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1、第一章梁式桥裂缝分析随着时间的推移，交通量不断增大，目前相当数量的公路桥梁，常常由于外界环境的变化、承受活载增长等原因造成相当数量的桥梁存在老化、破损等病害情况，导致桥梁承载能力缺乏。而裂缝又是桥梁病害最常见的一种形式，其诱发原因复杂多变，要钊一对病根对症下药，就必须对裂缝病害的成因做认真分析，才能有钊一对地提出防止裂缝和加固桥梁，提高桥梁承载力的措施、本文针对一种常见的桥型一梁式桥常见的几种裂缝的表现形式，就其成因进行了相对系统的分析，以为便为设计、施工找出控制这此裂缝的可行方法，到达防范于未然的作用。1.1 梁式桥常见裂缝的表现形式1.1.1 桥梁裂缝的分类桥梁裂缝按其表现形式可以分为以下
2、三种：(1)贯穿裂缝:结构别离，不再保持整体性，危害最大。(2)深层裂缝:裂缝延伸到深层，危害着结构的整体性，危害严重。(3)外表裂缝:结构外表浅层，龟纹状裂缝、竖向裂缝、水平裂缝、十缩裂缝等。1.2 梁式桥常见裂缝的其体表现形式(1)弯曲裂缝如图1所示的梁板结构裂缝图，梁的弯拉区产生的是弯曲裂缝，主要表现形式为从梁底向上开裂，垂直于主筋。这种裂缝在受荷时，已有裂缝的长度会缓慢地延长，裂缝也会变宽，同时，又会出现新的裂缝;卸载时，裂缝一般恢复原状，这样的裂缝是属于弹性范围的裂缝，性质比拟稳定,但是，有个别裂缝为深层裂缝，也有局部贯穿裂缝。剪切裂缝如图1所示，在梁的剪拉区产生的斜裂缝，发生在支座
3、与1/4跨径之间.与梁轴间的夹角一般为45-600的夹角、这种裂缝宽度不会很大，但是易与受拉区裂缝相连。(3)梁板结构主筋局部的水平纵向裂缝在主筋位置附近，沿着主筋的延伸为一向，会出现水平纵向裂缝，一般长度可达半跨,宽度较大。这种裂缝产生原因较复杂，或是混凝上先开裂，继而钢筋锈蚀;或是钢筋锈蚀膨胀引起混凝上开裂，与施工质量，保护层厚度混凝上添加剂等有关。混凝上梁上的网状裂缝混凝上梁上有时会产生网状裂缝，这种裂缝在车辆荷载下长度和宽度变化一般较小，一般是由于混凝上内外所受外界不均匀的非荷载作用所致。支座处裂缝在简支梁支座的垫板处的梁体上，支座垫板与混凝上的交界处，往往会发生两条大的斜裂缝，主要原
4、因是桥墩发生不均匀沉降、歪斜;局部混凝上承压不够;支座倾斜或者活动支座失灵。1.2梁式桥裂缝产生的原因分析梁式桥裂缝产生的原因归根结底可以分为内因和外因、内因主要有:构件的材料质量缺陷，截面尺寸设计缺乏、施工、设计缺陷、养护失误等。外因主要归结为:结构超载、位移约束、温度、收缩、徐变影响、灾害损坏影响等。2.1 混凝上结构构件材料质量缺陷桥梁工程中，质量、速度和经济往往相互制约，如果片面地追求经济和速度，那么质量就得不到保证。施工单位为求利益最大化，往往会片面地追求经济和速度。为了降低本钱，施工单位往往会使用一此达不到设计要求的水泥，或者偷工减料，这样做的直接后果就是导致桥梁的抗力降低，使用一
5、段时间便会出现明显的裂缝。同时为了片面追求施工进度,施工单位往往会在水泥中参加过量早强剂、减水剂等。混凝上中添加剂的过量使用往往会导致混凝上碳化，钢筋锈蚀，从而使混凝上产生胀裂裂缝。2.2 截面尺寸缺乏桥梁的自身的抗力不仅与材料性能有关，更取决于结构的整体刚度，截面尺寸过小会导致结构的整体刚度缺乏，使得抗力过小，难以抵抗使用阶段的外荷载。因此，截面尺寸也不容无视、截面尺寸缺乏有可能是施工为一为偷工减料，或者其他失误造成的，也有可能是设计偏于保守造成的。2.3 施工一座桥梁结构的失效很容易让大家联想到施工问题，比方说前面所讲的偷工减料，或者在混凝上里面参加过量的添加剂，因此，施工问题是大家所关注
6、的一个比拟重要的问题。施工问题主要有钢筋保护层以及混凝上构件的人缺陷，如:水泥选用不当、混凝上配合比不适宜、振捣不充分或者过振、预应力的施加或者不养护不到位等。2.4 设计缺陷局部桥梁设计上存在问题，也是引发事故的一个重要因素。一个工程不可一味地说成是施工问题，设计一日出了问题，可能比施工问题还要大，可能造成的事故会更恶劣。设计的缺陷主要表现在设计所采用的标准本身所存在的缺乏、设计时所采用的设计标准偏低、设计转包等加重了结构的平安隐患。2.5 养护重建轻养是我国桥梁普遍存在的问题，桥梁结构在设寿命周期内各个组成部件其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
