论文部分内容阅读
摘要本文混凝土桥梁病害的影响，对引起混凝土桥梁病害的主要成因，如锈蚀、冻融、支座、伸缩缝、桥而铺装和裂缝，进行了具体的分析研究。在此基础上，针对我国的具体情况，对桥梁的常见病害提出了建议性处理措施。
关键词钢筋混凝土桥梁病害 分析
中图分类号： TU37 文献标识码： A 文章编号：
一、前言
当前，桥梁在我国经济社会的发展中发挥着重要的作用。然而，不少桥梁因年久失修或先天不足而出现各种病害，严重影响了桥梁的使用性能，如不及时修补和维护还会造成主体结构的破坏。对于这部分存在着病害甚至隐藏着重大事故的桥梁，若要全部拆除重建，不仅资金耗费巨大，而且时间也不允许。因此，要解决混凝土桥梁病害问题，应当做出正确的检查，掌握确切的病害情况，及时制定出合理、经济的防护维修方案。
二、混凝土桥梁病害成因分析
钢筋混凝土桥梁病害产生的部位主要有上部结构的桥面铺装层、桥面板、伸缩缝、支座、拱桥的主拱圈等部位，下部结构的桥墩、桥台等部位，基础等。
钢筋混凝土桥梁病害产生的原因涉及多个方面：首先，在设计构造上主要表现为：钢筋的混凝土保护层厚度太小，沉降缝、伸缩缝构造不正确，构件开孔洞的洞口边缘未配筋或配筋不当等。其次，在施工材料上主要表现为：使用的水泥含碱量过大、含有较多的C3 S、细度过小，加水拌合后水化加速，放热加剧，干燥收缩增大，导致混凝土开裂。使用含有碱活性矿物的骨料，颗粒级配不当，使硬化的混凝土孔隙增加。外加剂使用不当，如使用含有氯离子的非高效减水剂、使用含气量過大的引气剂等。再次，施工质量主要表现为水灰比过大，导致增大孔隙率，渗透性加大。单方水泥用量过大，会引起收缩和水化热过大而开裂。过早拆模，混凝土养护期的强度不足以承担上部结构自重和施工荷载而引起早期开裂。浇捣不当、养护不当，会产生蜂窝、孔洞和沉降微细裂缝，在干燥气候下养护或气温太低未加保护等。施工组织不当，使用含有氯离子的早强剂，使用海水搅拌混凝土等，造成不应出现的施工缝。最后，外界环境条件恶化，气候条件异常，自然环境恶化，建筑场地有害物质的侵人等等。
三、混凝土桥梁常见病害对策研究
钢筋混凝土桥梁常见病害主要有钢筋锈蚀、混凝土开裂、桥台偏移、基础冲刷、伸缩缝病害、支座病害、桥面铺装病害等。在此对几种常见病害现象、产生原因进行具体分析，并结合实际提出相应的防治措施。
1.钢筋锈蚀病害
钢筋发生锈蚀时，锈蚀部分的体积膨胀而对周围混凝土形成挤压，造成混凝土开裂、剥落，导致结构承载力下降。造成桥梁混凝土结构中钢筋腐蚀的因素主要有：钢筋的保护层碳化、裂缝及其他腐蚀介质的渗入。钢筋锈蚀主要是发生了电化学反映，钢筋表面致密的氧化膜可使钢筋免受锈蚀，氧化膜的破坏使钢筋表面的铁不断地失去电子，使其不断锈蚀。锈蚀的钢筋截面会不断减小，受力构件因钢筋截面减小而破坏。锈蚀的直接后果是钢筋断面积减小，对于以钢筋作为抗拉材料的混凝土桥梁来说，断面积的减小会直接影响结构的抗弯能力。钢筋锈蚀还会降低混凝土对钢筋的握裹力。锈蚀物外流，在结构表面形成锈迹，影响结构美观。
防止钢筋锈蚀必须从保护钢筋的钝化膜出发。在钢筋混凝土结构中，要设法保护钢筋周围混凝土的碱环境，提高混凝土的密实性。在设计和施工时确保混凝土的保护层厚度，避免保护层太薄或露筋，保证施工质量，选用恰当的钢筋构造。在钢筋锈蚀修复时，要清除所有锈蚀区域的混凝土，然后对钢筋采用喷砂法和超高压水枪进行喷射除锈处理，如果钢筋严重锈蚀，应根据验算结果确定修复部位并增加钢筋数量，以确保钢筋含筋率，然后浇注高强混凝土。当混凝土层较薄无法立模施工时，可采用喷射混凝土浇注。同时，还可以采用物理方法防锈，如钢筋表面增加环氧树脂涂层。
