對混凝土橋梁結構損傷的原因分析

關鍵詞： 混凝土橋梁 結構 損傷

橋梁是公路交通的咽喉，在國民經濟和人民生活中占有重要地位。近些年來， 由于道路交通量的不斷增加、 交通荷載的日益加重以及各種自然因素、 人為因素等的共同作用， 使得我國現有許多混凝土橋梁出現了不同程度的損傷。這些損傷橋梁的使用輕則造成交通受阻、 人們生活不便， 重則可能造成嚴重的人員傷亡和財產損失， 給國民經濟和社會發(fā)展帶來不利后果。因此， 為確保運輸安全， 對這些橋梁的檢查、 維修、 加固己成為當前公路養(yǎng)護與管理部門的一項重要實踐活動。由于橋梁結構本身的復雜性以及橋梁地理位置的特殊性，引起其損傷的原因是多方面的。下面針對幾種常見原因進行分析。

一、 規(guī)劃不當

橋梁工程建設一般是從規(guī)劃開始， 在做橋梁規(guī)劃作業(yè)時， 應首先進行可行性研究， 即就橋梁對區(qū)域社會經濟發(fā)展、 環(huán)境和社會人文影響、 當地自然條件等因素詳加調查和評估。而目前修建橋梁時， 常出現如下問題:

(1)許多橋梁缺乏長期規(guī)劃。不但沒有在規(guī)劃前進行可行性調查研究， 而且缺乏長遠考慮， 倉促決定， 以至在橋梁施工、 使用階段問題頻繁出現， 引發(fā)出一系列的結構問題， 導致橋梁未達到使用年限就出現嚴重病害。

(2)地質、 水文資料的調查收集不夠全面。地質、 水文資料的調查收集對橋位的選擇十分重要， 若先期地質鉆探報告不實， 或是試驗結果錯誤， 將會導致橋梁使用期間的基礎沉陷或基礎水平移動。 特別是漏報了地質不良現象， 如:滑坡、 斷層、 溶洞等， 后果尤為嚴重， 可能導致不可估量的損失。

(3)規(guī)劃的設計交通量不足。主要原因在于初期規(guī)劃中交通量調查不夠充分， 對交通量的增長估計不足， 致使后期交通量不能滿足需求， 造成橋梁的疲勞損壞。

二、 設計不良

(1)設計方法考慮不周。以往橋梁設計都是把承載能力極限狀態(tài)作為設計的控制條件， 對橋梁的正常使用問題考慮甚少， 因此導致了橋梁結構設計與構造只重強度不重使用的不良傾向， 橋梁的適用性、耐久性不能得到保證。例如:缺少對混凝土配合比的限制， 許多構件水灰比較大， 降低了混凝土的抗?jié)B性， 盡管強度可能滿足要求， 但對結構耐久性十分不利。

(2)設計規(guī)范不完善。 現有的許多橋梁建造時間己久， 設計是依據當時規(guī)范進行的。 而當時由于科學技術水平的限制， 規(guī)范中肯定會有考慮不周、 不能盡如人意的地方， 如荷載取值偏小， 荷載組合考慮不全等。因此， 結構在以后的使用過程中逐漸暴露出了一些問題。

(3)設計者自身的原因。 由于橋梁結構體系復雜， 一座橋梁往往都是多人組合分塊設計。 雖然大家采用相同的規(guī)范， 但設計者水平有高有低、考慮問題不一定都很全面，因此整套設計方案難免會存在缺陷， 再加上一些人為錯誤， 如:對結構觀念的理解錯誤， 理想化時假定錯誤， 計算過程錯誤， 繪圖時疏忽大意等。都會給將來橋梁的使用埋下隱患。

(4)結構選型和構造缺陷。由于一般的橋梁設計規(guī)范主要是針對單個構件承載能力的，因此在設計和施工中往往對結構的造型和連接構造缺少充分的考慮， 形成了結構中的薄弱環(huán)節(jié)(部位)， 從而導致這些部位損傷嚴重， 如構件與構件搭接處、 伸縮縫及管溝處、 結構表面復雜多變及變化比較急劇處等。

(5)未能建立完善的設計審核制度。對設計程序及成果不嚴加審核， 不能最大程度地消除設計者的錯誤。

三、 施工不良由于施工技術水平和管理水平的限制，在施工過程中不可避免地存在某些缺陷， 如:

(l)施工過程中疏忽大意， 對混凝土振搗不均勻， 有些地方漏振。結構養(yǎng)護成型后， 對其表面缺少必要的處理， 結構表面存在坑槽、 麻面， 保護層沒有達到設計要求， 有些地方的鋼筋直接裸露等。這些缺陷的存在一方面縮短了侵蝕介質抵達鋼筋的距離，另一方面加強了橋梁結構對侵蝕介質的吸附作用， 延長了介質在結構上的滯留時間，從而導致了更嚴重的侵蝕損傷。