7、保证结构在设计寿命期内的效劳功能、重建轻养的直接结果: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、2.6 结构超载随着社会的开展，交通运输竞争已日益剧烈，对于桥梁按原有的设计标准来说，能够抵御原有的设荷载，但车辆的超载问题愈来愈严重，使得桥梁结构不堪重负，导致结构开裂，承载力下降，形成恶性循环。27位移约束当受地基或者其他因素的影响桥墩产生倾斜、不均匀的沉降，根底产生水平位移会使得超静定结构产生附加应力，当这种应力大于混凝上的抗拉强度的时候结构就会产生裂缝,这是位移约束的一种常见形式。2.8 温度温度是影响混凝上开裂的不可无视的因素、混凝上受温
8、度的影响会产生热胀冷缩的效应。当受到温度的影响时，混凝上会产生变形，而混凝上往往其有一定的厚度，使得混凝上块内部和外部往往其有不同的温度，即温差，这样就会使得混凝上内部和外部变形不一致，使得结构内部产生应力，当产生的应力大于混凝上的抗拉强度的时候就会产生温度裂缝、引起温度变化的因素很多，最主要的有日照、年温差、水化热、骤然降温、冬季施工或养护措施不当等。日照温差会使得混凝上块背光侧和面光侧温度明显不一样，暴露在太阳底下的结构面温度明显高于其他部位。由于受到自身变形的约束，导致局部拉应力较大，从而产生裂缝。由于日照温差是常有的，所以是导致结构温度裂缝的最常见因素之一。年温差主要是导致桥梁的纵向位
9、移引起纵向裂缝、水化热。在浇筑大体积混凝上的时候，由于水泥水化会释放热量，与大气接触的结构外外表热量释放较快，而结构内部由于受到约束，导致热量无法及时释放，使得内外温差较大，从而导致外表裂缝的产生、骤然降温。日落、冷空气侵袭、突降大雪等使得混凝上结构外部温度突然降低。但结构内部温度的下降那么相对较慢，从而产生温度应力、导致骤然降温裂缝的产生。在冬季施工或者养护时，需要采取特殊的措施来防止混凝上骤冷骤热的影响。但当措施使用不当时，往往会使得内外温度不均导致裂缝的产生。第二章拱桥病害与成因分析拱桥加固技术研究的关键在于首先要进行拱桥常见病害的分类与调查，在此根底之上进行拱桥的加固技术的研究，并制定
10、评定指标体系。本章结合拱桥的不同类型、受力特点以及各种类型拱桥的组成局部，调查拱桥的不同病害特征，并分析造成其病害的内外在原因。2.1拱桥的受力特点拱桥的特点是在竖向荷载作用下，两端支承处除有竖向反力外，还产生水平推力。该水平推力使拱内产生轴向压力，并大大减小了跨中弯矩，受力图示如图2.1所示。图2.1拱桥的受力图示这使得拱圈成为主要承受压力的结构，因而可以充分利用抗拉性能差而抗压性能好的污工材料（石料、混凝土、砖等）建造拱桥，这种拱桥可以就地取材，节省钢筋和水泥且承载能力大，在我国修建的比拟多。钢筋混凝土拱桥减小了拱的截面尺寸，减轻拱的重量，可以有效提高拱桥的经济性能。我国在六十年代创立了一
11、种新型拱桥形式双曲拱桥，并在六、七十年代在全国范围内得以广泛推广。近年来，随着施工工艺和材料的改良又出现了许多新型拱桥型式如钢管混凝土拱桥，增强了拱桥的跨越能力并提高了拱桥的承载能力。理论推算，混凝土拱桥的极限跨度可达50Om左右，钢拱桥的极限跨度可达1200m左右。但由于它是一种推力结构，支承拱的墩台和地基必须承受拱端的强大推力，因而修建拱桥对地基的要求很高;对于多孔连续拱桥，为防止其中一孔破坏而影响全桥，还要采取特殊的措施，设置单向推力墩以承受不平衡推力;混凝土拱桥施工需要劳动力多，建桥时间长等。污工拱桥或是钢筋混凝土拱桥虽然存在以上缺点，但是由于其优点突出，在我国公路桥梁中得到了广泛的应
12、用。简单体系的拱桥可分为三种:三较拱、两较拱和无较拱，其中三钱拱是静定的，后两种都是超静定的三校拱属于静定结构，故温度变化、支座位移等原因引起的变形不会在拱内产生附加内力，计算时也无需考虑弹性变形的影响。但是由于钱的存在，减小了结构的整体刚度，降低了抗震能力，故一般较少采用。两钱拱属于一次超静定结构，由于取消了拱顶较，结构的整体性较三钱拱大。较之无较拱减小了根底位移、温度变化、混凝土收缩和徐变等引起的附加内力。无钱拱属于三次超静定结构，在自重及外荷载作用下，拱内弯矩分布比两钱拱均匀。由于无钱，结构的整体刚度大，构造简单，施工方便，在实际中使用广泛。但由于无钱拱的超静定次数高，温度变化、材料收缩
