既有混凝土桥梁疲劳寿命与使用安全评估

既有混凝土桥梁疲劳寿命与使用安全评估

刘少辉

浙江公路技师学院310000

摘要：随着近年来公路建设事业技术的提高，车辆密度与车辆载重的问题越来越严重。作为公路的重要组成部分，桥梁也必须在新技术的支持下适应当下问题。而既有混凝土桥梁多少会由于修建或运营产生不同程度的结构损伤。所以对混凝土桥梁的治理和预防等各项评估可以延长其使用寿命和行车安全，从而对混凝土桥梁结构的质量缺陷做到深刻了解，为现役损伤桥梁提供合理的解决方案。

关键词：混凝土桥梁；损伤；原因

混凝土桥梁在建造和使用过程中，势必会因为修建、运营、以及自然灾害的原因产生各种各样的病害。一方面也会随着服役时间的延长和自身材料的性能退化影响着结构的正常使用。若不能对其作出有效的安全评估，轻则造成交通受阻，重则危及民众的生命安全。因此对钢筋混凝土桥梁进行病害的分析和治理是十分必要的。

一、规划不当

桥梁工程建设一般是从规划开始，应首先进行可行性研究，即就桥梁对区域社会经济发展、环境和社会人文影响、当地自然条件等因素详加调查和评估。而目前修建桥梁时，常出现如下问题：

1.许多桥梁缺乏长期规划。不但没有在规划前进行可行性调查研究，而且缺乏长远考虑，仓促决定，以至在桥梁施工、使用阶段问题频繁出现，引发出一系列的结构问题，导致桥梁未达到使用年限就出现严重病害。

2.地质、水文资料的调查收集不够全面。地质、水文资料的调查收集对桥位的选择十分重要，若先期地质钻探报告不实，或是试验结果错误，将会导致桥梁使用期间的基础沉陷或基础水平移动。特别是漏报了地质不良现象，如：断层、溶洞等，后果尤为严重，可能导致不可估量的损失。

3.规划的设计交通量不足。主要原因在于初期规划中交通量调查不够充分，对交通量的增长估计不足，致使后期交通量不能满足需求，造成桥梁的疲劳损坏。

二、设计不良

1.设计方法考虑不周。以往桥梁设计都是把承载能力极限状态作为设计的控制条件，对桥梁的正常使用问题考虑甚少，因此导致了桥梁结构设计与构造只重强度不重使用的不良倾向，桥梁的适用性、耐久性不能得到保证。

2.设计规范不完善。现有的许多桥梁建造时间己久，设计是依据当时规范进行的。而当时由于科学技术水平的限制，规范中肯定会有考虑不周、不能尽如人意的地方，如荷载取值偏小，荷载组合考虑不全等。因此，结构在以后的使用过程中逐渐暴露出了一些问题。

3.设计者自身的原因。盲目套用设计图纸，没有注意所套用设计图的适用条件和技术指标。只注意了梁的跨度、截面高度等因素，未注意主梁间距、荷载标准、车道数、横桥向汽车荷载的加载区域的变化，导致设计存在不合理的地方。结构分析不精细，弯桥、斜桥均按直线桥进行分析计算，对结构认识不深，规范理解不透彻，盲目设计，都会给将来桥梁的使用埋下安全隐患。

4.结构选型和构造缺陷。由于一般的桥梁设计规范主要是针对单个构件承载能力的，因此设计中往往对结构的造型和连接构造缺少充分的考虑，形成了结构中的薄弱环节，从而导致这些部位损伤严重，如构件与构件搭接处、变化比较急剧处等。

三、施工不精细

由于施工技术水平和管理水平的限制，不可避免地存在某些缺陷，如：

1.施工过程中疏忽大意，对混凝土振捣不均匀，有些地方漏振。结构养护成型后，对其表面缺少必要的处理，结构表面存在坑槽、麻面，保护层没有达到设计要求，有些地方的钢筋直接裸露等。

2.施工过程中偷工减料，如钢筋绑扎不牢，焊缝达不到规定要求，有的甚至采用不符合要求的原材料，不按设计图纸要求配置钢筋等。

3.混凝土施工过程中质量控制不严，导致混凝土强度不足，既容易使桥梁结构因承载能力不足而破坏，又会对结构的耐久性产生不利影响。

4.施工过程中，施工技术员对设计图纸理解错误，监理人员不尽职尽责，以及最后的验收也不遵从实事求是的原则，造成验收结果与实际不符，达不到预定的要求，致使使用过程中问题层出不穷，桥梁的使用寿命相应缩短。

5.野蛮的施工，如钢筋位置不对，疏密不均，施工过程中乱踩钢筋，使得受力钢筋错位，不满足设计要求等。

四、超载运营

超载运营是导致混凝土桥梁结构损伤发展乃至破坏的最主要的原因。过大的荷载作用容易使结构失稳或承载能力不足，或者引起过大的构件变形或过宽的受力裂缝，从而影响桥梁的正常使用；同时荷载作用又能加剧结构中的钢筋腐蚀，特别是对于混凝土受拉区的钢筋，这是由于超载运营使结构产生的拉应力加速了混凝土微裂缝的开展和延伸，以及各微裂缝间的连接贯通，增大了混凝土的空隙率，降低了混凝土的抗渗性，从而削弱了混凝土对侵蚀介质的抵抗能力，加速了结构病害的发展。

五、环境影响

恶劣的环境是导致混凝土桥梁结构损伤的又一重要原因，材料力学性能会因此而降低。

1.环境的物理作用造成了混凝土的裂缝、剥落和磨蚀，如对于潮湿环境中和水位变动区的桥梁结构构件，冻融循环作用会导致构件表层混凝土的疏松、剥落。

2.环境的化学作用使混凝土分解和钢筋锈蚀。如盐类直接侵蚀混凝土，与材料中的某些成份发生化学反应，生成结晶膨胀物或易溶于水的物质，导致结构开裂或溶蚀。

六、自然灾害

1.洪水。洪水对桥梁的基础、墩台及河道冲刷剧烈，且挟带流木、流石撞击桥墩，不但能造成下部结构倾斜，甚至还会直接将上部结构冲垮。

2.风。我国东南沿海台风和洪水发生频繁，台风强度大、速度快，使桥梁受到巨大侧向力的作用，特别是对于大跨度桥梁，受力十分不利，极易造成结构损伤。

3.地震。地震对于桥梁的破坏影响最为严重。地震来势突然，震灾难以预料，加之其破坏力巨大，能完全改变地质情况，造成桥梁墩台大量滑移，整孔垮塌等严重破坏。

七、结束语

总而言之，目前既有混凝土桥梁产生病害的原因涉及到许多因素。要解决这些问题就需要我们运用科学合理的设计以及维修材料的正确使用，结合实际情况考虑各项引起损伤的可能因素。从而延长混凝土桥梁的使用寿命。

参考文献

[1]刘效尧，蔡键，刘晖，编著.桥梁损伤诊断.[M].北京：人民交通出版社，2002.[2]张树仁，王宗林，编著.桥梁病害诊断与改造加固设计[M].北京：人民交通出版社，2006.