1、重庆交通大学硕士学位论文钢筋混凝土桥梁加固技术及应用研究姓名：刘健宇申请学位级别：硕士专业：建筑与土木工程指导教师：周水兴;罗强20081101，（），：；重垂：廷：交：通：赶骂！：曼挚立论：京台！圭声明太人郑霞声耳：所星交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得朗成果，除文中三经注手；。的内容外，本沧文不包含任何其他个人或集体已经发麦或撰弓过的作品成妹：对本：迂的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以缈确：孑式标明。：泰入完全意识到仁声旺的法律结果由本人承担。学位论文作誊：签名： 引健手 明：肋笨月重庆交通大学学位论文版权使用授权二捧妄学位论文作者完全了解学碳宵关：留、绞用
2、学位论文的规定，同意学校保留只阳团家舌荚部一潮构送交迨：乏：约复：昶电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权重庆交通，：学可以：悔本：学仨论文：的：全部内容编入蔫。关数据库进行检索，可以采用影印、缩三】或扫描等复翘弓三段屎存和：编本学位论文。同时攫权中国科学技犬信息研究所：降：李二人学位论：丈拦（录歪中尽学位论文全文数据库，并进行信息服务（包；征刁：篷！于汇编、：复制、筮二、仁息络传播等），同本人保留在其他媒体发表论文的：殴利。铷敬雕降溜：画健宁艚撕躲郴期：缘：月，辫：二口毋年，月，同本人同意誓本！位沦文提交至畔禽学术期一气（光盘舨）电子杂志社系觋数孝呈库中全，立：发两。并按中团秀：薄硕：二学位
3、论文全文数掘库出版章程规定享受，关杠：孟。学位论文嘶掰；：玉缕宇期：捌亏二措剥徽：黾嵋瞅：珊年月必第一章绪论第一章绪论前言一部人类文明史就是一部人类跨越障碍的历史，而桥梁正是人类跨越山川沟壑这一障碍的工具，所以桥梁的历史也是一部人类文明史。我国桥梁有着悠久的历史，桥梁数量多，桥型丰富。桥梁是公路的主要组成部分，公路桥梁对当地和周边地区经济发展起着十分显著的作用。在正常情况下，桥梁长期受腐蚀、温度和湿度变化等自然环境及车辆荷载增大、车辆频率增加、材料和结构的疲劳等使用环境的影响而逐渐不能满足使用要求，其“生命周期经历着建造、使用和老化三个阶段，新建的桥梁也不可避免地慢慢演变成为旧桥、甚至危桥。同
4、时，尽管建设桥梁时，充分考虑了当时当地远景经济发展和社会诸多方面的需求，采用当时最先进的技术和材料，但仍然难以摆脱历史的局限性。另外，由于建桥时的资金紧缺，设计标准偏低，建造技术水平低，技术力量缺乏，设备和材料落后，管理粗放等原因，加上我国社会经济和交通运输事业的快速发展，随着科技进步、社会工业化水平提高，车辆承载能力增大，车速相继提高，人们对道路服务水平也提出新的要求。桥梁益肩负着十分沉重的交通荷载及繁重的交通量，而早期建设的桥梁，标准低，承载力不足，逐步阻碍交通畅通，成为公路交通“瓶颈”，特别是大型、重型车与日俱增，致使公路交通安全和畅通受到严重影响，从而使桥梁建设可持续发展问题日显重要和
