混凝土梁桥病害原因及对策
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摘要: 混凝土梁桥在运营一段时间后往往会产生病害，如桥头跳车、主体结构混凝土开裂、钢筋诱蚀等，对混凝土桥梁产生不同程度的损害，影响结构的正常使用，降低其使用性能及使用寿命。本文着重分析桥梁病害产生的原因及安全对策。
关键词:梁桥;病害;安全对策
１混凝土梁桥病害类型
裂缝是混凝土梁桥最常见的缺陷和主要病害。混凝土在外载、温度、湿度作用下以及自身的收缩徐变，会产生内力和变形，混凝土特性是抗压性能好，抗拉性能差，当某点的主拉应力 > 抗拉强度时，裂缝就产生，其方向垂直于主拉应力，其类型有以下几种：
a、贯穿裂缝：结构分离，不再保持整体性,其危害最大；
b、深层裂缝：裂缝延伸到深层，危害着结构的整体性,危害较为严重；
c、表面裂缝：结构表面浅层，龟纹状裂缝、竖向裂缝、水平裂缝、干缩裂缝等。
梁桥病害按出现位置可分为基础、下部结构及上部结构的病害。
基础病害是由于基础沉降或不均匀沉降、基础的滑移和倾斜引起的结构物的异常应力和开裂。
梁桥墩、台结构位于上部结构与基础之间，易出现承载能力不足，沉降，倾斜，转动，开裂等。如在桥墩向阳面，温度梯度、温差而容易导致网状裂缝；若基础不均匀沉降，则出现下宽上窄的竖向裂缝；当混凝土接缝不良则引起水平裂缝。此外，由于局部应力集中，在桥墩、台帽处容易出现贯穿裂缝，在桥桩横系梁、承台出现竖向裂缝以及墩台盖梁、雉墙处出现裂缝。
梁桥上部结构的病害主要有混凝土开裂、剥离、断面破损、钢筋外漏及锈蚀、混凝土本身质量不足、异常变形等，表现为表面裂缝、蜂窝、麻面、空洞、露筋、剥落、游离石灰、缝隙夹层等现象。
2 混凝土梁桥病害原因分析
2.1立项、设计方面
a、我国现有规范不够健全，我国目前处于大规模的基础设施建设时期，但规范的更新和发展明显滞后，而发达国家如美国的规范每3到4年修订一次；规范适用范围不明确。我国规范没有区分不同跨度、不同特点的桥，主要针对某一定跨径以下的桥梁，超过这个跨径的桥如何处理构成问题。有时甚至需要专门为一座桥，为一个城市的大于某种跨度的桥来编写指南文件。比如，某地区的风特别大、雨特别多，或者地震比较频繁，都应该作出相关规定。这样可以付出最少的代价，获得最大限度的安全。
b、规范标准低
我国结构设计规范在安全设置上的低水准，与过去长时期内一直处于物资短缺的计划经济年代有关。目前我国的结构设计规范还是片面地依靠过去的统计数据，而未考虑结构建成后的使用需求的变化。
例如，我国规范规定的车辆荷载安全系数1.40，低于美国的1.75和英国的1.73，这就使美、英桥梁需要承受的车辆荷载效应设计值分别高出我国规范40%和59%；另一方面，在估计桥梁构件本身的承载能力时，我国规范规定的材料设计强度又定得较高，因而对车辆荷载来说，我国桥梁的设计承载能力仅为美英的68%和60%。
c、设计人员创新意识薄弱
我国桥梁设计人员的专业水准不低，也相当敬业，但创新意识薄弱。设计界长期重计算、轻方案，过分依赖规范，不善于根据工程的具体特点去解决问题，这样也可能出问题。不同的环境和使用条件、不同的设计对象都会对结构体系提出不同的布局和构造等方面的要求。规范再详细也不能包罗本应由设计人员解决的各种问题、规范更新得再快也适应不了新认识、新技术、新材料快速发展对结构提出的各种新的要求。合理可靠的结构设计除了满足规范的要求外，还要求设计人员具有对结构本性的正确认识、丰富的经验和准确的判断，设计时要从构造、材料等角度采取措施加强结构耐久性。
d、设计转包加重安全隐患
现今我国的设计体制也不是很健全，个别国家级、省级的设计院，设计工作非常繁重，结果导致重视了大工程，忽略了小工程，小型工程甚至委托给私人设计公司，就更加难以保证设计质量。私人设计公司往往挂靠在某设计院名下，也能做一些工作，但负不了责任。这种不透明的设计分包，往往比施工分包造成更大的隐患。
2.2施工方面
a、追求速度，牺牲质量
我国工程建设的一个突出问题就是往往缺乏必要的前期预研、勘察与论证。一旦决定建设就追求施工进度，压缩施工工期。这种施工方式常带来安全隐患，受害最深的则是桥梁结构的耐久性。而耐久性问题直到现在，尚未引起我国政府部门和广大设计施工人员的足够重视。片面追求施工进度的结果还导致了早强水泥的普遍应用，虽然早期强度增长很快，但内部微结构和后期强度发展不良，耐久性变差。如果从全寿命经济性的观点来评价，桥梁的一次性投资虽低，但全寿命的支出却很高桥梁工程寿命周期成本（LCC）。为了保证混凝土的耐久性，有必要对过快的混凝土施工进度加以适当控制，政府有关部门从国家的长远利益出发，需进行一定的干预，更不能带头提倡和指使盲目抢工。
