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1、在用桥梁病害及对策,主讲:郝宪武教授 长安大学公路学院桥梁系 2009,第一部分 概述 第二部分 在用桥梁的常见病害 第三部分 在用桥梁检查与检测 第四部分 在用桥梁的评定方法 第五部分 在用桥梁日常养护 第六部分 在用桥梁的加固技术,第一部分 概述,我国在用桥梁检测评定依据 依据交通部 公路养护与管理发展纲要（2001-2010） 公路桥涵养护规范（JTG H11-2004） 公路桥梁管理工作制度 要求进行的,我国在用桥梁现状,50年来，我国桥梁建设已取得了飞速发展，现有桥梁已超过了24万座。但据1999年全国桥梁普查资料，94%以上桥梁为中、小跨径桥梁，且大部分分布在技术标准低、通行能力差
2、的县乡公路上，约有1/3处于三、四类的状况。除此而外，属荷载标准低、桥面宽度窄、不能满足通行要求的约占桥梁总长的15。我国公路桥梁的主要技术缺陷有七个方面 ：,缺陷一设计荷载标准偏低，承载能力不足：早期建造的桥梁，特别是60年代、70年代建造的桥梁，设计等级低。随着交通量的增加和荷载等级的提高，原有桥梁已经无法满足现今交通的需要，有的桥梁已出现严重病害，有的桥梁有出现病害的可能。 缺陷二通行能力不足：桥面宽度不足；桥梁平面线形、纵断面线形标准太低。桥上通车净空或桥下通车净空不足。,缺陷三人为及自然因素引起结构的损坏：超出设计的洪水、泥石流、浮冰、冰冻、地震、强风、船舶撞击，河道不恰当开挖，桥梁
3、基础下的岩溶、矿山坑道等，引起桥梁结构的局部损害。 缺陷四超期服役：这一部分桥梁并不是太多，设计使用寿命一般只有3050年，这些桥梁目前仍在使用中。 缺陷五超负荷使用：这一部分桥梁按路线等级或者预期设计荷载等级来说，设计荷载等级并不低，但桥梁使用荷载大大超出设计荷载，致使桥梁长期在超重荷载作用下运营。,缺陷六设计、施工的先天不足：有些桥梁设计上不是很合理，结构构造处理不合理，有些桥梁由于受施工质量、施工技术、施工手段等影响，存在一定的技术缺陷，随着运营时间的增加，其病害也逐渐在发展。 缺陷七养护维修或加固措施不当：有些桥梁的技术缺陷则是由于养护维修不恰当引起的。如桥面维修增加过大的恒载，。有些
4、桥梁则是加固不当引起的。如加固施加的预应力大小或者位置不恰当，引起结构的二次病害； 如结构体系改变不合理，致使结构的关键部位应力超限等。 以上缺陷，早已是世界各国普遍关注的问题，它促使各国日益重视对在役桥梁检测评定与加固技术的研究 。,第二部分 在用桥梁的常见病害,一、桥面系及附属设施 二、桥梁支座 三、 RC梁式桥 四、墩台、基础 五、锥坡、桥头引道,一、桥面系及附属设施,图2-7,图2-6,图2-5,图2-3,图2-4,图2-1,图2-2,二、桥梁支座,图3-1 板式橡胶支座均匀鼓凸,图3-2 板式橡胶支座不均匀鼓凸,脱空是指板式橡胶支座与桥梁底面及支承垫石顶面之间出现的缝隙大于相应边长的
5、25%。见图3-3。通常板式橡胶支座使用时，应通过转动计算，使支座顶底面与桥梁全面积接触。局部脱空一方面造成支座压应力增加，另一方面支座脱空部位与外界空气接触，容易产生橡胶老化。 剪切超限是指板式橡胶支座在最高及最低温度条件下的最大恒载剪切变形tan0.45，见图3-4。 支座位置串动是由于支承垫石不平，造成支座局部承压，引起支座位置串动，严重时可能会造成个别支座脱落。,图3-3 板式橡胶支座局部脱空,图3-4 板式橡胶支座剪切超限,聚四氟乙烯板磨损指盆式橡胶支座中由于聚四氟乙烯板和不锈钢滑板之间平面滑动所产生的磨损。磨损程度用测量聚四氟乙烯板的外露高度来表示，见图3-5。 支座位移超限是由于