5、突出。交通运输部历年统计资料表明随着我国经济社会的快速发展危桥数量曾逐年上升趋势，其中年起，村道桥梁纳入统计，当年统计村道危桥数量为座，占当年危桥数量的，全国危桥数量情况详见表。表全国危桥数量情况表时间桥梁总数危桥总数危桥所占国省危桥农村公路危（年）（座）（座）比重（）数量（座）桥数量（座）备注不含村道桥梁不含村道桥梁不含村道桥梁不含村道桥梁包括村道桥梁贵州省公路局历年统计资料也表明随着经济社会的快速发展贵州危桥数量曾逐年上升趋势，贵州危桥数量情况详见表。第一章绪论表贵州危桥数量情况表时间桥梁总数危桥总数危桥所占国省危桥农村公路危备注（年）（座）（座）比重（）数量（座）桥数量（座）不含农村公路
6、桥梁不含农村公路桥梁不含村道桥梁不含村道桥梁包括村道桥梁由于桥梁的陈旧老化不能适应经济社会发展需要，弃养失修，塌桥事故不断发生，给世界各国经济发展和人民生活带来了很大影响，从而引起世界各国的极大关注，这是全球性问题嘲刚引。据统计，美国年有公路桥梁约座。其中：座（占桥梁总数的）以上的桥梁都有不同程度的损坏；座桥梁结构强度降低，应停止或只能限载通行：座桥梁车行道太窄，桥下净空不够或承载力不足。此外，如英国、德国、日本其他发达国家也同样普遍存在部分桥梁结构老化、承载力不足等现象。及时缓解交通堵塞压力、排除桥梁病害，确保交通运输的畅通和安全至关重要，为此，需加固、改造、拓宽改建部分桥梁，提高现有桥梁的
7、通行能力和服务水平，以缓解日趋紧张的交通压力。实践证明，对旧桥的损伤病害进行科学地检测、诊断和分析，采用适当的加固技术和改造措施，对恢复和提高旧桥的承载能力及通行能力，延长桥梁的使用寿命，以满足现代化交通运输的需要是迫切的，同时也是可行的。我国桥梁中大量存在的是钢筋混凝土粱桥和拱桥等常规桥型，以贵州省为例，贵州年桥梁总数为座，其中：钢筋混凝土梁桥座、占桥梁总数的，钢筋混凝土拱桥座、占桥梁总数的，其它钢筋混凝土桥梁座、占桥梁总数的，钢筋混凝土桥梁共占桥梁总数的。可见对钢筋混凝土桥梁加固技术及应用进行研究意义较大。国内外桥梁改造加固研究现状国外桥梁改造加固研究现状对桥梁加固技术的研究得到了全世界的
8、高度关注和重视。年月联合国经济合作与发展组织（）主持召开了关于“道路桥梁维修与管理”的会议，会第一章绪论议就有关桥梁承载能力与安全度检查、评价、维修加固等主题进行了研究。年召开的“国际桥梁与结构会议，年召开“第十七届国际道路会议”，很多国家对现有桥梁的安全性评价、检测及维修加固等方面提出了众多篇有价值的论文。年在巴黎和布鲁塞尔，年在华盛顿，都曾召开关于旧桥问题的国际专题会议。美国较早开展了对公路桥梁的维修管理，全面调查桥梁技术状况，系统研究和评价各类加固方法，其研究成果具有较强参考价值。年至年年的时间内对全国的公路桥作了全面调查，各州为加强公路桥梁的维修管理，分别采取了相应的措施。例如宾夕法尼
9、亚州运输部在年建立了计算机化的结构状况的登记系统，并将的州公路桥和的地方道路桥都纳入了这个系统。八十年代后期，美国联邦公路局为加强它本国现有公路桥梁的维修管理，组织有关专家对世界各国现有公路桥梁的加固方法进行了系统的研究和评价，对如何改进现有现有加固方法也进行了研究，其成果是一篇综合系统的研究报告和一本有关公路桥梁加固的使用手册。该报告提出了提高承受活载能力的八个方法即：（）减少静载；（）构成组合结构；（）增强横向刚度；（）增强横断面；（）增加或置换构件；（）在外部施加后张拉；（）加固有危险的连接部位；（）构成连续并增加支撑。研究报告对每一种加固方法都下了明确的定义，并对每一种加固方法的费用和