b、施工和管理水平的制约
我国大量混凝土梁桥在远没有达到预期使用寿命时出现病害与劣化，特别是一些桥梁在只使用了几年、甚至刚建成不久就出现严重的耐久性不足问题，这与施工质量低下有重要关系。典型的问题有钢筋保护层不足及目前广泛存在于施工现场的严重的构件开裂问题（主要原因包括：水泥选用、混凝土配合比、振捣、养护不当及预应力施加不合理等），施工缺陷虽然短期内不会对桥梁的正常使用产生明显影响，但却会对结构的长期耐久性产生非常不利的危害，导致了我国已建工程的早期劣化比国外更加严重。
此外，我国土建工程施工管理水平低下以及施工一线工人的素质较低（大多原是农民），难以及时发现和有效消除人为差错；材料市场中存在着假冒伪劣、以次充好的问题，大量主材都或多或少地存在着质量问题，必须加强施工监理和质量监督。
c、养护工作不到位
桥梁结构在设计寿命周期内各个组成部件具有不同的耐久性极限，需要定期检测、评价、鉴定、养护、修理，甚至更换或加固，才能保证结构在设计寿命期内的服务功能。而我国现状是重建轻养，这样造成的直接结果：随着交通量的与日俱增，车辆载重量的不断提升，很多桥梁处于带病超负荷运营状态，损坏速度不断加快。并且很多桥梁的安全责任主体不明确，特别是部分公路铁路两用桥，涉及多个管理单位，其业主主体不明确，桥梁安全管理责任不清晰，无法落实安全维护措施。
3 安全对策
3.1设计方面
目前我国桥梁设计存在的主要问题是结构正常使用性能差（包括桥梁的过大振动、线形不平顺、接头跳车、结构开裂和过大的变形等）、耐久性和安全性差（包括使用寿命短、维护费用高、安全事故较频繁等）。这些问题的产生固然与目前国内施工质量和管理水平较低有关，但既然这种现状不能在短期内得到解决，那么作为工程设计人员就应该在正视这一问题的前提下，充分考虑现阶段的施工和管理水平及材料工艺水平，采用适当的安全度、适当的设计方法来提高桥梁使用性能，特别是桥梁的耐久性和安全性问题很多与结构体系或材料。要积极借鉴国外成功的经验和做法，如欧洲国家非常重视对结构物进行性能设计（即PBD，Performance Based Design，包括结构变形、裂缝、振动、强健性、美观、耐久性能、疲劳性等）。PBD理论是对以耐久性为核心的结构使用性能指标的综合考虑，就其本质而言， PBD理论，主要研究结构在使用过程中表现出来的服务性能，分析使性能受到弱化的原因和其发生的机理、规律，寻求新的结构设计理念和方法。
此外，还需重视对疲劳损伤的研究。疲劳损伤过去一直被认为是钢桥设计中的核心问题，由钢结构疲劳引起的钢材开裂案例较多，亦有不少因疲劳断裂引起桥梁垮塌的例子。近20年来，疲劳损伤的研究已进入混凝土结构领域，但对于使用期受腐蚀的钢筋混凝土构件的动态性能和疲劳性能的研究还需加强。
3.2养护管理
a、加强桥梁安全普查
我国重大的工程，在设计、施工、监察，包括廉政建设等等各个方面都抓得比较严，还有一些特别的工作组，随时随地监督，但相对来说，小型工程就差很多。所以说，预防桥梁事故要从政策和制度上约束。目前从中央到地方都非常重视桥梁安全，在全国范围内掀起对交通设施隐患的大清理、大排查，对杜绝桥梁安全事故的发生具有重要意义。
b、建立桥梁维修和检测档案
目前我国的桥梁养管大都是沿用过去的常规管理，从不作风险评估。应对桥梁技术状况和病害定期进行检测，明确责任主体，并建立完整的管理档案。
c、充分重视桥梁的超载问题
桥梁超载会引发疲劳问题。超载会使桥梁疲劳应力幅度加大、损伤加剧，造成桥梁内部损伤不能恢复，使得桥梁在正常荷载下的工作状态发生变化，从而可能危害桥梁的安全性和耐久性，甚至会出现一些超载引发的结构破坏事故。
大量超载、超限的运输工具上路过桥，导致老旧桥梁成了危桥，也让一些近年修筑的桥梁达到或超过设计使用寿命。车辆超载是桥梁安全的最大隐患，必须严格控制。
d、建立寿命期内的问责制
引入桥梁寿命周期的理念，并配合实行问责制。如果立法确定了桥梁的寿命周期，那么寿命周期内出了问题就能查。在国外，设计、施工、维修、养护资料都作为档案保存，可以及时调出。如果是设计方的责任，设计方要免费作维修或加固设计，施工方也是同理。这种问责制，增加了各方，包括业主、设计方和施工方的责任感，督促各方用科学的方式保证桥梁质量。
我国将持续处于大规模建设高潮中的混凝土材料高消耗期。一大批混凝土桥梁建设被提上日程表。如果不重视混凝土桥梁的耐久性能，从设计、施工及养管方面采取措施，则今天建成的工程用不了多久又将翻修或拆除重建，这样我们就会陷入永无休止的大建、大修、大拆与重建的怪圈之中。
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