淺析混凝土橋梁結(jié)構(gòu)損傷原因

唐永利

（遼寧大通公路工程有限公司，遼寧 沈陽110166）

0 引言

混凝土橋梁在建造和使用過程中，必然會受到環(huán)境、有害化學(xué)物質(zhì)的侵蝕，并要承受車輛、超載、疲勞、洪水、風(fēng)、地震、人為因素等外來作用，同時橋梁所采用材料的自身性能也會不斷退化，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)各部分不同程度的損傷。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(chǎn)損失，給國民經(jīng)濟和社會發(fā)展帶來不利后果。由于橋梁結(jié)構(gòu)本身的復(fù)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：

1 規(guī)劃不當(dāng)

橋梁工程建設(shè)一般是從規(guī)劃開始，應(yīng)首先進行可行性研究，即就橋梁對區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展、環(huán)境和社會人文影響、當(dāng)?shù)刈匀粭l件等因素詳加調(diào)查和評估。而目前修建橋梁時，常出現(xiàn)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(diào)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(xiàn)，引發(fā)出一系列的結(jié)構(gòu)問題，導(dǎo)致橋梁未達到使用年限就出現(xiàn)嚴重病害。

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

3）規(guī)劃的設(shè)計交通量不足。主要原因在于初期規(guī)劃中交通量調(diào)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。

2 設(shè)計不良

1）設(shè)計方法考慮不周。以往橋梁設(shè)計都是把承載能力極限狀態(tài)作為設(shè)計的控制條件，對橋梁的正常使用問題考慮甚少，因此導(dǎo)致了橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計與構(gòu)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。

2）設(shè)計規(guī)范不完善?，F(xiàn)有的許多橋梁建造時間己久，設(shè)計是依據(jù)當(dāng)時規(guī)范進行的。而當(dāng)時由于科學(xué)技術(shù)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(jié)構(gòu)在以后的使用過程中逐漸暴露出了一些問題。

3）設(shè)計者自身的原因。盲目套用設(shè)計圖紙，沒有注意所套用設(shè)計圖的適用條件和技術(shù)指標。只注意了梁的跨度、截面高度等因素，未注意主梁間距、荷載標準、車道數(shù)、橫橋向汽車荷載的加載區(qū)域的變化，導(dǎo)致設(shè)計存在不合理的地方。結(jié)構(gòu)分析不精細，彎橋、斜橋均按直線橋進行分析計算，對結(jié)構(gòu)認識不深，規(guī)范理解不透徹，盲目設(shè)計，都會給將來橋梁的使用埋下安全隱患。

4）結(jié)構(gòu)選型和構(gòu)造缺陷。由于一般的橋梁設(shè)計規(guī)范主要是針對單個構(gòu)件承載能力的，因此設(shè)計中往往對結(jié)構(gòu)的造型和連接構(gòu)造缺少充分的考慮，形成了結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié)，從而導(dǎo)致這些部位損傷嚴重，如構(gòu)件與構(gòu)件搭接處、變化比較急劇處等。

3 施工不精細

由于施工技術(shù)水平和管理水平的限制，不可避免地存在某些缺陷，如:

1）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(jié)構(gòu)養(yǎng)護成型后，對其表面缺少必要的處理，結(jié)構(gòu)表面存在坑槽、麻面，保護層沒有達到設(shè)計要求，有些地方的鋼筋直接裸露等。

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，不按設(shè)計圖紙要求配置鋼筋等。

3）混凝土施工過程中質(zhì)量控制不嚴，導(dǎo)致混凝土強度不足，既容易使橋梁結(jié)構(gòu)因承載能力不足而破壞，又會對結(jié)構(gòu)的耐久性產(chǎn)生不利影響。

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

5）野蠻的施工，如鋼筋位置不對，疏密不均，施工過程中亂踩鋼筋，使得受力鋼筋錯位，不滿足設(shè)計要求等。

4 超載運營

超載運營是導(dǎo)致混凝土橋梁結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)失穩(wěn)或承載能力不足，或者引起過大的構(gòu)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(jié)構(gòu)中的鋼筋腐蝕，特別是對于混凝土受拉區(qū)的鋼筋，這是由于超載運營使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的拉應(yīng)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(zhì)的抵抗能力，加速了結(jié)構(gòu)病害的發(fā)展。

5 環(huán)境影響

惡劣的環(huán)境是導(dǎo)致混凝土橋梁結(jié)構(gòu)損傷的又一重要原因，材料力學(xué)性能會因此而降低。

1）環(huán)境的物理作用造成了混凝土的裂縫、剝落和磨蝕，如對于潮濕環(huán)境中和水位變動區(qū)的橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件，凍融循環(huán)作用會導(dǎo)致構(gòu)件表層混凝土的疏松、剝落。

2）環(huán)境的化學(xué)作用使混凝土分解和鋼筋銹蝕。如鹽類直接侵蝕混凝土，與材料中的某些成份發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成結(jié)晶膨脹物或易溶于水的物質(zhì)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂或溶蝕。

6 自然災(zāi)害

1）洪水。洪水對橋梁的基礎(chǔ)、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(jié)構(gòu)傾斜，甚至還會直接將上部結(jié)構(gòu)沖垮。

2）風(fēng)。我國東南沿海臺風(fēng)和洪水發(fā)生頻繁，臺風(fēng)強度大、速度快，使橋梁受到巨大側(cè)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(jié)構(gòu)損傷。

3）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(zāi)難以預(yù)料，加之其破壞力巨大，能完全改變地質(zhì)情況，造成橋梁墩臺大量滑移，整孔垮塌等嚴重破壞。

7 結(jié)束語

實際中，橋梁結(jié)構(gòu)的損傷往往不是單一因素造成的，而是多方面因素共同作用的結(jié)果，損傷的表現(xiàn)形式也多種多樣。因此，對于實際的橋梁結(jié)構(gòu)損傷狀況的評估，必須全面考慮引起結(jié)構(gòu)損傷的各種可能因素，結(jié)合工程實際，才能得出合理的結(jié)果，從而科學(xué)地制定橋梁養(yǎng)護及加固對策。

［1］劉效堯,蔡鍵,劉暉,編著.橋梁損傷診斷.[M].北京:人民交通出版社,2002.

［2］張樹仁,王宗林,編著.橋梁病害診斷與改造加固設(shè)計[M].北京:人民交通出版社,2006.