10、有效性都进行了分析，提出了其有可操作性的建议。许多国家规范旧桥加固工作，大量开展研究工作。年英国运输部已经对长大桥梁，设置专门的管理所，直接进行养护、管理。制定了桥梁检查和检测标准瞄。在日本为了混凝土结构的补强加固，专门编制了混凝土工程裂缝调查及补强技术规程，已对个桥墩进行了加固阳儿利。另外，世界上其他一些发达国家也非常重视桥梁加固技术的研究，投入大量人力、物力进行桥梁运营状态普查、研究采取各种加固技术延长既有桥梁的使用寿命。德国和瑞士最早开始了研究用纤维增强塑料板来取代钢板应用于桥梁。德国年将复合材料板用于补强卡特布西桥，年月瑞士用板加固伊巴赫桥。国内桥梁改造加固研究现状我国重视对旧桥的加固
11、使用，加强对旧桥加固改造技术的研究工作，取得了许多宝贵经验。世纪年代以来，我国着手对旧桥加固改造技术进行研究，主要针对上世纪年代修建的公路桥梁展开研究，其中大部分是钢筋混凝土梁桥和拱桥，目的是对这些桥梁使用状况做出符合客观实际的判断，从而制定出相应的技术加固和改造措施。在“六五计划期间，对公路旧桥的监测、评价和加固方法进行了广泛的研究和工程实践并取得了良好的社会效益和经济效益。“七第一章绪论五”期间，交通部适时地将“桥检测、评价、加固技术的应用列为年科技进步“通达计划项目，交通部科技情报所具体组织推广阳。此举极大地推动了公路旧桥加固、改造技术研究。因此，在公路梁桥和拱桥等旧桥承载力的监测、评价
12、、加固改造技术和施工工艺等方面都取得了许宝贵经验，推荐出不少座日桥加固、改造成功的范例。交通部公路养护与管理发展纲要（年）中指出：“加大桥梁养护管理工作力度，逐步改造国省干线公路上的老旧桥梁，到年基本消灭国省干线公路上的危桥。要达到纲要上的目标，目前还有相当的距离，危桥数量是一个动态数据，旧的危桥加固改造了，新的危桥又产生了。若在短时间内重建国、省道上的危桥，不仅需要大量投资，必然影响道路的运营畅通，还有悖于桥梁建设的可持续性发展。我国应积极引进和开发旧桥加固、改造的先进技术、材料和设备，合理选择加固、改造方案，使旧危桥仍尽可能长的发挥作用，让有限的资金发挥更大的效益，我国桥梁建设真正步入“建
13、养并重的可持续发展道路。常用加固技术的研究目前，国内外对一些常用加固技术的研究譬如粘贴碳纤维加固法、粘贴钢板加固法、体外预应力加固法等已同趋成熟。如瑞士联邦材料测试研究所首例于年月在长的多跨连续箱形梁桥（桥）进行了碳纤维加固试验和研究并获得了成功；年代后各国对碳纤维材料怎样应用于土建工程中进行了广泛和系统的研究，尤其在梁、隧道和房建加固工程中首先得到了广泛采用。这些研究分析了用碳纤维布加固前混凝土结构的破坏形态、极限承载力、滞回曲线和延性系数等，指明了不同截面极限应变类型时碳纤维片材强度的利用程度和碳纤维片材加固的适用范围并推导出了承载力的计算公式司叫矧。世纪年代初在瑞士和德国，基于和的工作发
14、展起了粘贴钢板加固钢筋混凝土结构的方法嘲。我国贺拴海、鲍安红、何远宏及刘艳军等人作了粘钢加固混凝土梁的破坏机理及非线性有限元仿真等方面的分析汹卜汹。体外预应力加固的方法世纪年代出自前苏联，主要用于工业厂房的加固，许多建筑的使用寿命因此得到延长。年加固完成的加拿大魁北克省的格朗梅尔大桥就是采用箱内体外预应力加固措施。我国对体外预应力的研究始于年代，体外预应力在桥梁加固中的应用首先是普通钢筋混凝土梁加固，在年代开始，有关科研技术人员做了许多试验研究工作。聂建国，温凌燕对体外预应力加固钢一混凝土连续组合梁的弹性阶段和极限状态进行了受力分析，考虑了预应力以及预应力筋内力增量对连续组合梁弯矩分布的影响。
