张玉杰 徐绪绪
(1.菏泽学院，山东 菏泽 274000； 2.中国建筑科学研究院，北京 100013)
服役期桥梁常见病害和灾害分析
张玉杰1徐绪绪2
(1.菏泽学院，山东 菏泽 274000； 2.中国建筑科学研究院，北京 100013)
简述了桥梁病害与桥梁灾害的概念，详细介绍了桥梁病害与灾害的不同类型，并针对桥梁常见病害及灾害进行分析，提出了具体的桥梁维护管理与加固措施，以确保服役期桥梁的正常运行。
桥梁，病害，灾害，服役期
1 概述
桥连四海，路通八方，桥梁的兴建与畅通，促进了人类社会的文化和经济生活的繁荣与发展。由于反复承受车轮的磨损、冲击，遭受暴雨、洪水、风沙等自然因素的侵蚀破坏，特别是我国交通量和重型汽车的不断增加，必然会造成桥梁使用功能和行车服务质量的日趋退化。桥梁一旦发生倒塌事故，就会带来巨大的损失和灾难。
回顾历史，不难发现，近代桥梁是在与事故和病害的斗争中不断发展的，21世纪，将是桥梁维修的高峰期，透彻研究桥梁病害的根源是桥梁维修的根本所在。如果对桥梁病害及灾害有个系统、清楚的认识，就可以制定合理有效的桥梁维修方案，为桥梁建设服务。
2 桥梁病害
2.1 桥梁病害的概念
由于人为的或自然的原因，桥梁结构在正常施工和使用时其承载能力不足或不具备良好的工作性能，以及正常维护下，不具有足够的耐久性，凡是桥梁结构出现上述的一些问题和现象，统称为桥梁结构的病害。
2.2 桥梁常见病害类型
1)桥面防、排水失效。桥面防、排水就是设法将水与混凝土分开，使水不能渗入混凝土本体，最重要的是不能进入到裂缝中去。在桥梁运营中，桥面防、排水系统一旦失效，对桥面混凝土铺装层经常进行修补，甚至对整个桥面铺装层进行重建，会造成严重的经济损失，并有安全隐患。影响正常安全行车、导致结构安全隐患。
2)铺装、栏杆破损、残缺。桥面铺装也被称为行车道铺装，亦即桥面保护层。它是车轮直接作用的部分。桥面铺装的作用是防止车辆轮胎或履带直接磨耗行车道板，保护主梁免受雨水侵蚀，并对车辆轮重的集中荷载起分布作用。栏杆是桥上的安全设施，要求坚固；同时又是桥梁的表面建筑，也要有一个美好的艺术造型。铺装、栏杆破损、残缺，不仅影响桥梁美观，而且影响行车、行人安全。由于桥面铺装不平整等引起汽车车辆对桥梁的冲击效应增大，使桥面板等结构的耐久性降低。
3)支座安全精度差，支座破损、失效。支座设置在桥梁上部结构和墩台之间，直接将桥跨结构上的各个荷载反力传递到墩台上，同时保证桥跨结构所要求的位移和转动[2]。由于支座结构简单、造价低廉、安装方便,被广泛用于各类公路桥梁中。检查中发现有近30%桥梁存在支座病害。支座一旦出现问题，容易改变桥梁结构受力模式，危及结构稳定及受力安全。
4)伸缩缝装置破损、失效。一般情况下，伸缩缝位于梁端较弱部位，由于需要直接承受荷载的反复作用，因此，伸缩缝位置最易遭受损害。同时，交通量不断增大，重车增多，一些时间久的伸缩缝装置的破损也不断增多[3]。
通常，伸缩缝装置的缺陷主要表现在其本身的破损、锚固件破坏损伤、后铺筑料在接头周围的剥落及导致的凹凸不平等等一系列破坏损伤，以上常见的缺陷也是导致伸缩缝漏水的主要原因，进而加速支座和结构本身的恶化。
5)桥梁结构开裂、破损。实际运营的桥梁中已暴露了各种各样的问题，其中桥梁结构开裂现象最为普遍，甚至有的桥梁在未承受活载的自重阶段,即出现裂缝。裂缝产生的原因是多方面的,如设计不合理或不完善、施工不规范、超载、施工材料质量、混凝土及灌浆材料的配合比、温差应力、混凝土收缩等。桥梁开裂会造成结构强度降低，危及结构承载能力。
6)混凝土桥梁加速下挠。近年来，已建的大跨径刚构桥中普遍出现了主梁跨中加速下挠的现象。比如1977年建造的世界最大跨径混凝土梁桥(241 m)——科罗尔·巴岛桥，1990年测得的跨中下挠1.2 m，1996年3月采用8根体外预应力筋加固，6个月后垮塌。主梁的加速下挠影响了车辆的行驶舒适性和安全性，同时对桥梁的景观效果产生了危害，进一步影响桥梁的安全性和使用寿命。
3 桥梁灾害
3.1 桥梁灾害的概念
桥梁灾害是指人为、自然因素引起结构的损坏甚至桥梁的坍塌[1]。
3.2 桥梁常见灾害类型
1)桥梁火灾。随着经济的发展，物流运输日益发达，其中运输危险品的车辆发生事故后，经常会迅猛燃烧。特别是，当运输车辆刚好行驶在桥梁上时，将会对桥梁造成巨大损伤。另一方面，桥下有干柴野草等可燃物大量堆积，也是容易引发火灾的原因之一，从而使桥梁受到不同程度的损伤。图1为火灾后的桥梁。
2)超载导致垮塌。超载运输造成桥梁实际负载量增大，长期的超规范汽车动荷载作用急剧加大结构损伤状况，影响结构完整性和承载力，造成桥梁使用性能降低进而增大桥梁的动力冲击系数，长期超载必然引起桥梁疲劳破坏或者严重降低桥梁的使用年限。我国超载运输造成的桥梁破坏事故的接连发生，引起了重大安全事故，造成巨大经济损失和社会负面影响。图2为山西某桥梁在超载作用下垮塌的现状。
