徐廣杰

摘 要：近年來(lái)，隨著我國(guó)鐵路事業(yè)迅速發(fā)展，高速鐵路不斷建設(shè)，鐵路混凝土橋梁病害的數(shù)量急劇增長(zhǎng)，養(yǎng)護(hù)工作受到的重視程度不斷加深，橋梁養(yǎng)護(hù)已成了鐵路管理部門(mén)的焦點(diǎn)內(nèi)容。作為鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)的核心，橋梁起到了舉足輕重的作用，因此一旦橋梁質(zhì)量無(wú)法得到保障，那么會(huì)極大的威脅到公共財(cái)產(chǎn)以及民眾的生命安全，所以橋梁的養(yǎng)護(hù)工作必須作為鐵路建設(shè)的重點(diǎn)加以重視。

關(guān)鍵詞：橋梁病害；機(jī)理；形式

引言

現(xiàn)代交通支撐起了現(xiàn)代的社會(huì)發(fā)展，正是由于交通的便捷使得各地的交流不斷的加深，而橋梁的建設(shè)更是令很多曾經(jīng)無(wú)法逾越的溝塹成為了康莊大道，因此可以說(shuō)橋梁施工技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了人類(lèi)社會(huì)的繁榮。但是橋梁的質(zhì)量關(guān)系到了人們的生命健康安全，橋梁質(zhì)量事故的發(fā)生，會(huì)給人類(lèi)帶來(lái)不可彌補(bǔ)的損失。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)很多橋梁已經(jīng)出現(xiàn)了各種病害，在耐久性以及安全性上存在隱患，不但影響了橋梁的使用性，同時(shí)也降低了其安全性。理論上還沒(méi)有針對(duì)橋梁的評(píng)估以及檢測(cè)、加固等問(wèn)題的有效措施，但是通過(guò)對(duì)病理病害的研究，通過(guò)日常的有效養(yǎng)護(hù)還是能有效降低和預(yù)防橋梁病害的發(fā)生的。

1 病害形式

1.1 裂縫

在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)橋梁中，裂縫是最常見(jiàn)的病害，目前來(lái)說(shuō)還沒(méi)有不會(huì)產(chǎn)生裂縫的混凝土橋梁，而橋梁中結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因受到了諸多因素的影響，并且不同的裂縫其危害性具有差異。在裂縫中危害性較大的有網(wǎng)裂以及貫穿裂縫，該類(lèi)裂縫會(huì)對(duì)橋梁的安全性造成嚴(yán)重威脅。而裂縫的產(chǎn)生并不僅僅是其本身具有危害，同時(shí)還會(huì)危及橋梁的其他結(jié)構(gòu)，例如內(nèi)部鋼筋被銹蝕和綜合凍融破壞現(xiàn)象的產(chǎn)生等。而且裂縫往往都不是單一產(chǎn)生的，當(dāng)橋梁出現(xiàn)裂縫時(shí)若不及時(shí)的予以處理，會(huì)造成惡性循環(huán)，縮短橋梁的使用壽命。

1.2 混凝土出現(xiàn)碳化以及內(nèi)部鋼筋受到腐蝕

鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)由于其材料的特性會(huì)存在一定的碳化現(xiàn)象，并且內(nèi)部鋼筋也會(huì)在使用的過(guò)程中受到外界環(huán)境的影響而出現(xiàn)銹蝕，而隨著碳化和銹蝕程度的加深必然會(huì)影響到橋梁結(jié)構(gòu)，從而出現(xiàn)順筋裂縫，同樣會(huì)影響橋梁運(yùn)行安全性。

1.3 剝蝕

該種病害的產(chǎn)生位置主要在橋梁的表面，其實(shí)是多種病害的一種統(tǒng)稱(chēng)，包括露石、起皮、剝落、蜂窩麻面等病害。依照形成機(jī)理的差異，剝蝕病害可以分為沖磨、水蝕、空蝕、風(fēng)華以及凍融剝蝕。

1.4 結(jié)構(gòu)破壞

混凝土結(jié)構(gòu)的橋梁在建設(shè)過(guò)程中的結(jié)構(gòu)問(wèn)題以及施工中沒(méi)有及時(shí)的對(duì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)行處理都會(huì)使得后期的使用中橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形、失穩(wěn)問(wèn)題，而隨著橋梁使用年限的增加，該種問(wèn)題會(huì)進(jìn)一步加深，從而引發(fā)結(jié)構(gòu)破壞，對(duì)安全性造成影響。

1.5 沉降破壞

該種病害一般都是由于地基不穩(wěn)所致，由于地基均勻性差，從而導(dǎo)致橋梁地基的沉降程度不同，該種病害引發(fā)的結(jié)構(gòu)破壞力較強(qiáng)，例如貫通裂縫的差生、滑動(dòng)、下沉和開(kāi)裂現(xiàn)象的發(fā)生。

2 橋梁病害機(jī)理分析

2.1 裂縫

當(dāng)混凝土中拉應(yīng)力大于其抗拉強(qiáng)度或拉應(yīng)變大于其極限拉應(yīng)變時(shí)，混凝土?xí)a(chǎn)生裂縫。橋梁裂縫又主要有以下幾種。

首先，超載裂縫。超載裂縫又可細(xì)分為：

①局壓裂縫：當(dāng)設(shè)計(jì)的混凝土抗壓強(qiáng)度不夠或超載使用時(shí)，在承壓應(yīng)力大的部位，由于出現(xiàn)局部拉應(yīng)力，常常導(dǎo)致產(chǎn)生局壓裂縫，甚至?xí)植繅核?。特征：局壓區(qū)出現(xiàn)大體與壓力方向平行的多條短裂縫。

