混凝土桥梁病害特征及病因浅析

廖玉凤,扎西彭措,杨云超

(西南石油大学土木工程与建筑学院，四川成都 610500)

混凝土桥梁病害特征及病因浅析

廖玉凤,扎西彭措,杨云超

(西南石油大学土木工程与建筑学院，四川成都 610500)

根据西南石油大学校园内6座既有混凝土桥梁的检测，既有混凝土桥梁存在梁体混凝土外观较差、支座发生剪切变形、伸缩缝填满泥沙、桥面铺装层破损开裂、防撞墙撞坏、泄水孔堵塞等病害特征，并对这些病害产生的原因进行了细致的分析。对完善校园内既有混凝土桥梁运营期间的监测和日常养护工作有一定的指导意义。

混凝土桥； 检测； 病因

随着高校学生的扩招，一些大学的老校区因校园面积小，已不能满足学校的发展需要。一些城市通过建立大学城，将大学由城市中心向郊区迁移，大学城中的高校得以在更大的场地建立新校区。新校区建设大多采用湖景或河景贯穿其中，为凸显河湖美景，各种各样的桥梁成为必不可少的景观之一。建成的桥梁既符合景观设计又能满足交通需要，但经过长期使用后，内外多种因素会使桥梁的安全度有所下降，以致影响车辆运营的安全[1]，因此对既有混凝土桥梁进行科学的损伤检测、安全监测以及评估，充分了解桥梁的实际状况，既可以为经济可靠地利用校园内桥梁提供依据，又可以避免灾难性事故的发生[2]。

1 工程概况

西南石油大学于2002年从四川南充搬迁至四川成都，在新都建立校区，共占地133ha。校园内有湖景、河流，为满足交通需要及景观设计，学校一期、二期共有桥梁6座。其中4座为单跨5m以下的小桥涵，一座为3跨混凝土拱桥，跨径布置为5m+8m+6m，一座为3跨预应力混凝土简支梁桥，跨径布置为16m+24m+10m。

2 典型病害特征及病因浅析

对西南石油大学校园内6座既有混凝土桥梁进行了详细科学的检测，检测项目包括桥梁上部结构混凝土破损和梁底裂缝检测、桥梁下部结构混凝土破损和裂缝检测、支座变形情况检测、桥面系及其附属结构检查、混凝土强度测试、钢筋位置和保护层厚度测试等。根据这些外业检测项目结果，该校园内既有混凝土桥梁的易发病害和较为严重的病害总结如下，并对这些病害产生的原因进行了细致的分析。

2.1 混凝土表面缺陷

梁体混凝土表面普遍粗糙、不平整，伴随模板痕迹(图1)；底板混凝土保护层过薄，导致粗骨料及箍筋有外露现象(图2)；拱桥拱脚位置还出现了表面裂缝及返碱(图3)；梁底混凝土出现蜂窝及大面积空洞剥落(图4)。

图1 梁体模板痕迹

图2 粗骨料及箍筋外露

图3 裂缝及游离石灰

图4 梁底混凝土剥落修复不彻底

上述这些情况在这6座桥中均有发生。由于桥梁结构形式、构件种类、建桥环境、施工质量以及使用情况等的不同，在基本构件上缺陷产生的部位、种类和程度也不同。对于混凝土桥上部结构的基本构件，缺陷往往以表面裂缝、蜂窝、麻面、空洞、露筋、剥落、返碱缝隙夹层(施工缝处混凝土结合不好，有缝隙或夹有杂物的现象)等。

此类病害主要是由于混凝土施工质量差引起的，虽然短期内不会引起桥梁承载能力的降低，但对桥梁结构的耐久性影响较大。对于混凝土桥梁，由于某一缺陷的日积月累，加上环境的影响，有扩大的危险。例如蜂窝麻面，由于水的渗入，促使混凝上材料恶化，会引起钢筋锈蚀，钢筋锈蚀物的产生过程会有体积膨胀，又导致混凝土表面产生锈蚀裂缝，形成恶性循环。比如表层混凝土剥落会导致内部钢筋锈蚀，继而引起混凝土更大面积的锈蚀开裂，长期作用会降低截面刚度、减小钢筋的有效直径，对于预应力钢筋混凝土桥梁，如果预应力筋锈蚀后果将更严重。再如，混凝土开裂、剥落、错位、钢筋外露锈蚀，会使结构横向刚度降低，单梁受力加大，结构加速破坏。

另外，在混凝土桥中，缺陷和原因不是一一对应的，不少情况是某一个原因是诱发源，其它则多为促进缺陷发展的原因。

2.2 钢筋锈蚀

本次检测发现中环路南段桥、二期人行天桥出现钢筋锈蚀现象(图5)。

钢筋锈蚀可分两种情况，一种是混凝土开裂后导致的钢筋锈蚀，即先裂后锈；一种是因为保护层太薄或露筋而引起的钢筋锈蚀。此次检测中发现的钢筋锈蚀现象均为第二种原因引起的，即露筋。此类病害中钢筋锈蚀体积膨胀会导致混凝土开裂或表面混凝土成块脱落，即先锈后裂。一般主体结构中很少有先锈后裂的情况，但其附属结构如防撞墙等却有此种情况。调查显示，有的防撞墙内侧钢筋网几乎无保护层，在大气环境作用下钢筋锈蚀得相当严重。由于钢筋锈蚀，导致表面混凝土开裂甚至成块脱落，混凝土开裂或脱落又使原来处于混凝土保护层下的钢筋暴露于空气中，如此恶性循环，如不加以维修养护，此种病害对桥梁的危害也是不可忽视的。保护层太薄或露筋，在桥梁竣工后几年内问题并不显得太突出，甚至一直处于被忽视的状态，直到长期的水气作用导致钢筋严重锈蚀后才引起注意，再花费人力、物力进行维修养护。

