混凝土桥梁常见病害分析及预防？

混凝土桥梁在使用过程中存在一些常见的病害，如钢筋锈蚀、桥面裂缝、伸缩缝损坏等，严重影响了桥梁的使用性能。如果不及时维修保养，会破坏主体结构。如何进行正确的检查，掌握确切的病情，及时制定合理、经济的防护和养护方案，至今没有很好的解决办法。主要原因是对该病缺乏系统清晰的认识。

桥梁结构不可避免地会出现损伤和病害，因此有必要加强对病害的预防。具体来说，一是加强定期维护，建立日常检查机制，确保桥梁运营安全，防止病害传播。二是对桥梁进行定期“体检”，评估桥梁结构的运营潜力。三是贯彻“预防为主”的原则。为了防治桥梁病害，首先要进行桥梁检测，必要时进行桥梁荷载试验，掌握结构的技术和安全状况，分析病害产生的原因和严重程度，从安全性、经济性、适用性等方面综合考虑是否进行维修加固。对于可以维修加固的桥梁，也要区别情况，分析病害原因，采取相应的处理措施。因此，正确分析桥梁病害的成因，掌握不同类型桥梁和病害的特点，针对具体问题快速简便地制定相应的对策，具有重要的经济价值和社会效益。

通过对加固后的泉州桥、306省道内阁桥、东山桥、东关桥的运营，加固效果非常成功，同时总结了混凝土桥梁的一些病害及防治措施。

2.桥梁病害原因分析

中小跨径混凝土桥梁的一些常见病害有:钢筋锈蚀、伸缩缝损坏、桥面裂缝和支座损坏。

(1)锈病。

钢筋腐蚀是影响桥梁结构寿命和安全的重要因素。钢筋的腐蚀主要是由电化学反应引起的。钢筋表面致密的氧化膜可以保护钢筋不受腐蚀。氧化膜的破坏直接导致腐蚀的发生。混凝土的碳化、空气污染、混凝土中cl-含量超标都使混凝土中的pH值降低，钢筋表面的氧化膜处于酸性环境中，逐渐被腐蚀，氧化膜被破坏。在我国许多地区，工业污染造成的“酸雨”普遍存在，为桥梁钢筋的腐蚀提供了适宜的外部环境。同时，冬季广泛使用盐雾防止桥面结冰，富含cl-的盐水渗入混凝土结构，大大加速了钢筋的腐蚀。

钢筋锈蚀时，锈蚀部分的体积可膨胀至原体积的10倍以上，从而挤压周围的混凝土，使混凝土开裂、剥落，减小有效截面尺寸，降低结构的承载能力。腐蚀的直接后果是钢筋的截面积减小。对于以钢筋为受拉材料的混凝土桥梁，截面积的减少将直接影响结构的抗弯承载力。钢筋锈蚀也会降低混凝土对钢筋的握裹力。铁锈的流出在结构表面形成铁锈，影响结构外观。可见钢筋的腐蚀对桥梁结构是非常严重的，有时甚至是致命的。

(2)冻融疾病。

冻融现象也是造成桥梁病害、影响桥梁结构承载力和使用寿命的主要原因之一。由于天气的影响，西部地区容易出现冻融现象，长期反复作用容易造成结构裂缝。有些桥梁已经加固，新浇混凝土与后浇混凝土结合不好，容易产生裂缝，冻融作用加剧了这种影响。冻融病害主要由以下几个方面引起:一是自然因素的影响；二是桥梁本身混凝土施工质量不高，排水设施有缺陷；第三，后期维护薄弱。