②彎曲裂縫：當(dāng)受拉區(qū)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)往往出現(xiàn)彎曲裂縫。特征：彎矩最大截面附近從受拉區(qū)邊緣開(kāi)始出現(xiàn)橫向裂縫，逐漸向中和軸展；用螺紋筋時(shí)，裂縫間可見(jiàn)短向次裂縫。

其次，網(wǎng)裂。當(dāng)混凝土出現(xiàn)縱橫相交的不規(guī)則裂縫時(shí)，稱(chēng)為網(wǎng)裂或龜裂。主要有以下情況：

①混凝土攪拌、運(yùn)輸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，使水分蒸發(fā)，引起混凝土澆筑時(shí)坍落度過(guò)低，使混凝土出現(xiàn)不規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫。

②混凝土初期養(yǎng)護(hù)時(shí)，由于澆水不足或不及時(shí)或遇大風(fēng)天氣施工，混凝土表面急驟干燥，出現(xiàn)塑性收縮狀態(tài)，會(huì)在混凝土表面產(chǎn)生不規(guī)則裂縫，一般深度較淺。

再次，鋼筋銹蝕引起的裂縫?；炷林袖摻畎l(fā)生銹蝕后，其銹蝕產(chǎn)物的體積比原來(lái)膨脹2～4倍，從而對(duì)周?chē)炷廉a(chǎn)生膨脹應(yīng)力。當(dāng)膨脹應(yīng)力大于混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生裂縫，這種裂縫稱(chēng)為鋼銹裂縫。鋼銹裂縫一般都為沿鋼筋長(zhǎng)度方向發(fā)展的順筋裂縫。

2.2 混凝土碳化及鋼筋銹蝕

混凝土碳化及鋼筋銹蝕現(xiàn)象在橋梁中比較普遍，也比較嚴(yán)重。調(diào)查表明，當(dāng)碳化深度接近或超過(guò)混凝土的保護(hù)層厚度時(shí)，混凝土內(nèi)的鋼筋已銹蝕。

2.3 剝蝕

根據(jù)不同的機(jī)理，剝蝕可分為凍融剝蝕、沖磨和空蝕、水質(zhì)侵蝕、風(fēng)化剝蝕等。

第一，凍融剝蝕是指在水飽和或潮濕狀態(tài)下，由于溫度正負(fù)變化，結(jié)構(gòu)物的已硬化混凝土空隙水結(jié)凍膨脹，融解松弛，產(chǎn)生疲勞應(yīng)力，造成混凝土由表及里逐漸剝蝕的破壞現(xiàn)象。凍融剝蝕破壞會(huì)使鋼筋混凝土橋梁的墩臺(tái)、梁板、樁等鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的有效截面積減小，并誘發(fā)鋼筋銹蝕，加速老化過(guò)程，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物的承載能力和穩(wěn)定性下降。

第二，沖磨以及空蝕。沖磨一般具有較大的面積，并且是連續(xù)性的剝蝕；而空蝕則為局部性的，會(huì)在墩臺(tái)上形成剝蝕坑，除此之外其他部位完好。無(wú)論是沖磨現(xiàn)象還是空蝕現(xiàn)象任其發(fā)展下去都會(huì)引發(fā)破壞力較大的大面積沖刷破壞，因此必須予以重視。

第三，水質(zhì)剝蝕現(xiàn)象，主要有酸侵蝕、腐蝕性鹽侵蝕以及堿侵蝕三種。

第四，風(fēng)化剝蝕現(xiàn)象，作為橋梁病害中最常見(jiàn)的剝蝕現(xiàn)象，風(fēng)化剝蝕由于大多數(shù)在表現(xiàn)，因此危害程度較小，屬于輕微病害。

2.4 構(gòu)造破壞

對(duì)于橋梁的結(jié)構(gòu)破壞，出現(xiàn)問(wèn)題最集中的部位主要是伸縮縫以及支座。在伸縮縫部位出現(xiàn)的破壞現(xiàn)象其特征主要為接縫不平和滲漏現(xiàn)象，這主要是由于涉及不當(dāng)以及施工問(wèn)題和材料的老化所致。而出現(xiàn)在支座部位的構(gòu)造破壞則主要表現(xiàn)為支座的偏位、不穩(wěn)，墊塊的破碎以及功能喪失，主要原因也是由于施工、設(shè)計(jì)和材料問(wèn)題導(dǎo)致。而這類(lèi)病害還會(huì)引發(fā)其他病害的產(chǎn)生。

2.5 沉降破壞

由于地基的不均勻可以引發(fā)裂縫外，還會(huì)引起橋梁結(jié)構(gòu)中翼墻以及錐坡的滑動(dòng)下沉、開(kāi)裂和傾斜，嚴(yán)重者會(huì)引起塊石松動(dòng)。

從結(jié)構(gòu)上講，作為交通運(yùn)輸?shù)闹匾M成部分，橋梁的強(qiáng)度應(yīng)當(dāng)足以承受作用在結(jié)構(gòu)上的負(fù)荷；此外，各個(gè)結(jié)構(gòu)部件都應(yīng)當(dāng)具有相當(dāng)?shù)膭偠龋沟媒Y(jié)構(gòu)不會(huì)在受到荷載時(shí)發(fā)生變形以及撓曲；另外應(yīng)當(dāng)保證各個(gè)結(jié)構(gòu)部件大小尺寸適合，只有合適的部件才能使得結(jié)構(gòu)構(gòu)件在受到軸向壓力時(shí)不會(huì)產(chǎn)生屈曲，影響橋梁的穩(wěn)定性。此外混凝土橋梁還應(yīng)當(dāng)具有較高的耐久度，能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的使用年限。

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