2.混凝土开裂
目前，钢筋混凝土桥梁常见的开裂部位可分为：上下翼缘开裂、腹板开裂、支座附近开裂、预应力帽头附近局部应力引起的开裂、沿波纹管管道纵向开裂等。造成混凝土开裂的原因有多各方面：由于构造处理不当，在腹板与加劲肋的交界处，截面突变造成应力突变致使该处混凝土开裂；混凝土的干缩引起体积变化，可能产生干缩裂缝；混凝土的碱一骨料反应，其体积可增大到三倍，从而使混凝土胀裂；由于外界温度变化在混凝土桥梁中产生的应力致使混凝土开裂；由于荷载作用引起的裂缝；养护维修不到位，对于已经发生的裂缝未能及时采取有效措施加以控制，致使裂缝不断发展。
对于构造处理不当造成的混凝土裂缝，可采用缓冲应力突变进行预防。此裂缝一般正交于受拉钢筋，对承载能力和耐久性的影响较小。对于混凝土的干缩引起裂缝的防止措施是改善水泥性能，合理减少水泥用量，降低水灰比，加强潮湿养护尤为重要。防止由碱骨料反应引起裂缝的措施是尽可能选择非活性骨料，控制水泥含量，掺用加气剂及某些混合料等。在一般结构中，防止外界温度变化引起裂缝的措施是采取防寒隔热，并外加构造筋。在梁跨投入使用过程中养护和监控均要到位，对大面积剥落处的桥面，清除已破损的混凝土后再填补热沥青混凝土。对桥面破损处混凝土修补，可考虑在封闭交通的情况下，采用快速膨胀水泥。施工中在浇注桥面混凝土前，清洗梁体表面棍凝土，在保持其湿润状态下，先浇注一层砂浆垫层，然后再浇注桥面混凝土。同时注意混凝土的养生，用湿法养护，始终保持混凝土处于潮湿状态，且养护时间不宜太短。
3.伸缩缝病害
导致伸缩缝出现损坏的原因很多，由于伸缩缝受力复杂，有产品本身问题，也有设计和施工的问题。伸缩缝病害出现的原因有：（1）从设计上看，由于设计不周引起的伸缩缝损坏。桥面采用了“搭接角钢夹橡胶条”式简易伸缩缝装置系统，缝顶与现浇桥面混凝土同高，上铺沥青混凝土。由于忽略了桥面混凝土与桥面板的同步伸缩，沥青混凝土表面沿缝出现不规则开裂，在车辆荷载的长期作用下，桥面铺装层出现啃边或大范围的坑槽。（2）从施工上看：伸缩缝安装是桥梁施工的最后几道工序之一，部分施工单位不按安装程序要求施工，材料选用和选型不当，引起的伸缩缝损坏。由于桥墩台施工及梁(板)预制尺寸导致实际板端预留间隙与设计间隙悬殊而引起伸缩缝损坏。板式橡胶伸缩缝由于施工误差或橡胶板破坏引起的伸缩缝处严重跳车，板式橡胶伸缩缝或钢板伸缩缝由于伸缩装置混凝土施工先于两端沥青混凝土路面面层而引起伸缩缝尾端跳车。
对于伸缩缝病害的处理，在设计上可用增加台后搭板的形式来避免或减轻桥头跳车的现象。桥头搭板既是路面刚度的过渡段，也是沉降后坡差的过渡段。有资料认为：搭板的坡度小于1/300时则不会引起桥头跳车。施工时，应严格控制填土及碾压质量，对台后填土采用等载或超载进行预压，或将台后的压实度比同高度路基高2% -3%或进行复合地基处理可有效消除工后沉降。对于桩柱式桥台，将路基和桥梁的施工程序稍作调整，即可为路基压实机械提供宽裕的工作面，为保证桥头土体的压实创造有利条件。对已建成的桥梁，通过长期观测，判断桥台台后及路基沉降是否稳定，若沉降相对稳定，可考虑将台后路面凿掉后重新铺装混凝土的方法解决，但不能破坏或扰动原来的台后回填土。
4.桥面铺装病害