(3)伸缩缝病害。

根据目前的调查研究，造成伸缩缝病害的原因有:①设计不良造成伸缩缝损坏。桥面采用“搭接角钢加橡胶条”的简易伸缩缝装置体系，缝顶与现浇桥面混凝土同高，铺沥青混凝土。由于设计强调解决伸缩缝处桥面的平整度问题，忽略了桥面混凝土与桥面的同步伸缩。因此，通车后，沥青混凝土表面沿接缝不规则开裂，冬季变宽，夏季拱起。在车辆荷载的长期作用下，桥面铺装层(或路面面层)从接缝处向内部逐渐剪切，产生啃边或大面积坑槽，给以后的修复带来较大困难。②膨胀节因选择不当而损坏。(3)由于墩台施工和梁(板)预制尺寸的原因，实际板端与设计间隙相差较大，导致伸缩缝损坏。(4)设计与实际膨胀不符造成的伸缩缝损坏。这导致沥青桥面在夏季伸缩缝处起拱，冬季沥青混凝土桥面沿缝开裂严重。⑤由于施工错误或橡胶板损坏，板式橡胶伸缩缝在伸缩缝处严重磕碰。

⑥板式橡胶伸缩缝或钢制伸缩缝，由于伸缩装置混凝土施工先于两端沥青混凝土路面，伸缩缝末端脱扣。⑦“反向开槽法”施工操作不慎导致伸缩缝隆起。目前，“反槽法”施工的膨胀装置有毛接头或隐蔽式膨胀接头。虽然“反槽法”施工理论上解决了伸缩缝端部跳车的问题，但如果施工时操作不当，车辆通过时仍有明显的反光。⑧选材不当造成伸缩缝损坏。伸缩缝损坏的原因很多。由于伸缩缝受力复杂，有产品本身的问题，也有设计施工的问题。从设计的角度来说，设计工程师在伸缩缝设计过程中只注意计算桥梁的伸缩量，并据此进行选型。但往往对产品的性能了解不充分，忽略了产品相应的技术要求，如过渡段混凝土的长度、厚度、标高、预埋件位置、深度等，在设计图纸上也没有明确标注。这些问题很多要等到产品运到现场安装，甚至安装后才发现，但是已经太晚了。从施工的角度来看，伸缩缝的安装是桥梁施工的最后一道工序之一。为了赶进度，施工马虎，不按安装程序施工。另外，在安装后混凝土达到强度前提前开放交通也是造成伸缩缝损坏的原因，因为过渡段的锚固混凝土已经出现早期损坏。

(4)桥面铺装病害。

桥面铺装病害包括不规则网状裂缝、规则纵横向裂缝和严重裂缝。这不仅增加了维护成本，也导致了大规模的翻新。同时，桥面铺装直接承受高速交通的冲击、剪切和磨损，直接承受气候的影响，日晒升温，日落降温，与主梁(板)有一定的变化和差异。因此，桥面铺装的应力不仅难以定性分析，也难以定量计算。桥面铺装受力复杂，病害时有发生。因此，桥面铺装的设计和施工应引起足够的重视，以预防病害的发生。

桥面下沉、栏杆和人行道系统损坏等病害主要是由于缺乏维护造成的。养护部门对桥梁养护不够重视，导致桥梁长期营养不良，外观损坏严重，排水不畅。以往桥面铺装多为泥结碎石结构，强度低，防水性能差，桥面水容易渗入结构。同时，结构的膨胀变形也会影响桥面铺装。整体板桥的板宽较大，在荷载作用下，板不仅会纵向弯曲，还会横向弯曲。桥面受拉侧出现纵向裂缝的原因是钢筋的横向分布没有达到规定的数量。横向配筋不能满足正常使用荷载的要求，导致无法限制纵向裂缝的宽度。

(5)其他疾病。

裂缝是桥梁的常见病害。调查表明，桥梁结构存在其他病害，如支座病害、混凝土保护层不足、失效、松动、鼓包、裂缝甚至脱落；混凝土碳化速度快，碳化深度已达到钢筋表面；桥面排水不畅，防水层无保护层，破损严重，排水管质量不好，施工质量差，混凝土保护层厚度变化很大；混凝土收缩裂缝、桥面自然磨损、材料老化、大型车辆严重超载、冬季融雪时化学品渗透、桥梁施工时的施工质量等诸多影响因素也是加重桥梁病害的重要原因。