15、以力法原理为基础，分别建立了预应力加固连续组合梁在对称集中荷载作用下负弯矩区和正弯矩区屈服荷载以及极限荷载的计算公式啷。年第一章绪论加固完成的厦门国道线坂头大桥就是采用体外预应力加固的四跨连续梁桥。陈建兵、艾军通过加固实例桥梁分析了在预加力和活载作用下单片梁的结构变形，给出了相应的变形计算公式，探讨了体外预应力加固桥梁的挠度横向分布规律及变形计算方法啪。此外，国内外许多学者在其他加固方法如增大截面加固法、改变结构体系加固法等诸多常用加固技术方面作了许多卓有成效的研究，也取得了丰硕的成果，为国内外结构加固作出了一定贡献。虽然常用加固技术已经日趋成熟，并也已经形成了相应的规范，某一桥梁的病害往往并
16、不单一，如可能出现基础、墩台、拱、腹拱、桥面系等多种病害，需要同时使用多种常规加固方法。根据具体工程的实际情况，结合各种加固技术的特点，寻求常规加固技术的最佳综合效果，是今后桥梁加固技术发展的必然趋势。公路桥梁加固的重要意义近年来，我国桥梁工程建设取得了举世瞩目的进步，然而随着交通事业的发展和在役桥梁使用年限的增加，桥梁结构的病害问题同益突出，桥梁改造维修任务十分繁重。旧桥加固的重要意义明显：一是可产生较好的社会经济效益，旧桥加固、维修工作应该说是一项技术可行、经济上合理的举措，实践证明，旧桥加固利用往往比重建新桥大大节约投资，同时采用合适的加固技术和拓宽措施，可恢复和提高旧桥的承载能力及通行
17、能力，可延长桥梁的使用寿命，可满足现代化交通运输的需求；二是旧桥加固可及时排除安全隐患，对旧桥进行维修、改造和加固，往往投资不多，但可提高公路桥梁的通行能力和服务水平，而且在更大程度上能够消除交通安全隐患；三是旧桥加固可不中断或短暂中断交通，利于保证道路正常运营畅通；四是对公路旧桥进行加固改造后使用，利于保护环境，实现可持续发展。我国公路桥梁大部分为建国后所修建，桥龄相对较短，但是病害问题己经开始逐步暴露，目前己有不少桥梁发生老化、破损、裂缝等现象，危桥逐年增多，承载能力明显下降。随着道路交通的发展，汽车保有量与国民经济的同步上升，公路客货运输量不断增长，对公路提供安全、快速、重载行驶的要求也
18、越来越高。桥梁是确保道路畅通的咽喉，其承载能力和通行能力是贯通全线的关键，有计划、有步骤地突出重点，及时加强对现有桥梁进行调查研究，区别情况，分析病害原因，采取相应的维修加固措施，检验评定旧桥承载能力和提出提高桥梁荷载等级的有效方法，充分发挥旧桥经济效益和社会效益，确保道路交通正常运行，是一项迫切的重要任务。第一章绪论本论文研究的内容本文主要将进行以下几个方面的研究：对桥梁常见损伤病害以及针对常见病害采取的常用加固方法进行分析，对各加固方法的优缺点、适用范围进行比较分析和总结：对工程实例进行研究，详细介绍贵州榕江大桥加固实例，对加固前的桥梁状况、多种加固方法综合利用、加固计算情况以及加固后静动