在桥梁建成后，随着交通量不断增大，车辆动荷载的反复作用，容易使桥面破损开裂全。桥面铺装病害，包括不规则的网状裂缝，较规则的纵向、横向裂缝以及较严重的破裂等病害。这不仅增加了维修费用，甚至导致大面积翻修。同时，桥面铺装直接承受高速行车的冲击、剪切与磨耗，并直接承受气候的影响。桥面铺装层的受力复杂，病害时有发生。桥面下沉、栏杆及人行道系损坏等病害，主要是由于缺乏养护造成的。
对于桥面铺装病害，可以采用新近开发的冷轧带肋钢筋和钢纤维混凝土材料防护。冷轧带肋钢筋与普通钢筋相比，设计强度大幅度提高，与混凝土粘结握裹力强。同时，冷轧带肋钢筋网有良好的整体刚度，不易变形，在桥面混凝土施工时不会出现局部钢筋网陷落的情况。采用了钢纤维混凝土这一新型高强复合材料来对桥面修理、补强，既可提高桥面的抗裂性、耐磨性、耐久性，又可延长桥梁的使用寿命和减少维修，此外，早期强度高，可提前通车，具有明显的技术经济效益和社会效益，有着很好的发展前景。对于裂缝问题，可以通过提高结构的含筋率来预防病害，对于已出现裂缝的桥梁可以采用“植筋”技术和在混凝土表面涂抹环氧树脂等保护层的方法处治。
四、结束语
任何桥梁在投入运营后，一般都会带有一定程度的病害，必须及时进行维修处理。但更重要的是在设计、施工中预防病害的发生，结合混凝土桥梁的实际情况，通过对桥梁锈蚀、支座、伸缩缝和桥面铺装等病害的调查与分析，结合有关工程进行试验研究，提出防止病害的设计方法，从根本上解决混凝土桥梁的病害问题。
参考文献
[1]董洪晶,周静南. 钢筋混凝土桥梁病害成因分析及对策研究[J]. 嘉兴学院学报,2005,06：12-14.
[2]肖玉辉,沈立宏. 混凝土桥梁病害成因分析及对策研究[J]. 中外公路,2004,01：39-42.
[3]杨永刚. 既有桥梁病害成因分析及加固处治措施探讨[J]. 四川建筑,2012,06：134-135.
关键词钢筋混凝土桥梁病害 分析
中图分类号： TU37 文献标识码： A 文章编号：
一、前言
当前，桥梁在我国经济社会的发展中发挥着重要的作用。然而，不少桥梁因年久失修或先天不足而出现各种病害，严重影响了桥梁的使用性能，如不及时修补和维护还会造成主体结构的破坏。对于这部分存在着病害甚至隐藏着重大事故的桥梁，若要全部拆除重建，不仅资金耗费巨大，而且时间也不允许。因此，要解决混凝土桥梁病害问题，应当做出正确的检查，掌握确切的病害情况，及时制定出合理、经济的防护维修方案。
二、混凝土桥梁病害成因分析
钢筋混凝土桥梁病害产生的部位主要有上部结构的桥面铺装层、桥面板、伸缩缝、支座、拱桥的主拱圈等部位，下部结构的桥墩、桥台等部位，基础等。
钢筋混凝土桥梁病害产生的原因涉及多个方面：首先，在设计构造上主要表现为：钢筋的混凝土保护层厚度太小，沉降缝、伸缩缝构造不正确，构件开孔洞的洞口边缘未配筋或配筋不当等。其次，在施工材料上主要表现为：使用的水泥含碱量过大、含有较多的C3 S、细度过小，加水拌合后水化加速，放热加剧，干燥收缩增大，导致混凝土开裂。使用含有碱活性矿物的骨料，颗粒级配不当，使硬化的混凝土孔隙增加。外加剂使用不当，如使用含有氯离子的非高效减水剂、使用含气量過大的引气剂等。再次，施工质量主要表现为水灰比过大，导致增大孔隙率，渗透性加大。单方水泥用量过大，会引起收缩和水化热过大而开裂。过早拆模，混凝土养护期的强度不足以承担上部结构自重和施工荷载而引起早期开裂。浇捣不当、养护不当，会产生蜂窝、孔洞和沉降微细裂缝，在干燥气候下养护或气温太低未加保护等。施工组织不当，使用含有氯离子的早强剂，使用海水搅拌混凝土等，造成不应出现的施工缝。最后，外界环境条件恶化，气候条件异常，自然环境恶化，建筑场地有害物质的侵人等等。