13、、结构变形，特别是墩台位移会在拱内产生较大的附加内力，故无钱拱对地基要求很高。不过，随着跨径的增大，附加内力的影响相对减小，因而无钱拱仍是国内外拱桥上常用的一种构造形式。拱式桥梁在荷载（恒载、活载）作用下，除了承受荷载产生的轴向压力外，还承受荷载对其产生的弯矩和剪力，由于剪力影响相对较小，所以拱式结构是以压弯构件作为承重结构。根据材料力学的根本原理，其计算式为：式中：为主拱圈截面拉（压）应力;N,M和A分别为主拱圈截面轴向力、弯矩和截面面积;I为主拱圈截面的惯性矩;ymax为主拱圈截面形心至截面上（下）缘的距离。由此可见，拱式桥梁主拱圈结构受力状况由三个要素决定，即荷载（活载、恒载）作用产生的
14、内力（轴力、弯矩）、主拱圈截面的面积和抗弯惯性矩，以及主拱圈材料的自身强度。2.2拱桥技术缺陷总体来说，我国公路桥梁存在的技术缺陷主要有以下几个方面：设计荷载标准偏低，承载能力缺乏。桥梁的承载能力是根据设计时所采用的荷载等级来确定的，而荷载等级又是由各个时期国家公布的公路工程技术标准或公路桥涵设计通用标准所规定。早期建造的桥梁，特别是上个世纪60,70年代建造的桥梁，设计荷载大多在汽车一15级以下，有的甚至在汽车一10级以下。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，有些桥梁已经出现严重病害，有的桥梁已有出现病害的可能。通行能力缺乏。这主要表现在桥面宽度缺乏、桥梁线
15、形标准太低、桥上通车净空或桥下通车净空缺乏等几个方面。人为及自然因素引起结构的损坏。比方超出设计的洪水、泥石流、浮冰、冰冻、地震、强风、船舶撞击，河道不恰当开挖，桥梁根底下的岩溶、矿山坑道等，引起桥梁结构的局部损坏。自然老化。早期公路桥梁的设计龄期为50年，随着时间的推移，己建桥梁会不断损坏和老化，其承载力、刚度、延性和稳定性不断下降，这是一个不可改变的客观规律。超期服役。这局部桥梁并不是太多，但主要是建造时期较早，比方50,60年代建造的桥梁，设计使用寿命只有3050年，但这些桥梁目前仍在使用中。超负荷使用。随着我国改革开放的深入，交通运输业竞争不断加剧，按路线等级或者预期设计荷载等级来说，
16、其设计荷载等级并不低，但由于一些特殊原因，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，加速了桥梁的损坏。我国北方某些地区，如山西、河南、河北等地，其丰富的矿产资源往往需要大量外运，因此运输车流量逐年增加，远远超出了当年的设计车流量，且超载现象十分严重，致使沿线道路及桥梁均遭到了不同程度的破坏。设计、施工的先天缺乏。有些桥梁在设计上不是很合理，结构构造处理也不合理，这些桥梁在早期运营时其缺陷并不明显。运营一定时间苦.病害会逐渐显现出来: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，其病害也在逐渐开展。养护维修及加固措施不当。有些桥梁
17、的技术缺陷是由于养护维修不恰当引起的，比方桥面维修增加过大的恒载，致使桥梁负担加重;桥面排水处理不当，桥面渗水;支座维修不当，约束了承重结构的变形等。而有些桥梁是由于加固不当引起的，比方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;结构体系改变不合理，致使结构的关键部位应力超限等。2.3不同拱桥的常见病害2.3.1石拱桥的病害石拱桥结构缺陷主要是拱圈开裂和拱结构砌体的个别损伤，如裂缝、局部变形等，从而影响到拱桥的整体工作性能：防水层破坏为防止渗漏，砖、石桥应做防水层。在运营多年后，防水层一般都已损坏失效，在大雨之后，雨水透过灰缝渗入砌体内部，形成局部冲刷。应挖开拱上填料重新做防水层或
18、在桥面上加铺黑色路面，防止桥面渗漏。面层风化，灰缝剥落，砌块掉离砖、石拱桥砌块间的石灰接缝在历经多年的日晒、风吹和雨淋之后，一般己出现表层不同程度的风化，严重的出现砖、石剥落，应及时喷刷水泥砂浆修补面层，终止风化继续深入。拱圈开裂1）由于拱圈变形而产生的拱上构造的外加应力，可能使空腹式小拱发生裂缝；2）由于墩台移动、拱圈受力不对称或根底沉陷的影响，在拱顶下部或拱脚上部可能发生裂缝，有时裂缝会通至拱壁；3）拱桥由多层平行拱圈石砌成，在施工中圈与圈又未注意交错搭接，那么会在拱圈下部腹石上发生纵向裂缝。石拱桥一经开裂，往往容易开展，危及桥梁的使用与平安，应及时对其进行修补。2.3.2钢拱桥病害桥台其
