中小跨徑橋梁病害及其特征分析目錄TOC\o"1-3"\h\u2929中小跨徑橋梁病害及其特征分析 125771.1中小跨徑橋梁病害分類 276011.2中小跨徑混凝土橋梁常見病害分析 4220831.2.1混凝土裂縫 4113711.2.2鋼筋銹蝕 5234971.2.3橋梁單板受力病害 6255611.2.4鉸縫病害 7179461.2.5支座損壞 7146461.3中小跨徑橋梁病害統(tǒng)計 8目前我國分布的橋梁中，大橋及特大橋僅占7.4%的比例，中小跨徑橋梁則占到總數(shù)的91.6%[29]。中小跨徑橋梁的橋型一般為簡支梁（空心板和T梁）較多，連續(xù)梁（箱梁和先簡支后連續(xù)T梁）也屬常見，我們把多孔跨徑總長在30m-100m，單跨跨徑20m-40m之間的橋稱為中橋；小橋多孔跨徑總長8m-30m，單跨跨徑5m-20m。因為橋梁設(shè)計、施工質(zhì)量、檢測、養(yǎng)護(hù)各種因素，導(dǎo)致中小跨徑橋梁的安全性要低于大型橋梁，因此隨著橋梁投入使用的時間增長，加之對其風(fēng)險分析的不重視，將會有越來越多的中小跨徑橋梁出現(xiàn)各種形式的病害[30]。圖2-1不同類型橋梁比例圖Fig.2-1ProportiondiagramofdifferenttypesofBridges1.1中小跨徑橋梁病害分類橋梁的組成十分的復(fù)雜，中小跨徑混凝土橋梁由以下三部分構(gòu)成組成[31]，如下圖所示圖2-2中小跨徑橋梁結(jié)構(gòu)圖Fig.2-2Structuredrawingofmediumandsmallspangirderbridge按照橋面系的構(gòu)件類型對病害進(jìn)行分類，具體病害見表2-1：表2-1橋面系病害Tab.2-1Bridgedecksystemdisease按照上部結(jié)構(gòu)的構(gòu)件類型對病害進(jìn)行分類，具體病害見表2-2：表2-2上部結(jié)構(gòu)病害Tab.2-2SuperstructureDisease（3）按照下部結(jié)構(gòu)的構(gòu)件類型對病害進(jìn)行分類，具體病害見表2-3：表2-3下部結(jié)構(gòu)病害Tab.2-3Substructuredisease1.2中小跨徑混凝土橋梁常見病害分析1.2.1混凝土裂縫橋梁裂縫是中小跨徑橋梁運營使用中最常見的病害之一，當(dāng)橋梁出現(xiàn)裂縫時，一是造成橋梁整體的承載運輸能力大大降低，并且會導(dǎo)致橋梁的運行時間縮短，影響橋梁正常的使用。如果橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了數(shù)量較多裂縫并且開裂較為嚴(yán)重時，內(nèi)部的對鋼筋保護(hù)能力將大大受到影響，此時水分和空氣會進(jìn)入結(jié)構(gòu)內(nèi)部與鋼筋發(fā)生反應(yīng)，致使結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼筋出現(xiàn)銹蝕[32]-[33]。混凝土發(fā)生開裂的形式有橫向裂縫、縱向裂縫等，在橋梁的梁板和橋墩、橋臺等結(jié)構(gòu)處常會出現(xiàn)裂縫。在多種條件作用下導(dǎo)致了混凝土發(fā)生開裂，在其混凝土自身特性、環(huán)境氣候及外部荷載的作共同作用下，混凝土逐步發(fā)生開裂，再加上受水流充數(shù)及空氣中的酸性物質(zhì)進(jìn)入開裂部位導(dǎo)致裂縫的進(jìn)一步開裂，如最終發(fā)展嚴(yán)重將會導(dǎo)致橋梁的結(jié)構(gòu)可靠性受到破壞[34]-[35]?；炷亮芽p通常包括溫差裂縫、荷載裂縫、干縮裂縫、地基變形裂縫等，混凝土開裂大致分為兩種：一種是非結(jié)構(gòu)性裂縫，另一種是結(jié)構(gòu)性裂縫，如圖2-3所示。圖2-3混凝土裂縫類型Fig.2-3Typeofconcretecrack1.2.2鋼筋銹蝕混凝土和鋼筋構(gòu)成了砼，鋼筋的主要功能是的對拉力的承受。由于鋼筋發(fā)生銹蝕時減少了其自身截面面積，并且自身的對拉力的承受能力也大大折損，因此橋梁結(jié)構(gòu)的承載性能和耐久性受到鋼筋銹蝕的影響，所以如何減少鋼筋銹蝕時公路橋梁施工時重點關(guān)心的。。由于，水泥中含的堿性物質(zhì)為鋼筋提供發(fā)生鈍化反應(yīng)的良好環(huán)境，鈍化反應(yīng)使鋼筋表面形成了三氧化二鐵、四氧化三鐵等物質(zhì)，能夠有效的保護(hù)鋼筋，阻止銹蝕的產(chǎn)生。中小跨徑混凝土橋梁在如在酸性環(huán)境下容易破壞附著在鋼筋上的物質(zhì)，使得水和氧氣直接作用在鋼筋上，導(dǎo)致鋼筋銹蝕[36]。