图5 钢筋外露锈蚀

2.3 支座

三孔桥、梦溪路桥、中环路南段桥无支座，二期人行天桥下是鸿运大道，墩高车多，中间墩跨支座无法检查，仅仅检查桥头支座。支座均为板式橡胶支座，支座后期处理不规范，支座周围沾满混凝土。纵向有轻微剪切变形，有个别支座发生轻微横向剪切变形(图6)。

图6 粘满混凝土且有剪切变形的支座

板式橡胶支座出现剪切变形是由于支座受力不均匀造成的，支座上部梁体不平整导致支座出现脱空现象，长时间受力不均匀致使支座容易老化、开裂；因新都处于多雨地区，经常降雨使支座上方钢板及螺栓锈蚀现象普遍， 从而使橡胶支座转动失去灵活性。

2.4 桥面系及其它

2.4.1 伸缩缝

经检查所有桥梁的伸缩缝均塞满泥沙，三孔桥、二期人行天桥桥台处伸缩缝填充的的沥青出现老化和夹渣，三孔桥伸缩缝处混凝土出现碾碎现象(图7)。

图7 塞满泥沙且被碾碎的伸缩缝

伸缩缝出现此类现象主要是后期的养护未跟上，若长期不清理则会失去主梁伸缩作用，从而导致桥台盖梁被顶出较大的裂缝或位移，或者桥面起壳、脱落，无法保持其良好的使用性能，也影响其外观形象。

2.4.2 桥面铺装层

三孔桥桥面水泥混凝土铺装层出现龟裂；中环路南段桥桥面水泥混凝土铺装层出现破损；人行天桥桥面铺设地砖，部分地砖出现裂缝(图8)。

图8 中环路南段桥桥面破损

此类病害在桥梁中比较常见：桥面裂缝和凹槽、跳车等会降低行车的舒适性，并增大对桥梁的冲击力；同时很多桥梁的桥面水会下渗到主梁顶板上，使混凝土受到腐蚀，从而混凝土内钢筋锈蚀，降低桥梁的承载能力。这类病害主要是由于桥梁的日常养护及维护修理不当造成的。

2.4.3 防撞墙与栏杆

三孔桥防撞墙表面破损，部分区域断裂(图9)。其余桥防撞墙及栏杆均良好。

图9 三孔桥防撞墙表面破损

此类病害主要是防撞墙表面被汽车撞坏，而又不能得到及时修复，时间久了会导致防撞墙失去其应有作用。

2.4.4 泄水孔

大部分的泄水孔因日后的维修养护不到位，均有被泥土堵塞的现象(图10)。部分泄水孔已不能正常工作，部分泄水孔遭到损坏需及时更换，只有少数一些泄水孔能正常工作。

图10 二期人行天桥受损的泄水孔

此类病害主要是泄水孔的日常清理养护没有到位，导致泄水孔出现破损及堵塞。

3 总结

通过对西南石油大学校园内的6座既有混凝土桥的病害检测，并对这些病害产生的原因逐个进行了分析。总结产生上述病害的原因如下：

(1)混凝土病害主要是施工质量问题，如施工时偷工减料造成混凝土不密实、有孔洞，质量差；

(2)孔跨设计不合理。如单孔跨径设计过小，导致桥孔通水不畅，桥孔附近河床淤积；

(3)桥梁运营期间的监测及养护工作不够完善，人为破坏因素严重。

4 结束语

任何一座桥梁，从交付运营时起，或多或少就带有一定程度的病害，如不加以处理，病害将越来越严重，最终危及到桥梁的安全。对桥梁病害必须进行维修处理，但更重要的是从设计、施工中去预防桥梁病害的发生，降低后期的维修保养费用。因此建立健康、安全、稳定的检测系统是很有必要的。

对日后校园内桥梁的检测望能做到以下两点：

(1)建立全面的桥梁健康检测系统，实行定期检测，对重要的受力和变形部位建立监测点，达到实时检测；

(2)加强日后的维修养护工作，特别是对于桥面附属设施，如伸缩缝、泄水孔等。通过改善桥梁的使用环境，延长桥梁的使用寿命。

[1] 高怀志，王君杰.桥梁检测和状态评估研究与应用 [J].世界地震工程， 2006，(2)：57-64

[2] 廖玉凤，王伟.既有混凝土桥梁病害特征及病因浅析[J].四川建筑科学研究，2006，(9)

西南石油大学重点开放性实验

廖玉凤(1979～)，女，硕士研究生，讲师，研究方向：桥梁结构计算分析。

U445.7+1

B

[定稿日期]2014-09-09