19、病害主要有裂缝，剥落，空洞，钢筋外露，锈蚀，老化，结构的变形移位，撞击破坏台背填土沉降或隆起。裂缝是混凝土内部水化热和外部气温的温差，或日气温变化影响和日照影响而产生的温度拉应力;混凝土枯燥收缩;混凝土浇筑接缝不良;填土不良，冻胀或基地承载能力缺乏引起。当根底产生不均匀沉降，滑移，倾斜等现象时，将会使墩台受到影响而产生很大的损坏。在突然外载，如船只及漂浮物的撞击等外力作用下，墩台会产生局部破坏，混凝土墩台会产生脱落与剥离。砖石砌体或钢筋混凝土墩台除常年受枯燥，潮湿，寒暑，冻结冰融等气候条件的影响外，还受到水，海水，工业废水，废气，酸，碱，炽热等作用，从而产生裂缝,剥落，锈蚀等病害。此外，材料随
20、使用时间的增长还会老化。桥台处锥坡浆砌片石，发生灰缝脱落或局部片石损坏。是因为长期受大气影响，雨水浸蚀，甚至人为破坏。应及时重新勾缝更换，更换时应注意结合牢固，色泽和质地与原砌体根本一致。根底1)沉降和不均匀沉降除了座落在坚硬岩盘上的根底外，由于地基的压密下沉而引起的根底沉降，这对于任何一座桥梁都将是难以防止的。2)滑移和倾斜(1)根底处的的局部冲刷超过了设计计算值。(2)由于浚挖河床，减少了桥台台前临河面地基涂层的侧向压力，从而使根底产生侧向滑移。(3)桥台根底建造于软土地基，当台背填土超过一定高度且根底构造处理不当时，作用于台背的水平力增大，将导致地基失稳，产生塑性流动，使桥台产生移动。当
21、根底上下受力不均匀时，台身也随之产生不均匀的滑移，导致根底出现倾斜。3)异常应力和开裂由于受力不均，往往会产生局部异常应力，并导致横向或竖向裂缝。在特殊外荷载的作用下，还会使根底结构物因出现异常应力而产生局部损坏。处在海湾，海边和受海潮影响河流中的根底，有时因建造质量不好有缺陷，或因根底混凝土质地不密实，长期遭受海浪的冲刷和浸蚀，使根底呈层状或出现空洞，剥落，疏松，并导致钢筋锈蚀。拱桥上部结构1)拱圈(1)拱脚位移相对内位移可能是台后填土压力和桥头路面及路面荷载作用所致，但更多的情况是地震或山区的地质滑移所致。拱脚相对外移多是由于桥台根底软弱和(或)台后填土缺失造成的，有时是地震和地质灾害所致
22、。对桥台地基和根底进行加固，恢复和保护台后填土，对于由地震和地质灾害造成的病害，要进行专门的检查、评估和处治。(2)桥台位移而使拱桥上弦杆悬空由于拱桥修建时考虑不周，跨径太小，桥梁建成后不能满足水流断面的需要，在长期水力冲刷作用下，使桥台根底外露掏空，大雨季节，严重的台后被冲垮，被迫中断交通;轻的使桥台产生沉降外移，拱桥上弦杆就处于或接近悬空的状态。(3)腐蚀在海洋大气，工业大气，高温和多雨的气候条件下电化学腐蚀最易发生，桥梁构件由于承受恒载和活载，应力和变化的应力加速了腐蚀的进程和腐蚀开裂至断裂的进程，即应力腐蚀和腐蚀疲劳破坏。(4)裂纹和裂纹扩展产生的原因有：a.钢材杂质含量较高，铸锭，轧
23、制工艺不适合形成钢组织应力和微观缺陷;不适合的焊接材料及工艺造成晶粒长大，组织不均匀和微观缺陷;在制造和结构使用过程，遭受塑性变形及变应力影响形成宏观裂纹。b.焊接宏观裂纹和缺欠漏检，形成使用过程裂纹进一步扩展;焊接，冷变形，剪切，烧切,以及机加工形成的缺陷和剩余应力及变形与外荷载共同作用产生开裂。c.设计构造不合理形成高的应力峰值。d.工艺过程中或自然环境吸入氢，材质劣化，长期形成滞后断裂。e.下弦杆拱脚处横向裂缝。主要原因是桥台、墩根底出现不均匀沉降，使拱脚处出现竖向剪切应力，导致拱脚下弦杆件出现裂缝。弦杆端部节点裂缝。主要原因是桥台、墩根底出现不均匀沉降，造成上弦杆端部凸杆与桥台、墩柱搭
24、接扣死，使该节点出现竖向剪切应力，导致节点出现裂缝。g.横系梁、横拉杆、横隔板竖向开裂。主要原因是由于原行架拱桥设计标准较低，横向联系较薄弱，交通量大而且超载车辆比例大，造成析架竖向变形量大，使横向联系的梁、杆、板出现竖向裂缝，甚至断裂。(5)桥梁构件塑性变形及丧失稳定承载力产生的原因:钾接连接长期运营下钾钉杆，孔塑性变形累积形成连接松动，同时造成结构线型变化;车、船碰撞引起构件或杆件的局部塑性变形;由于焊接剩余应力，安装应力和超值荷载应力的组合作用，杆或结构过大变形，丧失正常使用功能甚至丧失承载力或灾难性破坏。(6)构件或结构脆性破坏钢桥材质脆性转变温度高于桥址最低环境温度，焊接接头或材质韧