19、载试验结果进行深入剖析和阐述，以完整的工程实例展示钢筋混凝土桥梁加固技术的实际应用。对多种加固方法的实际应用作分析、比较和总结，本文本例对于实际加固旧桥工作有一定的参考借鉴意义。最后展望未来旧桥加固工作，提出了今后值得进一步深入思考和研究的问题。第二章桥梁常见损伤病害第二章桥梁常见损伤病害桥梁损伤病害诊断是进行桥梁加固工作的前提。桥梁的损伤形成是多方面的、多因素的，它涉及到很多学科领域。其分类是多种多样的，按引发因素可以分成人为损伤和自然损伤，按力学机理可分成荷载损伤及非荷载损伤等，按其形成时间可分为先天损伤和后天损伤。就先天损伤而言，如混凝土材料在浇注成型时，在其内部有微小空隙及微裂纹；钢筋
20、在锻造成型时，在内部有残余应力存在；后天损伤如材料方面的因素有：随时间增长的混凝土碳化、钢筋锈蚀和材料收缩徐变造成强度、刚度的下降，荷载方面有后期荷载等级的提高、交通流的加大而造成桥梁的承载力不足及桥梁疲劳损伤的加大等。研究工作者在材料的强度、疲劳以及混凝土碳化、钢筋的锈蚀、混凝土的剥蚀等方面做了大量的实验和理论分析，并给出了一系列的计算模型，但还具有很大局限性，主要有：各计算模型都没有形成统一的公式，各研究还较片面，很多只处于材料单因素阶段的研究，没有最终归结于对桥梁的承载力的变化模型建立。桥梁损伤表征主要为挠度加大、表面破损、裂缝出现、混凝土碳化等等，而大部分的损伤都可以表现集中在裂缝方面
21、，混凝土结构裂缝是反映病害的晴雨表，如挠度加大而出现裂缝、表面破损而出现表面裂缝、混凝土碳化造成钢筋锈蚀而产生的裂缝等等，因此可以这么认为桥梁损伤的表观化就是从出现裂缝出现开始的，所以关于桥梁的损伤研究可以裂缝为主要对象展开，如关于裂缝的形成机理、裂缝的宽度计算及裂缝的控制等。很多国家的公路和交通部门也都把裂缝的分析和研究作为桥梁病害研究的基础和重要内容。可是国内在这方面的研究还不多，偏重于裂缝的修补工作，而对裂缝产生机理的研究则较少。对道路交通基础设施较为发达的欧美国家，其道路基础设施建设己过高潮期，新建桥梁数目少，大量的研究集中在旧桥维护保持方面，因而对桥梁的损伤机理及表征的研究开展的较早
22、。我国也投入了大量的人力财力介入这方面的研究，取得了许多研究成果。有关裂缝控制和裂缝机理的研究在世界范围内至今还没有形成统一的意见，各国都有自己的理论和控制标准。而我国在裂缝控制方面的规范都基本上沿用苏联的一些研究成果口。桥梁损伤为了界定桥梁是否处于损伤状态首先介绍一下损伤的概念，其可以用三个指标来界定，即耐久性、强度、刚度。这三个指标并不是相互独立的，而是相关的，只是各自表述的重点不同而已。当桥梁在使用当中不能满足任何一个指标的要求，则称结构出现了损伤。这三个指标的具体规定如下口儿蚓：（一）耐久性指标第二章桥梁结构常见损伤病害混凝土结构的过早劣化在当今世界各地土木工程上具有普遍性。耐久性问题
23、在发达国家早在二三十年前就视为严峻，今天我们同样面临耐久性这个严峻的问题，耐久性问题的重要性正逐步被我国政府部门、广大设计、旌工、监理及管理人员所重视，旧桥耐久性的检测评定较为重要引。耐久性是指结构对气候、化学侵蚀、物理作用或任何其他破坏过程的抵抗能力。即结构能在设计寿命期内很好的满足各项预定的功能要求，对结构的使用寿命要求应不小于结构的设计寿命，这时就称结构达到了耐久性能要求。影响结构耐久性的因素十分复杂，主要取决于以下四个方面因素：一是混凝土材料的自身特性，二是混凝土结构的设计与施工质量，三是混凝土结构所处的环境，四是混凝土结构的使用条件与防护措施。几乎所有侵蚀混凝土和钢筋的作用都需要有水