(2)施工過程中偷工減料， 如鋼筋綁扎不牢， 焊縫達不到規(guī)定要求， 有的甚至采用不符合要求的原材料等。 

(3)混凝土施工過程中質量控制不嚴導致混凝土強度不足， 既容易使橋梁結構因承載能力不足而破壞，又會對結構的耐久性產生不利影響。

(4)施工過程中， 施工技術員對設計圖紙理解錯誤， 監(jiān)理人員不盡職盡責， 以及最后的驗收也不遵從實事求是的原則， 造成驗收結果與實際不符， 達不到預定的要求， 致使使用過程中問題層出不窮， 橋梁的使用年限相應縮短。

(5)錯誤的施工， 如鋼筋位置不對， 施工過程中亂踩鋼筋， 使承受負彎矩的鋼筋壓下來錯位等。

四、 荷載作用

荷載作用是導致結構損傷發(fā)展乃至破壞的最主要的原因。過大的荷載作用容易使結構失穩(wěn)或承載能力不足或者引起過大的構件變形或過寬的受力裂縫， 從而影響橋梁的正常使用;同時荷載作用又能加劇結構中的鋼筋腐蝕， 特別是對于混凝土受拉區(qū)的鋼筋， 這是由于荷載作用使結構產生的拉應力加速了混凝土微裂縫的開展和延伸，以及各微裂縫間的連接貫通， 增大了混凝土的空隙率， 降低了混凝土

的抗?jié)B性， 從而削弱了混凝土對侵蝕介質的抵抗能力;荷載的重復作用可導致橋梁結構的疲勞破壞等。

五、 環(huán)境侵蝕

惡劣的環(huán)境是導致橋梁結構損傷的又一重要原因。因為:

(1)環(huán)境的物理作用造成了混凝土的裂縫、 剝落和磨蝕， 如①對于潮濕環(huán)境中和水位變動區(qū)的橋梁結構構件，凍融循環(huán)作用會導致構件表層混凝土的疏松、 剝落;②對于超靜定橋梁結構， 過大的溫差產生的溫度應力， 可導致構件表面混凝土的開裂;③對于跨河橋梁， 水力沖刷會對橋墩、 橋臺和基礎產生不利影響;④沿海地區(qū)的空氣和土壤中鹽類含量高， 鹽份侵蝕混凝土， 干燥后導致鹽類在棍凝土孔隙中

的結晶膨脹， 使混凝土發(fā)生開裂損傷等。

(2)環(huán)境的化學作用使混凝土分解和鋼筋銹蝕。如①鹽類直接侵蝕混凝土， 與材料中的某些成份發(fā)生化學反應， 生成結晶膨脹物或易溶于水的物質， 導致結構開裂或溶蝕;

②某些可溶性陰離子，特別是氯離子通過保護層滲透到鋼筋周圍， 當其含量達到一定程度時， 會使鋼筋發(fā)生電化學腐蝕;③酸性氣體或液體侵蝕混凝土結構， 破壞了混凝土的高堿性環(huán)境， 當 PH值降到9以下時， 鈍化膜就遭到破壞， 一旦外界條件具備， 鋼筋就很容易發(fā)生銹蝕。

六、 自然災害

(l)地震。地震對于橋梁的破壞影響最為嚴重。地震來勢突然， 震災難以預料， 加之其破壞力巨大， 能完全改變地質情況， 造成橋梁墩臺大量滑移， 整孔垮塌等嚴重破壞。

(2)臺風。我國東南沿海臺風和洪水發(fā)生頻繁， 臺風強度大、 速度快， 使橋梁受到巨大側向力的作用， 特別是對于大跨度橋梁， 受力十分不利， 極易造成結構損傷。

(3)洪水。 洪水對橋梁的基礎、 墩臺及河道沖刷劇烈， 且挾帶流木、流石撞擊橋墩， 不但能造成下部結構傾斜， 甚至還會直接將上部結構沖垮。以上僅對橋梁結構損傷的常見原因進行了分析。 實際中， 橋梁結構的損傷往往不是單一因素造成的， 而是幾種因素共同作用的結果，損傷的表現形式也多種多樣。因此， 對于實際的橋梁結構， 其損傷狀

況的評估必須全面考慮引起結構損傷的各種可能因素，結合工程實際， 才能得出合理的結果， 從而科學地制定橋梁養(yǎng)護及加固決策。

參考文獻：【1】 王海艷.公路混凝土橋梁結構的耐久性[J].交通世界,2010 (1)

【2】 程凱.混凝土橋梁結構病害分析與防治[J].交通科技與經濟2009(1)