三、混凝土桥梁常见病害对策研究
钢筋混凝土桥梁常见病害主要有钢筋锈蚀、混凝土开裂、桥台偏移、基础冲刷、伸缩缝病害、支座病害、桥面铺装病害等。在此对几种常见病害现象、产生原因进行具体分析，并结合实际提出相应的防治措施。
1.钢筋锈蚀病害
钢筋发生锈蚀时，锈蚀部分的体积膨胀而对周围混凝土形成挤压，造成混凝土开裂、剥落，导致结构承载力下降。造成桥梁混凝土结构中钢筋腐蚀的因素主要有：钢筋的保护层碳化、裂缝及其他腐蚀介质的渗入。钢筋锈蚀主要是发生了电化学反映，钢筋表面致密的氧化膜可使钢筋免受锈蚀，氧化膜的破坏使钢筋表面的铁不断地失去电子，使其不断锈蚀。锈蚀的钢筋截面会不断减小，受力构件因钢筋截面减小而破坏。锈蚀的直接后果是钢筋断面积减小，对于以钢筋作为抗拉材料的混凝土桥梁来说，断面积的减小会直接影响结构的抗弯能力。钢筋锈蚀还会降低混凝土对钢筋的握裹力。锈蚀物外流，在结构表面形成锈迹，影响结构美观。
防止钢筋锈蚀必须从保护钢筋的钝化膜出发。在钢筋混凝土结构中，要设法保护钢筋周围混凝土的碱环境，提高混凝土的密实性。在设计和施工时确保混凝土的保护层厚度，避免保护层太薄或露筋，保证施工质量，选用恰当的钢筋构造。在钢筋锈蚀修复时，要清除所有锈蚀区域的混凝土，然后对钢筋采用喷砂法和超高压水枪进行喷射除锈处理，如果钢筋严重锈蚀，应根据验算结果确定修复部位并增加钢筋数量，以确保钢筋含筋率，然后浇注高强混凝土。当混凝土层较薄无法立模施工时，可采用喷射混凝土浇注。同时，还可以采用物理方法防锈，如钢筋表面增加环氧树脂涂层。
2.混凝土开裂
目前，钢筋混凝土桥梁常见的开裂部位可分为：上下翼缘开裂、腹板开裂、支座附近开裂、预应力帽头附近局部应力引起的开裂、沿波纹管管道纵向开裂等。造成混凝土开裂的原因有多各方面：由于构造处理不当，在腹板与加劲肋的交界处，截面突变造成应力突变致使该处混凝土开裂；混凝土的干缩引起体积变化，可能产生干缩裂缝；混凝土的碱一骨料反应，其体积可增大到三倍，从而使混凝土胀裂；由于外界温度变化在混凝土桥梁中产生的应力致使混凝土开裂；由于荷载作用引起的裂缝；养护维修不到位，对于已经发生的裂缝未能及时采取有效措施加以控制，致使裂缝不断发展。
对于构造处理不当造成的混凝土裂缝，可采用缓冲应力突变进行预防。此裂缝一般正交于受拉钢筋，对承载能力和耐久性的影响较小。对于混凝土的干缩引起裂缝的防止措施是改善水泥性能，合理减少水泥用量，降低水灰比，加强潮湿养护尤为重要。防止由碱骨料反应引起裂缝的措施是尽可能选择非活性骨料，控制水泥含量，掺用加气剂及某些混合料等。在一般结构中，防止外界温度变化引起裂缝的措施是采取防寒隔热，并外加构造筋。在梁跨投入使用过程中养护和监控均要到位，对大面积剥落处的桥面，清除已破损的混凝土后再填补热沥青混凝土。对桥面破损处混凝土修补，可考虑在封闭交通的情况下，采用快速膨胀水泥。施工中在浇注桥面混凝土前，清洗梁体表面棍凝土，在保持其湿润状态下，先浇注一层砂浆垫层，然后再浇注桥面混凝土。同时注意混凝土的养生，用湿法养护，始终保持混凝土处于潮湿状态，且养护时间不宜太短。
3.伸缩缝病害