25、性不满足低温度下韧性要求，设计和制造造成锋利应力集中和荷载存在变化和冲击，制造焊接漏检裂纹扩展、不良养护隐蔽疲劳裂纹扩展等种种因素单独或组合作用引起。参照裂纹和塑性变形进行维修。支座支座本身容易出现：1)油毛毡支座己损坏(如破裂，掉落，酥烂等)，从而失去作用；2)切线弧形支座滑动面，滚动面生锈，从而不能自由转动；3)摆柱式支座的混凝土摆柱脱皮露筋或出现其他异常现象；4)支座的滑动面不平整，轴承有裂纹，切口，滚轴有偏移和下降；5)支座螺母松动或螺栓脱落；6)钢短轴式支座短轴(或摇轴)的实际纵向位移偏大或发生横向位移；7)橡胶支座出现橡胶老化，变质现象，粱丧失自由伸缩能力；8)滑板支座老化、滑出钢
26、板。支座座板的损坏包括:(1)支座座板翘起，扭曲，断裂;(2)座板贴角焊缝开裂;(3)填充砂浆裂缝:(4)支座座板混凝土压坏，剥离，掉角;(5)垫石裂缝;(6)支座组件断裂、错位、脱空。产生这些现场的主要原因有：设计时缺乏足够的考虑:1)型式的选定与布置错误材料选定错误;3)支座边缘距离不够;4)支座支承垫石补强钢筋缺乏;5）对螺栓，螺母等的脱落研究不够。施工制作时不完备:1）铸件等材料质量管理不够，质量较差;2）金属支座的油漆，防腐防锈处理不可靠;3）砂浆填充不可靠。维修管理不善:1）滑动面，滚动面夹杂尘埃，异物;2）因防水，排水装置的缺陷，向支座漏水，溢水，使支座锈蚀;3）螺母，螺栓松动，
27、脱落，又没有及时修理。其他因素:桥台，桥墩产生的不均匀沉陷，倾斜与水平变位以及上部结构位移，影响支座的正常使用。桥面系1）桥面板桥面板出现碎裂、脱落或洞穴现象。桥面板出现破坏原因一般和其他混凝土构件相同，主要还是设计不当，施工质量不良以及使用中遭到外界荷载的影响等。2）桥面铺装桥面铺装的病害主要有:龟裂、纵横裂缝、坑槽、波浪、防水层漏水。（1）对于沥青类铺装层的缺陷：a.泛油。这是由于沥青用量过多，骨料级配不良，以及沥青材料软化点太低所致。车辆过桥时粘轮，下雨时易于打滑，使行驶平安度降低。b.松散，露骨。由于行驶车辆的作用，铺装层外表的细骨料慢慢松散，脱离，外表出现锯齿状的粗糙状态。原因是沥青
28、混合料压实缺乏或用油量太少所致。c.纵裂，横裂，网裂。由于沥青材料性能不良，沥青老化或桥面板本身下出现损坏破裂而引起。d.上下不平，产生“跳车”。主要是在桥跨结构物的连接部位，由于结构物与填土部位之间的不均匀沉陷或结构物接头不平，使过桥车辆产生“跳车”，降低行车的舒适性。严重的跳车,甚至导致汽车弹簧钢板的断裂。（2）普通水泥混凝土铺装层的缺陷:a.磨光。铺装层被行驶的车轮所磨耗，形成平滑的状态。产生原因是铺装层骨料抗磨性能差或交通量过大。b.裂缝。因施工不良，温度变化以及桥面板或梁结构产生过大挠曲应力所致。裂缝形式有网裂，纵横裂缝等。c.脱皮，露骨。由于施工时没有一次成型，或者由于产生裂缝后在
29、车辆冲击力的作用下,表层产生脱皮或局部破损露骨。d.上下不平。构件接头处由于不均匀沉陷而引起。伸缩缝一般伸缩缝会产生变形、破损、脱落、漏水、跳车等病害。产生这些病害原因：在设计方面：1）桥面板端部刚度缺乏；2）伸缩缝构造本身刚度缺乏；3）伸缩缝构造锚固的构件强度缺乏；4）过大的伸缩间距；5）后浇压填材料选择不当；6）变形量计算不正确。施工方面：1）桥面板间伸缩缝间距施工有误；2）后浇压填材料养护管理不善；3）伸缩缝装置安装得不好;4）桥面铺装层浇筑不好；5）墩台施工不良。养护不周及其他外界因素得影响：1）车辆荷载增大，交通量增加；2）桥面铺装层老化；3）接缝处桥面凹凸不平；4）桥面没有经常进行
30、清扫；5）地震等其他恶劣气候条件得影响。（1）对于锌铁皮伸缩缝容易产生的病害有：a.软性防水材料如沥青砂或聚氯乙烯胶泥等老化，脱落。b.伸缩缝凹槽填入其他硬物，不能自由变形。c.锌铁皮上压填的铺装层如水泥混凝土或沥青混凝土等断裂，剥离。d.伸缩缝上后铺压填局部发生沉陷，上下不平。e.由于墩台下沉，出现异常的伸缩，车辆行驶时出现冲击及噪声。（2）对于钢板伸缩缝容易产生的病害有：a.角钢与钢筋混凝土梁锚固不牢，使钢板松动，在车辆行驶时受到冲击振动，更加速它的破损；b.缝内塞进石块或铁夹物，使伸缩缝接头活动异常，不能自由变形；c.排水管发生破坏损伤或被土砂堵塞；d.外表钢板焊接部位破坏损伤；e.梳形
