响，混凝土易产生收缩现象，当后期混凝土梁体收缩过大时，易使支座产生沿纵向一侧产生较明显的半脱空现象[5]，如图4所示。

2.3 支座剪切

支座产生剪切现象，一方面是支座本身的抗剪弹性模量不足，另一方面因为外界环境、温度的影响，梁体本身出现过大的收缩变形，引发支座产生剪切。

除此之外，支座垫石也可能产生开裂现象，一般是由于垫石的强度不足、自身收缩等原因所导致的。

3下部结构

3.1盖梁、墩台结构

3.1.1盖梁裂缝

盖梁裂缝多分布于盖梁的受弯区域，可分为两种情况：一是盖梁裂缝出现在两墩之间盖梁的正弯矩处，裂缝自底部向上对称发展，裂缝宽度表现为下宽上窄;二是盖梁裂缝分布在盖梁悬臂端的负弯矩区域，裂缝自顶部自上而下对称发展，裂缝宽度表现为上宽下窄。这两种裂缝产生的原因一般皆是超载所导致的，而后者的病害危害较大，特别是在梁端出现渗水现象时。

3.1.2盖、帽梁堆积施工垃圾

在桥梁施工阶段或养护过程中，形成的施工垃圾堆积在盖、帽梁处，如图5所示。

3.1.3盖梁挡块开裂破损现象

图6中盖梁挡块与梁体出现顶死现象，导致盖梁颈部出现开裂现象，同时还会致使盖梁一侧的挡块出现破损现象。

3.2锥坡、护坡

影响基础不均匀沉降的因素主要有基础形式、基础位置处地质不良等，锥坡和护坡处易发生不均匀沉降，从而使得锥坡、护坡处出现下沉，破碎，塌陷和开裂现象，同时还会造成桥梁的墩台出现沉降开裂等情况的发生。

4 桥面系及其附属设施

4.1桥面铺装

4.1.1桥面开裂

常见的桥面开裂包括纵裂和横裂。桥面产生裂缝的主要原因是荷载的反复作用[6]。由于桥梁在重型车辆荷载的反复作用下，梁与梁之间的横向连接减弱，从而产生桥面纵裂，进而容易发展成破碎带，形成桥面网裂现象。

4.1.2桥面坑槽破损现象

桥面坑槽一般是指桥面在荷载反复作用下易出现沉陷、坑槽现象[7]，其产生的原因包括两个，一是车辆超载方面的原因，重载车辆的作用下，其铰缝混凝土的破碎速度大大加快，导致铰缝失效，从而使得桥梁受力不均，桥面就反映处坑槽破损现象;二是桥面设计与施工方面的原因，桥面沥青混凝土在施工时压实度不够，施工配合比失当，厚度不均，铺装层透水性差等亦会导致桥面病害产生。

4.2伸缩缝

桥梁伸缩缝是桥梁结构组成中的一个重要部件，伸缩缝的损害直接影响桥梁结构的正常使用，从而降低桥梁的使用寿命。因此有必要对桥梁伸缩缝的常见病害进行归纳总结研究，分析其成因，桥梁伸缩缝的病害主要类型如下表1所示。

4.2.1砼破损

在对伸缩缝锚固区砼进行施工时，如果后浇混凝土的强度不够，施工完成后养护不到位，桥面板之间会存在高差从而导致跳车现象，加上车辆荷载作用，易使伸缩缝锚固区出现砼破损现象。

4.2.2型钢断裂

伸缩缝型钢断裂这种病害的产生是由于桥台地基发生沉陷，以及支座下部垫石出现破损开裂等原因，使得桥面板一侧低于另一侧，形成型钢错位，常表现为桥头跳车现象，桥头跳车时产生的冲击荷载重复作用致使伸缩缝型钢出现断裂现象[8]。

4.2.3止水带破损

伸缩缝止水带通常采用橡胶材质，因此在车辆荷载作用以及温度、降水等因素影响下，使得止水带的使用周期大大缩短。由于止水带的破损，导致伸缩缝渗水，从而致使支座老化开裂、钢垫板锈蚀等一些伴生病害产生，应及时对破损的止水带进行更换，图7中所示为伸缩缝止水带出现破损现象。

4.2.4堵塞

伸缩缝堵塞主要是由于桥面的沙石、垃圾等杂物在伸缩缝位置处不断的积累，导致伸缩缝处淤积了大量泥沙形成堵塞现象。

4.2.5型钢顶死、失效

伸缩缝型钢顶死、失效是指在对桥面伸缩缝设计施工时，桥梁伸缩缝的预留宽度不适当，對桥梁的内力作用考虑不当，容易形成这种形式的病害，型钢间距过窄使得预计的压缩量不足，型钢出现顶死的情况，如图8所示。而型钢间距设计过宽，则会导致伸缩缝失效。

4.3护栏

在护栏处易出现锈蚀、变形现象，主要原因是由于防锈处理不到位、护栏在受到车辆撞击易引起变形。

4.4防排水系统

4.4.1泄水孔堵塞

泄水孔堵塞是指在运营过程中，泥沙、垃圾堵塞在泄水孔处，泄水孔堵塞对桥面的排水有着重要影响。

4.4.2排水管缺失

排水管缺失会影响桥面的排水功能，排水管道的固定一般采用焊接方法，焊于梁底部，受到温度、降水等因素的影响，易使排水管焊接处松动，如果未及时处理，会导致排水管脱落。

5 结语

总的来说，桥梁产生病害的主要原因在于两个方面。一是由于设计施工，桥梁自身在修建过程中，施工不当易使得桥梁在运营期间易形成病害;二是在桥梁的使用过程中，受到荷载反复作用，以及温度、降水等自然因素的影响，易使桥梁产生病害。因此，在桥梁运营期间，应定期对桥梁进行检测，并及时对已经产生的病害进行加固处理[9]，这样才能使桥梁的结构安全和使用寿命得到保障。

参考文献：

[1] CJJ 99-2017，城市桥梁养护技术标准[S].

[2] 田春艳，张汎，郭晗.城市老旧桥梁病害及处置措施分析[J].市政技术，2020，38（05）：122-125+139.

[3] 唐南勇.公路桥梁病害原因分析及解决措施[J].交通世界，2020（25）：148-149.

[4] 金玉泉.桥梁的病害及灾害[D].同济大学，2006.

[5] 夏娟，奚勇，刘洪涛.桥梁支座典型病害分析及对策[J].华东公路，2008（03）：32-34.

[6] 付李.桥面铺装病害原因分析及改造方法探讨[J].黑龙江科技信息，2008（25）：230.

[7] 刘倩.桥面破损病害成因及防护措施[J].四川建材，2009，35（03）：60+62.

[8] 蒋海洋.公路桥梁伸缩缝常见病害成因分析及养护管理措施[J].工程与建设，2012，26（05）：699-701.

[9] JTG/T J22-2008，公路桥梁加固设计规范[S].

基金项目：国家自然科学基金资助项目（51408217）（51408218）（51608193）;湖南省自然科学基金资助项目（2015JJ3066）。