导致伸缩缝出现损坏的原因很多，由于伸缩缝受力复杂，有产品本身问题，也有设计和施工的问题。伸缩缝病害出现的原因有：（1）从设计上看，由于设计不周引起的伸缩缝损坏。桥面采用了“搭接角钢夹橡胶条”式简易伸缩缝装置系统，缝顶与现浇桥面混凝土同高，上铺沥青混凝土。由于忽略了桥面混凝土与桥面板的同步伸缩，沥青混凝土表面沿缝出现不规则开裂，在车辆荷载的长期作用下，桥面铺装层出现啃边或大范围的坑槽。（2）从施工上看：伸缩缝安装是桥梁施工的最后几道工序之一，部分施工单位不按安装程序要求施工，材料选用和选型不当，引起的伸缩缝损坏。由于桥墩台施工及梁(板)预制尺寸导致实际板端预留间隙与设计间隙悬殊而引起伸缩缝损坏。板式橡胶伸缩缝由于施工误差或橡胶板破坏引起的伸缩缝处严重跳车，板式橡胶伸缩缝或钢板伸缩缝由于伸缩装置混凝土施工先于两端沥青混凝土路面面层而引起伸缩缝尾端跳车。
对于伸缩缝病害的处理，在设计上可用增加台后搭板的形式来避免或减轻桥头跳车的现象。桥头搭板既是路面刚度的过渡段，也是沉降后坡差的过渡段。有资料认为：搭板的坡度小于1/300时则不会引起桥头跳车。施工时，应严格控制填土及碾压质量，对台后填土采用等载或超载进行预压，或将台后的压实度比同高度路基高2% -3%或进行复合地基处理可有效消除工后沉降。对于桩柱式桥台，将路基和桥梁的施工程序稍作调整，即可为路基压实机械提供宽裕的工作面，为保证桥头土体的压实创造有利条件。对已建成的桥梁，通过长期观测，判断桥台台后及路基沉降是否稳定，若沉降相对稳定，可考虑将台后路面凿掉后重新铺装混凝土的方法解决，但不能破坏或扰动原来的台后回填土。
4.桥面铺装病害
在桥梁建成后，随着交通量不断增大，车辆动荷载的反复作用，容易使桥面破损开裂全。桥面铺装病害，包括不规则的网状裂缝，较规则的纵向、横向裂缝以及较严重的破裂等病害。这不仅增加了维修费用，甚至导致大面积翻修。同时，桥面铺装直接承受高速行车的冲击、剪切与磨耗，并直接承受气候的影响。桥面铺装层的受力复杂，病害时有发生。桥面下沉、栏杆及人行道系损坏等病害，主要是由于缺乏养护造成的。
对于桥面铺装病害，可以采用新近开发的冷轧带肋钢筋和钢纤维混凝土材料防护。冷轧带肋钢筋与普通钢筋相比，设计强度大幅度提高，与混凝土粘结握裹力强。同时，冷轧带肋钢筋网有良好的整体刚度，不易变形，在桥面混凝土施工时不会出现局部钢筋网陷落的情况。采用了钢纤维混凝土这一新型高强复合材料来对桥面修理、补强，既可提高桥面的抗裂性、耐磨性、耐久性，又可延长桥梁的使用寿命和减少维修，此外，早期强度高，可提前通车，具有明显的技术经济效益和社会效益，有着很好的发展前景。对于裂缝问题，可以通过提高结构的含筋率来预防病害，对于已出现裂缝的桥梁可以采用“植筋”技术和在混凝土表面涂抹环氧树脂等保护层的方法处治。
四、结束语
任何桥梁在投入运营后，一般都会带有一定程度的病害，必须及时进行维修处理。但更重要的是在设计、施工中预防病害的发生，结合混凝土桥梁的实际情况，通过对桥梁锈蚀、支座、伸缩缝和桥面铺装等病害的调查与分析，结合有关工程进行试验研究，提出防止病害的设计方法，从根本上解决混凝土桥梁的病害问题。
参考文献
[1]董洪晶,周静南. 钢筋混凝土桥梁病害成因分析及对策研究[J]. 嘉兴学院学报,2005,06：12-14.
[2]肖玉辉,沈立宏. 混凝土桥梁病害成因分析及对策研究[J]. 中外公路,2004,01：39-42.
[3]杨永刚. 既有桥梁病害成因分析及加固处治措施探讨[J]. 四川建筑,2012,06：134-135.