24、作介质。另一方面，几乎所有的侵蚀作用对混凝土结构的破坏，都与侵蚀作用引起的混凝土膨胀、并导致混凝土结构开裂有关，而且当混凝土结构开裂后，侵蚀速度将大大加快，混凝土结构的耐久性将进一步恶化。很难对影响结构耐久性的各因素进行具体的指标量化，这方面主要集中表现在裂缝宽度的规定上。裂缝宽度限值为：；如果桥梁裂缝超过限值，则说明桥梁处于损坏状态，将影响结构的安全适用性和耐久性。关于容许裂缝宽度，我国的规范具体规定如表：表裂缝容许值表结构裂缝部位裂缝宽度容诈值（）主筋附近竖向裂缝普通钢筋砼腹板竖向裂缝梁体竖向裂缝不容许预应力砼梁梁体横向裂缝横隔板裂缝拱罔横向裂缝砖、石、砼拱拱罔竖向裂缝拱波与拱肋结合部位裂
25、缝墩台帽裂缝墩台身常受侵蚀水影响有筋（无筋）墩台墩台身常受水但非侵蚀水影响有筋（无筋）墩台身于干沟或季节性有水河流第二章桥梁常见损伤病害注：表中所列除特指外适用于一般条件，对于潮湿和空气中含有较多腐蚀性气体等条件下的缝宽限制应要求严格一些。（二）强度指标：即满足结构在使用过程中的极限承载能力要求（如抗弯、抗剪及抗扭等），具体可以规定为结构抗力要求。结构抗力要求需根据桥梁的实际情况，对结构抗力效应进行折减或提高。其荷载效应不利组合设计值须小于或等于结构抗力效应设计值。（三）刚度指标：指结构承受变形的能力。结构在使用荷载作用下将产生挠度等变形，而过大的变形将影响结构的正常使用，如美观程度、行车舒适
26、等。容许挠度的规定值为口引：；（梁式桥主梁跨中挠度）；（梁式桥主梁悬臂端挠度）；（架桥、拱桥跨中挠度）；（硅、砖石及双曲拱桥跨中挠度）注：为桥跨的计算跨径；为梁桥的悬臂端长度。桥梁结构病害损伤及其机理桥梁结构损伤包括裂缝、剥蚀、混凝土碳化及钢筋锈蚀、结构局部构造破坏及人为破坏等。桥梁裂缝实践表明，混凝土结构的任何损伤与破坏，一般都是首先在混凝土中出现裂缝，裂缝在所有的桥梁结构病害损伤中最常见。裂缝的表征多种多样，但其出现大都可以从混凝土材料性能的力学机理上寻求解释。我们知道，混凝土的抗拉强度很低，大致为其抗压强度的十分之一，另外其极限拉应变也很低（约为，之间；而压应变为），所以受拉是混凝土的最
27、不利工作状态。当荷载造成混凝土中主拉应力大于其抗拉强度或使混凝土拉应变大于其极限拉应变时，混凝土就会产生受拉裂缝，混凝土中裂缝的产生大部分可以归因于其拉应力一应变关系。但是除了因过大拉应变之外，导致钢筋混凝土结构产生裂缝却还有很多直接或间接因素。对于桥梁结构的裂缝，我们从结构承载力的影响的角度考虑，把裂缝分为结构裂缝和非结构裂缝两大类。这两类裂缝的产生原因及结果都不一样，所以对它们的维护措施也是不一样的，具体阐述如下：（一）、非结构裂缝由于混凝土不能满足自身的变形或因外界环境变化造成结构的非荷载变形等第二章桥梁结构常见损伤瘸害产生的适应性裂缝叫非结构裂缝。这类裂缝暂时不会对结构的承载力造成危害
28、，如果超过一定的限值则可能对结构的耐久性（钢筋锈蚀和结构防水等）和美观性造成影响，严重时也会削弱结构的承载力。其中非结构裂缝有塑性裂缝、收缩裂缝、温度裂缝、锈蚀裂缝。收缩裂缝混凝土凝固时由于体积变小发生收缩而产生收缩裂缝。收缩裂缝主要发生在混凝土的表面，裂缝细密，分布均匀，多沿梁、板的长边走向。大体积混凝土在平面部位较为多见，侧面也常见，预制构件多发生在箍筋位置上。高度较大的混凝土梁，一般在腰部产生竖向裂缝，集中于构件中部，中间宽两头细，而在底部则没有。这主要与配筋的密度相关，配筋密的地方裂缝少，配筋疏的地方，混凝土无法承受拉应力而开裂。另外，含泥量大的混凝土也容易产生收缩裂缝。为了防止这类裂