6、设计及安装不当造成支座聚四氟乙烯板滑出不锈钢板板面范围。 支座转角超限是由于设计及安装不当造成支座转角超过相应荷载作用下最大的预期设计转角。支座转角应由盆式橡胶支座顶、底板之间的最大和最小间隙求出，详见图3-6。,图3-5 聚四氟乙烯板的外露高度,图3-6 盆式橡胶支座转动最大及最小间隙,三、 RC梁式桥,裂缝(Cracking) 钢筋锈蚀(Reinforcing Steel Corrosion) 剥落(Scaling) 剥离(Spalling，Pothole) 层隙(Delamination) 蜂窝(Honeycombs) 白华(Efflorescence 保护层厚度不足(Deficienc
7、y of Protection) 磨损(Wear) 撞损(Collision Damage),RC桥梁的一般劣化现象,图4-1 结构裂缝,大梁支点梁腹底部剪力裂缝,梁底或桥面板底的挠曲裂缝,钢筋锈蚀(Reinforcing Steel Corrosion),钢筋混凝土构件，是将钢筋置于混凝土中，利用混凝土具有的高碱性，在钢筋 表面形成一保护层，避免钢筋生锈。若保护层因混凝土裂缝致使氧气、水气侵入， 变为氧化铁，即为生锈。滨海地区的桥梁，若未加厚保护层，将因海水的侵蚀，易 使混凝土构件中的钢筋腐蚀，并造成构件的混凝土剥落，破坏混凝土构件。 钢筋混凝土构件中钢筋，虽不易锈蚀，但若发现锈蚀时，则该构
8、件已呈严重破坏。 钢筋锈蚀为钢筋混凝土构件破坏的主要原因。钢筋锈蚀时体积会膨胀(为原体积 的17倍)，推挤混凝土，致混凝土承受拉力而裂开剥落，使钢筋暴露于大气中，加 速生锈，并造成钢筋混凝土构件的劣化（如图4-5）。钢筋锈蚀后，钢筋断面积将减 少，降低强度，并影响结构物的耐久性。,造成钢筋锈蚀的主要原因有： 1)钢筋受湿气及氧气的作用。 2)混凝土中性化。 3)钢筋表面氯离子含量高。,图4-5 钢筋锈蚀,剥落(Sealing),剥落为混凝土表面水泥砂浆流失， 造成粗骨料外露的现象，严重者造成骨料松 脱。 剥落，一般发生在混凝土表层品质 较差的部位，一般不会很深。严重剥落如图 4-6所示。,剥落
9、按水泥砂浆流失程度，可分为四级： 1)轻度剥落：水泥砂浆流失深度小于6 mm，已可见到骨料。 2)中度剥落：水泥砂浆流失深度达612 mm，骨料间的水泥砂浆已流失。 3)重度剥落：水泥砂浆流失深度达1225 mm，骨料完全暴露。 4)严重剥落：水泥砂浆及骨料均流失，且深度达25 mm以上，钢筋已暴露。,图4-6严重剥落,剥离(Spalling),剥离是混凝土结构物呈片块状的剥落 现象，主要为钢筋锈蚀或混凝土因温度变 化使其承受超过容许应力所造成，通常钢 筋会暴露于外，加速钢筋腐蚀。剥离的形 状一般为近似圆形或椭圆形，如图4-7所 示。,“剥离”与“剥落”的最大区别，在于“剥离”是呈片块状流失，
10、且流失面积较“剥落” 大。剥离依混凝土流失深度或流失面积的宽度，分为： 1)轻微剥离：混凝土流失深度不超过25mm，或流失面积的直径不超过150mm。 2)严重剥离：混凝土流失深度超过25ram，或流失面积的直径超过150mm。,图4-7 剥离,层隙(Delamination),层隙，是构件受氯气或盐水侵袭，构 件内的钢筋锈蚀体积膨胀，导致钢筋与外 层钢筋附近混凝土分离。以榔头敲击层隙 处，则有空洞的回声。当层隙处的混凝土 层完全流失时，即产生剥离(Scaling)现象 ，如图4-8所示。,蜂窝(Honeycombs),浇筑混凝土时，因模板漏浆，或振捣 不实导致水泥砂浆无法充分填充于粗骨料 的
11、间隙，造成混凝土空洞，即为蜂窝。 蜂窝除降低混凝土强度外，空气中氧气、 水气及腐蚀因子易通过其侵入混凝土，造 成混凝土中性化及腐蚀钢筋，加速构件的 劣化。故混凝土拆模时，若有蜂窝，应立 即用水泥砂浆填充于蜂窝处，以防构件劣 化，蜂窝如图4-9所示。,图4-8 桥墩发生层序并剥离,图4-9 墩柱蜂窝,白华(Effloreseence),混凝土因裂缝渗水，致使混凝土内氢氧化钙被水溶解，渗流出混凝土表面， 产生白色结晶物，即为白华。有白华现象，即表示该结构物有裂缝。产生白华 较多处为桥面板的底部，如图4-10所示。,图4-10 桥面板底部及横隔梁白华,保护层厚度不足(Deficiency of Pr