31、钢板伸缩缝在梳齿与承托板的焊接处出现裂缝，更严重者出现剪断现象。（3）对于橡胶伸缩缝容易产生的病害有：a.橡胶条破坏损伤；b.橡胶条剥离；c.在橡胶嵌条连接部位漏水；d.锚固构件破损，锚固螺栓松脱；e.伸缩缝构造部位下陷或凸出；车辆行驶时不适，发生噪声。人行道构件、栏杆和护栏1）撞坏。多数为是在交通事故中由车辆冲撞所致，也有的是车辆在运输超宽物件时不慎碰坏或被船只撞坏等。2）缺损。缺乏养护管理，被人偷拆，或者金属，木料栏杆遭到锈蚀，腐烂破坏，造成个别部件缺损。3）裂缝。钢筋混凝土栏杆长期外露，混凝土外表常因水分浸入钢筋锈膨胀而使构件产生裂缝，混凝土保护层出现损坏，剥离，脱落等现象。4）变形过大
32、。金属栏杆或护栏的部件虽未造成破坏或缺损，但变形过大，如立柱局部变形或钢质波形板变形过大等。5）腐蚀。金属栏杆或护栏，一旦油漆脱落又长期未重新涂刷，将会受到自然环境的侵蚀,使金属腐蚀。桥上附属设施1）交通信号，标志，标线主要病害是不清晰，不明显，损坏，老化，失效。造成的原因一般是环境腐蚀，自然破坏，车辆撞坏或磨耗。2)照明设施避雷系统，路用通信，供电线路，航空灯，航道灯损坏。通常是由自然灾害的损坏，电压不稳定，线路短路造成。3)泄水管的主要病害及原因：(1)管道破坏，损伤。在外界作用影响下而产生局部破裂，损伤，出现洞穴而产生漏水等;(2)管体脱落。主要由于接头连接不牢而产生脱落，失去排水作用；
33、(3)管内排水不畅，甚至水流不通。有泥石杂物堆塞；(4)管口有泥石杂物堆积，堵死泄水管管口。由于桥面不清洁，往往集中在护轮带下积存垃圾泥土污物而形成三角形硬块。4)引水槽的缺陷:主要有堆泥，堵塞，水流不畅，槽口破裂损坏而出现漏水，积水等。一般是由于尘土，树叶，泥等混浊的雨水，流入引水槽内沉淀聚集;桥面整平的施工误差;路肩混凝土与车道沥青的上下差以及不连续;水槽周围段落斜坡的破坏或伴随作罩面和修补等桥面修补作业产生的排水坡度变化;水槽安装不良;荷载频率增大;水槽的设计位置和高度的不良。2.3.3钢筋混凝土拱桥病害桥台及根底参见2.3.2桥台及根底。拱桥上部结构1)拱圈(1)裂缝(是荷载引起的裂缝
34、，温度变化引起的裂缝，收缩引起的裂缝，地基变形引起的裂缝，钢筋锈蚀引起的裂缝，冻胀引起的裂缝，施工材料质量引起的裂缝，施工工艺质量引起的裂缝)产生的原因:a.荷载引起的裂缝。混凝土桥梁在静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝，主要有直接裂缝、次应力裂缝两种。直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝;次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。裂缝特征如下：a）中心受拉。裂缝贯穿构件横截面，间距大体相等，且垂直于受力方向。采用螺纹钢筋时，裂缝之间出现位于钢筋附近的次裂缝。b）中心受压。沿构件出现平行于受力方向的短而密的平行裂缝。C）受弯。弯矩最大截面附近从受拉区边沿开始出现与受拉方向垂
35、直的裂缝，并逐渐向中和轴方向开展。采用螺纹钢筋时，裂缝间可见较短的次裂缝。当结构配筋较少时，裂缝少而宽，结构可能发生脆性破坏。d）大偏心受压。大偏心受压和受拉区配筋较少的小偏心受压构件，类似于受弯构件。e）小偏心受压。小偏心受压和受拉区配筋较多的大偏心受压构件，类似于中心受压构件。f）受剪。当箍筋太密时发生斜压破坏，沿梁端腹部出现大于45。方向的斜裂缝;当箍筋适当时发生剪压破坏，沿梁端中下部出现约45。方向相互平行的斜裂缝。g）受扭。构件一侧腹部先出现多条约45。方向斜裂缝，并向相邻面以螺旋方向展开。h）受冲切。沿柱头板内四侧发生约45。方向斜面拉裂，形成冲切面。i）局部受压。在局部受压区出现
36、与压力方向大致平行的多条短裂缝。b.温度变化引起的裂缝。混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或内部温度发生变化，混凝土将发生变形，假设变形遭到约束，那么在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。在某些大跨径桥梁中，温度应力可以到达甚至超出活载应力。温度裂缝区别其他裂缝最主要牲是将随温度变化而扩张或合拢。引起温度变化主要因素有:年温差、日照、骤然降温、水化热、蒸汽养护或冬季施工措施不当等。c.收缩引起的裂缝。在实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中，塑性收缩和缩水收缩（干缩）是发生混凝土体积变形的主要原因，另外还有自生收缩和炭化收缩。研究说明，影响混