發(fā)生化學(xué)反應(yīng)如下所示：2H2O+O2+2eFeFe2+Fe2+和(OH)?結(jié)合成2Fe(OH)，氫氧化鐵與水、氧氣發(fā)生化學(xué)作用如下：Fe2+Fe(OH)2+2H2O通過上述分析，當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，并在其他物質(zhì)的作用下，裂縫開裂程度的不斷變化，進(jìn)一步使鋼筋銹蝕不斷加劇，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的耐久性不斷降低，對橋梁結(jié)構(gòu)的安全性產(chǎn)生了極大的影響[37]，鋼筋銹蝕對中小跨徑鋼筋混凝土橋梁可靠性的影響如圖2-4所示：圖2-4鋼筋銹蝕對混凝土可靠性的影響Fig.2-4Influenceofsteelcorrosiononreliabilityofconcrete1.2.3橋梁單板受力病害橋梁結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性受到單板受力的嚴(yán)重影響,并且橋面鋪裝開裂及絞縫損壞都與單板受力有著密切的關(guān)聯(lián)[38]，最終導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性的破壞促使產(chǎn)生單板受力的原因有很多，主要原因分為內(nèi)因與外因兩部分，具體如下圖2-5所示：圖2-5導(dǎo)致單板受力的原因Fig.2-5causesofforceontheveneer從其內(nèi)因入手主要是因為鋼筋混凝土空心板橋的剛度較小。從外部原因?qū)е碌膯伟迨芰砜?，車輛超載是最主要的原因，近些年，橋梁承受重車載荷的仍在增加。超載車輛在對橋梁反復(fù)的作用下,加速了鉸縫破損的速率。在過重載荷作用下而導(dǎo)致應(yīng)力集中的鉸縫破損，從而進(jìn)一步導(dǎo)致的橋梁支座脫空會直接導(dǎo)致單板受力。在對中小跨徑橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工時，由于施工人員技術(shù)水平較低、使用器械規(guī)格不夠、操作不嚴(yán)謹(jǐn)、振搗混凝土不密實等施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的問題也大大增加了單板受力發(fā)生的概率[39-41]。1.2.4鉸縫病害鉸縫病害的特征主要是鉸縫位置出現(xiàn)滲水，板梁鉸縫處在受到荷載的反復(fù)作用，當(dāng)混凝土抗拉強度值不能滿足橫向應(yīng)力，鉸縫將會發(fā)生開裂，開裂不斷地發(fā)展加劇，從而在橋面鋪裝出現(xiàn)破裂帶[42]。導(dǎo)致鉸縫產(chǎn)生病害的原因大致可以分為以下幾類：（1）由于中小跨徑公路橋梁的剛度較小，且橋梁承受荷載的位置與方向也較為統(tǒng)一，在重載荷作用下導(dǎo)致梁板的鉸縫發(fā)生了破壞[43]。（2）在進(jìn)行橋梁設(shè)計時，設(shè)計鉸縫結(jié)構(gòu)尺寸時斷面較小，并且采用標(biāo)號低的混凝土,當(dāng)橋面的重車行駛過程中會造成鉸縫發(fā)生損壞甚至破損[44]。（3）在施工過程中，混凝土配合比不足、對混凝土的振搗不夠密實、對鋼筋綁扎不符合要求、并且沒有重視梁板的橫向連接、鉸縫底未封縫、鉸縫內(nèi)兩側(cè)梁體未鑿毛、預(yù)留鋼筋未鑿出或鑿出部分過少等施工問題都會導(dǎo)致鉸縫發(fā)生破壞。1.2.5支座損壞在當(dāng)前服役橋梁中常用到的支座類型大致分為兩類，一是盆式橡膠，二是板式橡膠，兩種支座采用的原材料都是橡膠，在長期使用過程中，橡膠會逐漸發(fā)生變形直至破壞失效[45]。支座常見病害主要原因有：（1）制作支座材料不同；（2）沒有對滑動支座刷硅脂油，這樣在長期使用下容易發(fā)生破壞；（3）安裝支座時由于操作問題，導(dǎo)致梁板所接觸的四個支座受力不均，致使支座出現(xiàn)脫空超限[46]。1.3中小跨徑橋梁病害統(tǒng)計在役中小跨徑橋梁病害的種類繁多，且各類病害成因是不僅僅受一種因素的影響。本文通過對2003年后建成的中小跨徑橋梁的檢測資料進(jìn)行分析，確定本文研究的主要病害。本文橋梁樣本選取自寧波、杭州、溫州段80座高速公路橋進(jìn)行病害研究，常見病害如下所示：表2-4中小跨徑橋梁常見病害統(tǒng)計表Tab.2-4StatisticaltableofcommondiseasesofmediumandsmallspangirderBridges結(jié)構(gòu)病害類型數(shù)量比重橋面系橋面裂縫420.53橋面破損710.89伸縮縫破裂130.16欄桿破損30.03照