12、otection),钢筋是易腐蚀的材料，混凝土中的钢 筋之所以能防蚀，在于其四周包裹高碱性 的混凝土，故钢筋的耐蚀能力，视混凝土 保护层的厚度而定。混凝土保护层厚度不 足，易造成钢筋锈蚀。一般均因施工不当 所造成。滨海地区的桥梁，若未将保护层 加厚，将造成钢筋腐蚀，混凝土剥落（如 图4-11）。 较常见的保护层不足之处，有桥面板 或箱型梁底板，桥梁护栏下方的桥面板， 箱型梁底板与腹板交接处等。,图4-11 滨海地区桥梁保护层不足，易 造成钢筋腐蚀及混凝土剥落,四、墩台、基础,撞损,市区高架桥（如图4-12）或过水桥位于河道内的桥墩及大梁，易被过往的车辆 或船只、漂木、滚石撞击，造成大梁或桥墩破
13、坏、裂缝，甚至钢筋外露。图4-13为 河川上游的过水桥桥墩虽经钢板保护，也被滚石撞损 。,图4-13 过水桥桥墩保护钢板被滚石撞损,图4-12 跨越桥的大梁被超高车辆撞损，钢筋外露,冲刷,急流的河水将造成冲刷，尤其滥采河川砂石将导致河床降低，造成基桩外 露，使基桩失去侧撑力及摩擦力，影响桥梁稳定性及耐震力；且外露的基桩易 受滚石、漂木撞击，造成桩体裂缝，甚至断裂，以及桥墩受损。冲刷造成基桩 外露，如图4-14 。,图4-14 冲刷造成基桩外露,桥台结构体倾斜或位移(Decline 0r Displacement of Abutment),桥台背部承受路堤的土压，若桥台基础无法承受土压力，或基础
14、下的地基 变形，均将使桥向桥梁方向倾斜、桥台结构体造成裂缝、破坏，并造成靠桥台 的伸缩缝损坏，未能发挥伸缩功能；甚至造成侧墙及桥头搭板受损、破坏、变 形。桥台结构体倾斜，如图4-15，图4-16。,图4-15桥台结构体倾斜,图4-16 桥台后仰及旋转的情形,图7-3 基础、承台破坏模式示意图,五、锥坡、桥头引道,桥头引道的常见缺陷 （1）桥面与引道路面衔接处，路面沉陷，交接段引道纵坡与桥面纵坡不一致，衔接不顺适，致使产生“桥头跳车”。 （2）引道路面损坏，产生积水、渗水，出现坑塘，高低不平。 （3）引道两边的挡土墙、护栏等产生严重变形，破坏或缺损。 （4）护坡、锥形溜坡因受洪水冲刷而发生冲空、
15、坍塌，或产生缺口。 （5）引道上设有涵管或水渠时，其顶部受损，路面遭受破坏，并有渗水现象等。,第三部分 在用桥梁的检测,在用桥梁的三查 经常检查主要对桥面设施和桥台附属构造的技术状况进行日常巡视检查，及时发现缺损并进行小修保养工作 定期检查按规定周期，对桥梁主体结构及其附属构造物的技术状况进行定期跟踪的全面检查 特殊检查（A应急检查B专门检验）主要根据桥梁破损状况和性质，采用适当的仪器设备，以及现场勘探、试验等特殊手段和科学分析方法，查明桥梁病害原因、破损程度和承载能力，依据桥梁技术状况评定标准确定桥梁的技术状况，以便采取相应的加固、改善措施。,A应急检查：当桥梁遭受洪水、流冰、漂流物、船舶撞
16、击、滑坡、地震、风灾和超重车辆自行通过等自然灾害或事故后，应立即对结构作详细检查。查明破损状况，采取应急措施，尽快恢复交通。其旨在查明缺损状况，以便采用应急措施，尽快恢复交通，通常由地(市)级公路管理机构的桥梁工程师主持。应急检查是一种扩大的日常检查，主要以视觉检查加经验判别。 B专门检验：对需要进一步判明损坏原因、缺损程度或使用能力的桥梁，要求针对病害进行专门的现场试验检测、检算与分析等鉴定工作，以便进行有效的养护。专门检验通常由省级公路管理机构的总工程师或授权的桥梁检查工程师主持，委托公路桥梁检测中心或具有这种能力的科研设计单位、工程咨询单位，签订专门检查合同后实施。承担专门检验的单位及负责检查的工程师应按合同规定的内容及时间，完成检查任务，并作出检查报告。,一般在下列四种情况下在用桥梁需作特殊检查： 在地震、洪水。滑坡、超重车辆行驶。行船或重大漂浮物撞击之后；（A） 决定对单一的桥梁进行改造、加固之前；（A） 桥梁定期检查难以判明损坏原因、程度及整座桥的技术状况时；（B） 桥梁技术状况为四类、五类者