37、凝土收缩裂缝的主要因素有:水泥品种、标号及用量、骨料品种、水灰比、外掺剂、养护方法、外界环境、振捣方式及时间。混凝土收缩裂缝的特点是大局部属外表裂缝，裂缝宽度较细，且纵横交错，成龟裂状，形状没有任何规律。d.地基变形引起的裂缝。由于根底竖向不均匀沉降或水平方向位移，使结构中产生附加应力，超出混凝土结构的抗拉能力，导致结构开裂。根底不均匀沉降的主要原因有:地质勘察精度不够、试验资料不准;地基地质差异太大:结构荷载差异太大;结构根底类型差异太大;地在冻胀;桥梁根底基于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质时，可能造成不均匀沉降。e.钢筋锈蚀引起的裂缝。要防止钢筋锈蚀，设计时应根据标准要求控制裂缝宽度、采
38、用足够的保护层厚度（当然保护层亦不能太厚，否那么构件有效高度减小，受力时将加大裂缝宽度）;施工时应控制混凝土的水灰比，加强振捣，保证混凝土的密实性，防止氧气侵入，同时严格控制含氯盐的外加剂用量，沿海地区或其它存在腐蚀性强的空气、地下水地区尤其应慎重。冻胀引起的裂缝。大气气温低于零度时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水转变成冰，体积膨胀9%,因而混凝土产生膨胀应力;同时混凝土凝胶孔中的过冷水（结冰温度在一78度以下）在微观结构中迁移和重分布引起渗透压，使混凝土中膨胀力加大，混凝土强度降低，并导致裂缝出现。尤其是混凝土初凝时受冻最严重，成龄后混凝土强度损失可达300-50%o冬季施工时对预应力孔
39、道灌浆后假设不采取保温措施也可能发生沿管道方向的冻胀裂缝。g.施工材料质量引起的裂缝。混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。配置混凝土所采用材料质量不合格，可能导致结构出现裂缝。如:水泥、砂、石骨料、以及拌和水及外加剂等。h.施工工艺质量引起的裂缝。在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中，假设施工工艺不合理、施工质量低劣，容易产生纵向的、横向等各种裂缝，特别是细长薄壁结构更容易出现。i.设计原因造成的裂缝。设计计算的错误，设计图纸的错误，采用标准的变革。J.其他原因如地震火灾、冲撞事故、交通荷载变化，化学作用等。（2）表层缺陷（蜂窝，麻面，露筋，孔洞，层隙，磨
40、损（桥面及受到水流冲刷的墩桩），外表腐蚀，老化，剥落，表层成块脱落（桥面，栏杆，墩桩，主梁面），外表裂缝，掉角，模板走样，接缝不平（主梁及墩台等），构件变形等）。孔洞和层隙等缺陷往往是由于施工不当造成。蜂窝a由于施工不当造成，混凝土浇筑中缺乏应有的捣固，分层浇筑时违反操作规程，运输时混凝土产生离析;模板缝隙不严，水泥浆流失等。b.结构不合理，如配筋太密，且施工时采用混凝土粗骨料粒径太大，坍落度过小，在混凝土构件中，粗骨料颗粒之间砂浆没有填满而存有的空隙;设计原因，计算错误，浇筑困难的断面形状，钢筋间距和布置不好。麻面:施工时采用模板外表不光滑，模板湿润又不够，致使构件外表混凝土内的水分被吸去;
41、设计原因，计算错误，浇筑困难的断面形状，钢筋间距和布置不好。空洞:结构上钢筋布置过密，施工时混凝土被卡住，又未充分振捣就继续浇筑上层混凝土,此外，严重漏浆亦能产生空洞;设计原因，计算错误，浇筑困难的断面形状，钢筋间距和布置不好而造成。层隙:那么是指混凝土中处理不当的施工缝，温度缝和收缩缝以及混凝土内因外来杂物而造成的偶然性夹层。露筋:施工质量不好，如浇筑时钢筋保护层垫块位移，钢筋紧贴模板;保护层处混凝土漏振或振捣不实;设计的错误，保护层不够;地震、火灾、冲撞事故，化学的作用。混凝土表层磨损:是指构件在外界作用下骨料和砂浆的磨损脱落现象;是构件在使用中所出现的缺陷a混凝土强度缺乏，表层细骨料太多
42、。b.车轮磨损。c.高速水流冲刷，水流中又挟有大量砂石等推移质或冰棱等漂浮物。剥落，老化，锈蚀:剥落那么是指混凝土外表的砂浆脱落，粗骨料外露的现象，如果严重时那么形成骨料及包着骨料的砂浆脱落;腐蚀老化是指混凝土外表或整体上出现的因物理，化学性质变化而形成的损坏现象。产生的主要原因:a.保护层太薄b.结构出现裂缝,雨水浸入C.钢筋锈蚀膨胀引起脱落d.严寒地区冰冻及干湿交替循环作用e.有侵蚀性水的化学侵蚀作用设计计算的错误，如局部应力集中研究的不够,支座位置研究不够，设计钢筋的保护层不够9.脱模的强度不够，模板去除附着物不够，所用剥离剂不好，修整得不好h.支座安装不好，支座的约束程度大i.配合比的