29、缝的发生，应该控制混凝土中水泥用量、水灰比和砂率不能过大，严格控制砂石含泥量，混凝土应振捣密实，对板面进行抹压：同时要加强混凝上的早期养护，并适当延长养护时间，避免曝晒。塑性裂缝混凝土浇筑后开始凝聚，由流态变成塑态，再变成固态，在塑念阶段产生的裂缝称为塑性裂缝，是一种早期裂缝。它主要是由施工不当引起的，如混凝土搅拌时间过长，而使混凝土凝固速度加快，造成结构上的微裂缝：养护不好，造成现浇混凝土表面水分蒸发过快，产生的不规则的裂缝：施工时振捣不充分，或混凝土的析水过多等。温度裂缝混凝土受到水泥水化放热、阳光照射、大气及周围温度、电弧焊接等因素影响而出现冷热变化引起过大温度应力而产生温度裂缝。大体积
30、混凝土浇注之后由于水化热，通常内部温度很高，造成内外温差过大，而易产生裂缝。锈蚀裂缝钢筋混凝土结构由于环境介质的影响破坏了混凝土对钢筋的保护作用，从而引起了钢筋的锈蚀。锈蚀时，钢筋铁锈体积膨胀，对周围混凝土产生挤压，而导致混凝土开裂，通常称为“先锈后裂”，裂缝走向沿钢筋方向，裂缝周围混凝土呈铁锈色，严重时导致保护层呈片脱落。（二）、结构裂缝由外界荷载引起的裂缝，预示结构承载力不足或下降的裂缝，称为结构性裂缝。这类裂缝的产生究其力学机理，都是因为结构整体或局部构件的强度、刚度、延性不足引起的。结构裂缝分为剪切裂缝、弯曲裂缝、扭曲裂缝、局部应力裂缝、拉压裂缝、预应力二次裂缝等。第二章桥梁常见损伤病
31、害剪切裂缝混凝土梁体受剪力的作用而产生剪切裂缝，也称斜裂缝，又为主拉应力裂缝，因为梁体局部拉应力过大而产生的。这类裂缝多发生在简支梁和连续梁支点附近剪应力最大的部位，其方向主要由梁体下部开始与梁轴线呈度、度左右斜方向展开。剪切裂缝出现后，如果发展缓慢而只在受拉区，还是允许的：但是如裂缝己经接近受压区则无论其裂缝宽度或梁的挠度是否超出要求，都必须加固。弯曲裂缝混凝土梁体受弯矩的作用而产生弯曲裂缝，又称垂直裂缝，主要出现在梁体弯矩最大截面处的受拉区。随着弯矩的增大，裂缝宽度逐渐增大，长度延伸，数量增多，且裂缝区域向两端发展。产生弯曲裂缝主要原因有设计因素、施工因素和后期荷载因素等。设计时，弯起束的
32、摩阻损失过大，预应力筋配置不足，导致一些截面的有效预应力不足：配筋或混凝土截面不足，导致梁体强度降低。施工时，工艺粗糙，施工荷载过大，浇铸时模板或支架变形，预应力施加不当以及施工程序不当等等。使用时，交通荷载过大超过设计荷载等级。以上这些因素都会造成弯曲裂缝的产生。扭曲裂缝混凝土构件受扭转与弯曲同时作用而产生的裂缝称为扭曲裂缝。钢筋混凝土构件在扭曲作用下，产生的裂缝有许多条，严重时混凝土保护层脱落。结构在受纯扭的情况不多，一般为弯扭剪共同作用，其裂缝形式根据结构构件的弯扭剪组合的力学机理不同，可以分为扭型裂缝、扭剪型裂缝和剪型裂缝三种类型。拉、压裂缝混凝土构件受到强大的压力作用而产生受压膨胀裂