3.对策分析

泉州大桥加固中，拱肋控制截面在静载试验中未发现新的裂缝，原裂缝也未进一步发展。拱肋和承台等开裂部位的裂缝在试验一年后没有明显发展和变宽，也说明裂缝在正常使用条件下基本稳定，不会危及桥梁的正常使用。所以拱肋和承台裂缝要用环氧砂浆封堵，用碳纤维布加固。一般应包裹两层碳纤维布，裂缝两侧碳纤维布宽度不小于150mm，构造应符合相应《碳纤维布加固技术规程》的要求。由于桥面铺装严重脱皮破损，钢筋网和混凝土全部凿除，原39块伸缩缝减少到15。省道306线东山大桥加固工程中，桥梁上部结构大部分横梁出现裂缝，影响了结构的横向连接。在设计和施工中，不仅加大了横梁的截面尺寸，还增加了5根横梁，并在主肋两侧和主拱底部粘贴钢板，考虑到钢板和主肋受力相同。

对于钢筋锈蚀的问题，在修复锈蚀区域时，首先要清除所有锈蚀区域的混凝土，然后用喷砂和超高压水对钢筋进行除锈。若钢筋锈蚀严重，应根据检查结果确定修补部位并增加钢筋数量，保证钢筋含量，然后浇筑高强混凝土。当混凝土层太薄，无法支模时，可采用喷射混凝土浇筑。同时也可以用物理方法防锈:比如在钢筋表面加环氧树脂涂层。良好的涂层能有效防止钢筋腐蚀，大大延长结构的使用寿命。根据相关调查资料评估，使用环氧树脂涂层钢筋可延长桥梁使用寿命10年以上。此外，在经常与水接触的表面添加环氧树脂或其他高分子材料作为防水层，提高表面防水性的同时也达到防腐的效果。

在中小跨径桥梁中，采用无缝桥梁可以避免伸缩缝病害的发生。

对于桥面铺装病害，可采用冷轧带肋钢筋和钢纤维混凝土材料进行防护。冷轧带肋钢筋与普通钢筋相比，设计强度大大提高，与混凝土的粘结强度很强。同时，冷轧带肋钢筋网整体刚度好，不易变形，在桥面混凝土施工过程中不会出现钢筋网局部坍塌的情况。采用钢纤维混凝土这种新型高强复合材料对桥面进行修补加固，不仅可以提高桥面的抗裂性、耐磨性和耐久性，还可以延长桥梁的使用寿命，减少维护量。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，具有良好的发展前景。

4.结论和建议

针对混凝土桥梁的实际情况，通过对桥梁的钢筋锈蚀、支座、伸缩缝、桥面铺装等病害的调查分析，结合相关工程，提出预防病害的设计方法，以彻底解决混凝土桥梁的病害问题。具体实施过程如下:

(1)在广泛调查典型地区混凝土桥梁存在的各种病害的基础上，对各种病害进行了分类和分析，并评估了其对结构的影响。

(2)选取部分具有典型和普遍性病害的桥梁，与规模相同或相近但未出现问题的桥梁进行对比，结合设计、施工、养护等方面的信息，调查病害产生的原因，分析各种影响因素及其作用机理和发展规律。

(3)参照当前桥梁维修的工程实践，研究病害防治对策，提出减少和消除既有病害的处理方法，预防病害的构造措施和施工要求，对病害防治设计进行探讨和研究。

(4)将研究成果应用于配套项目，检验其效果，并不断完善。

(5)总结各种病害的成因和改造方法，以及预防病害的设计要点和施工方法，形成病害预防信息系统，总结各种处理方法的优缺点和适用范围。

不同类型的桥梁在不同条件下，不同部位会出现不同程度的病害。目前国内的研究水平只停留在具体疾病的具体分析上，还没有进行系统的研究。我国桥梁众多，地形环境多变，不仅为此研究提供了丰富的素材，也为今后的实际应用提供了广阔的前景。本文提供的思路对桥梁病害的成因进行了系统分析，并对桥梁病害防治领域的新材料、新施工技术、新设计方法进行了相关研究，对提高桥梁的使用性能、完善桥梁设计方法将起到积极的作用。

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