京石高速公路桥梁典型病害及成因分析_公路桥梁典型病害
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京石高速公路桥梁典型病害及成因分析
作者: 李君
随着国民经济的快速发展，京石高速公路交通量日益增大，各种超重车辆增多，桥梁的实际荷载远远大于设计荷载，在重车荷载的反复作用下，桥梁出现了一定程度的受力和疲劳破坏，其病害的类型主要为：单板受力、桥梁裂缝、桥面板塌陷、空心板底板孔洞等。
一、单板受力
单板受力是由于桥面铺装破坏，板间铰缝被剪断，梁板间横向连接失效所致，当重车通过单板受力梁板时，使其与两侧梁板上下错动，形成“台阶现象”。
单板受力病害的主要成因为：设计铰缝的形式不够合理，铰缝混凝土的浇注质量难以保障，其抗剪效率不高；设计没有虑及铰缝混凝土自身的收缩作用，没有足够重视新旧混凝土间粘结力的弱化作用；铰缝钢筋布置太少，顶板连接钢板抗力不足，使得桥梁横向抗剪能力弱；水泥混凝土桥面铺装层偏薄（京石高速公路混凝土桥面铺装设计厚度为5～8cm），横向传递荷载能力较差；运营中，重车荷载反复作用于行车道部位，致使梁板间铰缝受力过大，引起铰缝病害的出现；雨水和除雪盐对混凝土的腐蚀，尤其是混凝土的冻融，使得铰缝更易破坏。
另外，对于中小跨径桥梁梁高小，致使铰缝受剪面积小，受剪应力大，剪切效应更为显著，因此单板受力病害发生在中小跨径桥梁的几率最高。
二、裂缝
1.桥台裂缝
桥台竖向裂缝，一般出现在扩大基础的重力式桥台上，在设计阶段由于地质勘察精度不够，试验资料不准确，没有充分掌握地质，就设计、施工，在运营过程中，由于结构荷载差异较大，引起台身不均匀沉降产生的；桥台横向裂缝，一般为荷载裂缝，它主要是由台背主动土压力过大、荷载以及温度作用效应产生的。另外钢筋锈蚀膨胀、混凝土收缩也是产生桥台裂缝的主要原因。
2.盖梁裂缝
盖梁(墩顶及悬臂处)产生的裂缝(缝宽约0.04mm～0.2mm)，是结构正应力即盖梁顶面负弯矩区受力钢筋不足引起的。盖梁其它类型裂缝主要是由于钢筋锈蚀膨胀以及混凝土收缩产生的裂缝。
3.横隔梁裂缝
就京石高速公路而言，此类裂缝主要存在于连续预应力T梁桥中，病害最主要的原因是：设计方面，由于横隔梁间距过大，自身刚度偏小，致使桥梁横向联系较弱，横隔梁在拉剪应力下开裂；施工方面，横隔梁一般采取湿接缝施工，后浇混凝土未考虑收缩补偿，造成新旧混凝土收缩速率差而产生混凝土收缩裂缝；养管方面，由于超载重车反复作用，使桥梁的横隔梁承受远大于设计的荷载，导致横隔梁混凝土竖向开裂。另外雨水及融雪盐水沿横隔板接缝下渗，致使连接钢板锈蚀，将混凝土保护层胀开。
4.空心板裂缝
空心板横向裂缝一般包括荷载裂缝、温差产生的混凝土干缩裂缝、空心板板底钢筋锈胀裂缝等几种形式。其成因主要为：设计荷载等级小于目前超载车辆的荷载等级，较大荷载作用下板底混凝土开裂形成横向裂缝；施工时由于水泥用量过大、温差过大或养生不及时等出现的干缩裂缝；模板底座不牢，沉降不均匀出现的横向开裂；空心板吊装或堆码，受力支点不当出现的开裂；施工时板底厚度偏小，容易造成板底横向开裂。
空心板板底纵向裂缝位置，一般在空心板空心最薄处，部分裂缝伴有渗水，表明裂缝已
贯通板底。其成因主要为：设计中空心板结构纵向设置较强受力钢筋，而横向设置箍筋较弱（京石路一般为φ8钢筋），板底混凝土在横向应力的作用下开裂；部分13～16m空心板采用薄壁板，底板过薄（部分底板仅厚8cm），在薄壁板畸变影响下产生纵向裂缝；施工时芯膜发生偏移，底板的厚度控制不佳，混凝土收缩开裂下产生纵向裂缝；在运营过程中，桥面排水不良，空心板空腔进水，钢筋锈蚀、混凝土胀裂均可能产生纵向裂缝。
空心板竖向裂缝，一般为混凝土收缩、碳化裂缝，以及钢筋锈蚀混凝土胀裂，产生裂缝。
三、空心板顶板塌陷
主要表现为空心板顶板厚度较薄，配筋薄弱，在荷载作用下桥面混凝土破碎塌陷。病害原因有三方面：一是空心板顶板设计配筋较弱，顶板混凝土与桥面混凝土铺装层较薄（5～8cm），桥面铺装仅一层φ8钢筋网，造成桥梁局部承压能力较差；二是施工的时候芯膜发生偏移，顶板的混凝土厚度降低，及桥面标高控制误差较大，导致桥面铺装较薄；三是超载重车反复碾压及桥面排水不畅，空心板进水，都加速了桥梁的破坏周期。
四、空心板板底孔洞
空心板板底孔洞病害经常伴有不规则纵、横裂缝病害，京石路出现的13座板底孔洞病害中，有12座伴有空心板底板纵横不规则裂缝。病害主要原因为：施工时芯膜发生偏移，底板的混凝土厚度降低；梁板预制混凝土原材料质量较差、振捣不密实、养生不良等原因造成混凝土质量较差；空心板空心进水，并沿底板裂缝进入混凝土内部，侵蚀钢筋，导致钢筋锈蚀，混凝土脱落，形成孔洞；较小部分板底孔洞由于超高车辆撞击产生。
桥梁出现病害的原因是多种因素的结合，这些因素包括内因（设计标准、材料、施工质量）与外因（重车荷载、自然因素）。在交通量不断增大，重载车辆增多，通行能力趋于饱和的情况下，导致各种桥梁病害不断出现、发展。因此要找到具有针对性的解决问题的对策，还需要更深入的理论研究和实践积累。