43、错误J其他原因:支座变位，地震，火灾，冲撞事故，化学作用的原因。构件变形，接缝不平a施工不善而造成（施工偏差）;b.何载作用下形成的变形。（3）内部隐蔽缺陷（混凝土的强度标号，抗渗标号，抗冻标号缺乏，内部空洞和蜂窝，钢筋的型号，数量，位置不对，焊接质量不良，混凝土保护层缺乏，钢筋的裸露锈蚀等）主要原因有:设计，施工不当（钢筋过密，骨料过粗，震捣不实等等）或营运使用中各种外部因素造成的。设计不当还包括结构不合理，计算上出现过失以及图纸不完善等几个方面，由此而造成结构强度缺乏，稳定性不好，刚度缺乏。施工不当那么主要是指施工质量不好，施工中使用材料的规格与性能不符合要求，操作违反规程等。营运使用中的
44、外部因素主要是指交通流量的增加，运载重量的增大，地震，洪水，泥石流等自然灾害的影响，以及海水，污水的侵蚀作用。（4）拱圈变位（下沉，倾斜，移动，转动）主要造成原因：a.设计计算的错误，如根底和桥台的联结不够，对在根底工程上面的上部结构和地基条件研究不够；b.地质调查的错误，如地质调查不充分，土质试验的错误，土质资料判断错误，c.气象条件，地质条件研究不充分，如河床下降和冲刷，压实下沉，背后填土变位，d.施工质量不好，如由于周围地基的回填，排水不好等引起土压力和支撑力的变化;由于打桩顺序和速度不理想引起周围地基松弛，残渣处理不好，桩头处理不好，预制桩的接头由于打桩而破坏;沉井根底的开挖方法，地下
45、水处理，减少，摩阻方法不好，刃脚部位的封底不好，由于地震影响或地下水位引起。(5)主拱圈(肋)漏水施工质量不好造成，如混凝土配合比，搅拌，振捣方法，浇筑方法和顺序，浇筑接头(防水上)不好，接缝填料不好。(6)箱形板拱，拱顶腹板开裂(7)析架拱、刚架拱、系杆拱的节点强度小够引起节点及杆件端部开裂(8)上弦承受最大张力，拱轨或挂点出现下垂(9)其他病害肋间横向联结开裂、松动、外表剥落、钢筋外露、锈蚀等;拱波与拱肋结合处开裂、脱开,拱波之间砂浆松散脱落，拱波顶开裂、渗水等;壳体纵、横向及斜向出现裂缝及系杆开裂;预制拼装沿连接部位或砌缝发生环向裂缝;双曲拱桥的拱肋与拱波连接处开裂，拱肋接头混凝土局部压
46、碎，拱波顶纵向开裂;构件(特别是受压构件)扭曲变形、局部损伤。2)拱上建筑具有锚头夹片、楔块发生滑移;拱上排架、梁、柱开裂，短柱的两端开裂;保护层开裂、锈蚀、疲劳;小拱有无较大的变形、开裂、错位，立墙或立柱有无倾斜、开裂。3)横向联系混凝土有无开裂、剥落、露筋和锈蚀。肋间横向联结如横系梁、斜撑、开裂。4)系杆(1)系杆钢绞线断裂系杆在下承式钢管混凝土拱桥中起到平衡水平推力的作用，由于系杆的存在使拱桥结构对地基的要求不高，因此在城市拱桥中修建较多。下承式钢管混凝土拱桥设计时一般不考虑地基的水平推力，所以系杆一旦破坏桥梁的受力方式就会发生改变，极易造成桥梁的严重破坏O吊杆钢索破损的原因主要有:强度
47、问题、疲劳问题、腐蚀问题a.强度破坏一般吊杆的平安系数取值都大于等于2.5,即吊杆承受的最大应力低于钢丝索标准强度的40%,所以吊杆由于强度缺乏而产生破坏的可能性较小。目前所出现的损坏吊杆均由于防护失效而导致锈蚀，使吊杆截面缩小而间接导致的强度破坏。b.疲劳破坏钢材在反复荷载的作用下，虽然应力还低于极限强度，甚至低于屈服点，也会发生破损,即疲劳破坏。在中下承式钢管混凝土拱桥吊杆的设计中，一般对强度问题比拟重视，对吊杆的最大应力控制的比拟好，但对与疲劳有关问题考虑较少，即便考虑也只是将应力幅控制在一定范围内，就认为杆钢索和锚头可以满足疲劳方面的要求。这种设计方法存在着一定的问题，诸如设计理论的不完善、设计中对振动、冲击、弯曲附加应力等影响因素的忽略等，加之常规静力计算所得的应力幅均不大，所以设计中容易忽略了疲劳的验算。C.腐蚀破坏不管是斜拉索还是拱桥吊杆拉索，都布置于梁体外部，截面尺寸小，长期处于高应力状态下，这些都导致拉索对腐蚀作用非常敏感，即使发生轻微的腐蚀其强度和疲劳寿命均会有较大的损失。所以中下承式钢管混凝土拱桥的耐久性在很大程度上依赖于吊杆拉索的抗腐蚀能力。柔性拉索的防腐一直是困扰桥梁设计者的问题。自从现代斜拉桥出现以来，很多斜拉桥的拉索出现了腐蚀问题，如前面提到一些斜拉桥。以柔性吊杆作为传力构件的中下承式系杆拱桥，是近年来才在我国迅猛
