西南地区高速公路桥梁典型病害及成因分析

摘 要：以西南地区部分高速公路桥梁为研究对象，按结构形式和部位进行典型病害类型和数量统计，结果表明所选高速公路中梁式桥以贵州地区数量为最多，占比55%，其中混凝土T梁结构占比42%，并以梁式桥的14000条病害总数进行统计和病害成因分析。该研究可为其它地区同类型桥梁的检测和养护提供参考依据，也对预防桥梁病害的进一步发展有指导意义。

关键词：西南地区;桥梁;病害类型;统计分析;成因分析;

近年来，随着我国桥梁数量不断增多，桥梁工程领域已逐步迈入以“养护为主，新建为辅”的后期管养时代。西南地区山川河流较多，气候温润潮湿，地势环境复杂，昼夜温差大，而该地区基础设施的大力发展致使交通网络密布，其地区单论桥梁数量在全国境内高居榜首。因此，该地区桥梁检测、养护、维修等工作任务日益繁琐。但是，受专业养护工作人员人数限制及专业技术水平等因素的影响，多数桥梁缺乏有效的管理与维护，导致公路桥梁结构发生安全事故的风险大大提高。

选取某检测系统中西南地区(主要以云南、贵州、重庆地区为例)中有代表性的高速公路中的中、小跨径桥梁近几年的全部病害数量作为研究对象，旨在对西南地区高速公路桥梁中的典型病害进行统计和成因分析，然后提出专业的养护处治对策，有助于当地公路管理局真实、有效地掌握辖区桥梁的健康状况，提前预防，或者出现病害后能迅速反应出维修、加固等养护处治措施，提高桥梁使用性能;也可提升现场检测人员的检测工作效率，再次检查同座桥或相类似桥型时，重点检测是否存在这些典型病害。

本文首先对采集的样本数据按地区和省份进行简单桥梁数量统计，再对桥梁的结构类型和数量进行统计，并做出病害成因分析，进而制定出具有针对性的养护策略。研究成果对于公路桥梁运营期阶段的管理与维护具有一定的指导意义，也对提高桥梁的寿命周期具有管养效益。

1 桥梁结构统计与分析1.1 地区桥梁分布统计

根据检测系统录入的西南地区5315座常规桥梁(梁桥和拱桥为主)为研究对象，按省份进行桥梁数量统计，如图1所示。通过统计图可以得出，在西南地区有代表性的三个地区(云南、贵州、重庆)梁式桥数量居多，为4523座，占比为85%，拱桥数量较少。出现这种情况的原因可能是:

(1)上世纪80年代前修建的公路桥梁，受当时经济、技术条件的限制，钢铁稀缺，石料较多，故拱桥修建多，而如今科技的进步和综合国力的提升，新的技术、新的建桥材料促进了桥梁发展，梁式桥大力发展;

(2)在工厂里预制，在现场拼装、机械吊装等新的施工工艺加速梁桥的标准化;

(3)从设计、施工以及实用性的角度考虑，梁式桥运用在在高速公路中更为经济、适用。

所以本文选取梁式桥作为研究的重点。

图1 西南地区3大省份桥梁数量统计图 下载原图

1.2 地区桥梁分布原因分析

根据本文1.1节西南三地区中桥梁数量的统计结果，又重点选取以云南、贵州、重庆三地相联的高速公路上的梁式桥为例，重点选取杭瑞高速、兰海高速、都香高速、余安高速、安顺环线、赤望高速、晴兴高速、罗望高速等几条有车流量较大的高速公路，对其中所有梁式桥按结构类别进行统计，通过统计结果可知，高速公路上梁式桥以混凝土T梁桥为主、其次是混凝土空心板、混凝土I形梁、混凝土箱梁和混凝土小箱梁。贵州地区混凝土T梁的数量为1375座，相较于西南其他地区T梁最多，在该地区占总梁桥比重约是42%。

分析其原因:(1)混凝土T梁桥结构简单，工艺成熟、支座平稳、架设安装方便，跨越能力较大;(2)空心板梁桥自重轻，制作工艺成熟，造价低，安装也方便。(3)小箱梁桥截面抗扭性强，便于现浇施工，但是制作工艺太复杂，模板投入比较大，成本造价就相对提高。

2 梁桥病害成因分析及养护对策(1)上部结构

在统计的上部结构中病害类型及次数中，上部结构中典型病害有:(1)钢筋锈胀混凝土剥落、掉角;(2)裂缝(包括空心板跨中附近横向裂缝、T梁端斜向裂缝等);(3)梁底混凝土破损、露筋;(4)梁底混凝土板空洞、孔洞。具体的表现形式如图2～图4所示;对应的成因及其养护对策如表1所示。

图2.1空心板底钢筋锈蚀 下载原图

图2.2空心板跨中附近横向裂缝 下载原图

图3 T梁端部腹板斜裂缝 下载原图

图4 梁底板坑洞 下载原图

(2)下部结构

在下部结构中的典型病害与上部结构中的病害类型相似，有钢筋锈胀、混凝土剥落，空洞、蜂窝麻面等，这里主要分析下部结构中易出现的裂缝如:(1)柱式墩盖梁竖向裂缝;(2)柱式墩盖梁斜向裂缝。具体的表现形式如图5、图6所示;对应的成因及其养护对策如表2所示。

表1 病害成因分析及养护对策 下载原图

(3)桥面系

桥面系的典型病害有:(1)桥面铺装坑洞、坑槽(2)桥面铺装层纵向裂缝;(3)桥面铺装混凝土磨损，集料外露。具体的表现形式如图7～图10所示;对应的成因及其养护对策如表3所示。

本文分部位对梁式桥的典型病害进行简要的归纳，分别列出典型病害的照片，同时给出了相应的原因分析和养护对策。根据其病害产生的原因，大概可总结为有下列几点因素造成:(1)桥梁设计不符合规范;(2)施工工艺存在不足;(3)养护力度不够;(4)所处环境及外力作用造成。为减少或避免桥梁出现大量病害危机结构安全和运营安全的病害，笔者认为应从上述前三个方面去改善，以保桥梁的安全运营。

图5 柱式墩盖梁竖向裂缝 下载原图

图6 柱式墩盖梁斜向裂缝 下载原图

表2 病害成因分析及养护对策 下载原图

图1 0 水泥桥面铺装混凝土磨损 下载原图

图7 桥面铺装坑洞 下载原图

图8 桥面铺装层纵向裂缝 下载原图

图9 沥青桥面铺装混凝土磨损 下载原图

表3 病害成因分析及养护对策 下载原图

3 结论

本文主要以西南地区高速公路梁式桥为研究对象，研究过程是先梳理了西南地区三个代表性省市的桥梁结构类型，发现梁式桥居多，接着对梁式桥中最为常见的桥型按桥梁各个部位的典型病害进行了统计和成因分析，并给出详细的处置建议。

通过本文的研究:(1)可以更好的服务西南地区公路管养局，以便其管理和掌握桥梁状况信息;(2)为其他省份高速公路中混凝土桥梁的检测和养护提供一个参考依据;(3)让桥梁检测人员对西南地区高速路上梁式桥典型病害信息提前掌握，提高检测效率，并迅速反应出合理的养护建议或方案。