3)桥梁水毁。国内外已发生桥梁事故的统计表明，桥梁水毁的最重要原因是桥墩冲刷。一旦建设桥梁就会使桥墩周围水流环境条件发生明显的改变,进而产生冲刷，洪水冲毁桥梁主要为沙砾河床墩台基地被冲空，使墩台基础悬空，以至影响桥梁自身安全，由此基础成为桥梁水毁的潜在重要因素。此外，原来较宽的河床，由于桥孔不顺，常发生洪水冲毁桥头构造物或冲断桥头两岸接线路堤，影响甚至中断交通。图3为被洪水冲垮的桥梁。
4)船只撞击垮塌。近年来，各种跨河、跨海的桥梁日益增多，极大的方便了陆上交通，同时促进了经济的发展。但是桥梁是矗立在河、海中的固定建筑物，在一定程度上对船舶通航形成了障碍，给船舶航行增加了难度和安全风险，稍有不慎就可能导致船撞桥事故的发生。船撞桥事故发生的原因众多，有些是因为旧桥标准偏低，孔径偏小导致的；大部分是由于驾驶不当或船队装载不符合规定造成的。
跨河的桥梁都有可能被船舶撞击，被撞部位大部分在桥墩，尤其是桥墩的中下段。事故较轻者大桥桥墩擦伤、重者大桥严重受损、船舶倾覆，人员伤亡，因此需引起重视。图4为船舶撞击后的桥梁。
5)地震灾害。我国是一个多地震的国家，地震频率高，强度大且分布范围广[5]。地震不仅危及到人民的生命财产，同时还会对周围环境和建筑物及桥梁造成破坏。针对桥梁受震破坏，是地表破坏和桥梁同时受震破坏而引起的。其中，地表破坏常见的有地裂、泥石流、滑坡、塌方、岸坡滑移和砂土液化等现象。地裂会使桥梁跨度或缩短或伸长，甚至可能导致墩台下沉。在陡峻山区或砂性土和软黏土河岸处，强烈地震引起的塌方、岸坡滑动以及山石滚落，可使桥梁遭到破坏。图5为汶川地震中坍塌的桥梁。
4 建议
桥梁病害及灾害的类型众多，原因错综复杂。因此，为减少服役期桥梁病害事故的发生，笔者提出以下几点建议：
1)加强养护管理，加大检查力度，对出现的细微异常现象引起注意，细致观察，详细记录。
2)对检查中出现的各种病害，应及时采取合理的加固方式进行处理，避免病害扩大化。
3)对已出现的桥梁病害事故的类型及其处理办法及时总结，以避免类似病害的再次发生。
4)桥梁病害及加固检查等一系列工作并不是一朝一夕就可以完成的，需要桥梁工作者耐心、细致、实事求是，做到未雨绸缪。
[1] 金玉泉.桥梁病害与灾害[D].上海：同济大学硕士论文,2006.
[2] 范立础.桥梁工程[M].北京：人民交通出版社,2001.
[3] 王宏旭,高跃茹,周 巍.桥梁病害之一桥梁伸缩缝问题[J].辽宁交通科技,2003,23(6)：25-26.
[4] 蒋 陈.公路桥梁病害分析及对策研究[J].山西建筑，2006,32(14)：96-97.
[5] 贾志刚.高速公路桥梁的典型病害及其处治措施[J].山西建筑，2014，40(5)：183-185.
[6] 范立础.桥梁抗震[M].上海：同济大学出版社，1997.
[7] 肖玉辉,沈立宏.混凝土桥梁病害成因分析及对策研究[J].中外公路,2004(1)：55-56.
On common diseases and disasters of bridges during their services periods
Zhang Yujie1Xu Xuxu2
(1.HezeCollege,Heze274000,China; 2.ChinaAcademyofBuildingResearch,Beijing100013,China)
The paper indicates the concepts for bridge diseases and disasters, mainly introduces different types of the diseases and disasters, analyzes common diseases and disasters of bridges, and points out factual bridge maintenance management and consolidation measures, so as to ensure the usual operation of bridges during their service periods.
bridge, disease, disaster, service period
2015-02-09
张玉杰(1988- )，女，助教； 徐绪绪(1989- )，男，助理工程师
1009-6825(2015)11-0186-02
U445.71
A