33、缝，受到超过截面抗拉强度的拉力而产生拉裂缝。受压膨胀裂缝一般发生在析架拱桥的压杆上、拱桥的拱脚处。这类裂缝主要表现为裂缝贯穿整个构件，呈环状、裂缝宽度及深度均较大。拉、压裂缝主要是因为设计原因引起的。设计时对局部构件的拉压应力的考虑不足，结构截面的强度不能满足应力的要求。这类裂缝的产生是很不利的，因为局部构件的强度降低，成为整个桥梁结构的最薄弱部位造成短板效应而直接降低了结构整体的强度。所以我们应该尽量避免这类裂缝的发生。局部应力裂缝混凝土结构受到局部的拉、压或应力集中而产生的裂缝，包括梁体支座处受到的较大的局部压力，构件突然受到局部冲击，构件角隅处受到较大局部应力而引起的裂缝，这些裂缝随局部
34、应力的形式不同而各异，没有固定的规律性。这类裂缝的出现主要是由于设计时没有考虑局部应力集中或局部的配筋过小，应该在设计时应该考虑，如在截面突变部位设计承托或在局部进行应力分析增加配筋。第二章桥梁结构常见损伤病害施工时，如果模板变形等，也容易造成截面的突变而产生局部应力裂缝。裂缝产生后对混凝土结构的强度和刚度都有一定的影响。预应力二次裂缝预应力结构般在无裂缝状态下工作，而实际上预应力结构产生的裂缝很多，形式复杂，总归结为预应力二次裂缝。这类裂缝主要是因为预应力结构设计不合理产生局部应力或二次应力过大而局部配筋不满足要求或由于施工原因产生的预应力筋的布局改变而产生的结构性裂缝，应该对它进行及时修补
35、。混凝土剥蚀的破坏混凝土的剥蚀一般地可以分为冻融剥蚀、水质侵蚀等。（一）冻融剥蚀混凝土结构在水饱和或潮湿状态下，由于外界温度正负变化过大而造成结构混凝土中毛细管和孔隙中水份遇冷结冻时体积膨胀受阻，在混凝土中产生拉应力，而遇热时水溶解周边混凝土应力又松弛下来，就这样应力不断反复，使混凝土的疲劳应力降低或超过混凝土的疲劳应力，造成混凝土由表及里逐渐剥蚀，这一由外界环境的温差变化而产生的破坏现象就称为冻融破坏。混凝土的含水量和环境温度变化是发生冻融破坏的必要条件。冻融对桥梁结构的破坏还是比较大的，应引起我们的足够重视。（二）水质剥蚀由于大量的工业废水排入江河，这些废水都含有大量的化学介质，这些化学物
36、也对混凝土造成很大的腐蚀作用。混凝土的碳化及钢筋锈蚀混凝土碳化及钢筋锈蚀现象在结构中非常普遍、也很严重，是对钢结构和钢筋混凝土结构的损害造成的主要原因之一。混凝土保护层碳化或氯离子侵蚀引发的钢筋锈蚀被称为钢筋混凝土结构的癌症，潜伏期长，病发初期没有任何征兆，及至发现裂缝、混凝土保护层崩落等病害特征时，钢筋锈蚀已经处于加速期或破坏期，这时整个结构已经病入膏育了。下面分析其产生过程的和作用机理汹儿矧。（一）混凝土的碳化混凝土的碳化是介质与混凝土相互作用的一种很广泛的形式，是指渗透进入混凝土中的二氧化碳（）或其他酸性气体与混凝土中氢氧化钙（）发生化学反应而引起碳酸钙沉析而降低混凝土耐久性能的过程。由
37、于碳化降低了混凝土孔隙液体的值，当值小于时，埋置于混凝土中的钢筋表面的钝化膜被逐渐破坏，在水和其他有害介质侵入的情况下，钢筋就会发生腐蚀。混凝土碳第二章桥梁常见损伤病害化深度（）与碳化速度系数及混凝土碳化龄期的关系为，即。（）混凝土结构中钢筋的锈蚀大量的工程实践表明，钢筋的腐蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的主要因素。众所周知，放在外面直接暴露于水和氧气环境中不受保护的钢筋会发生锈蚀。锈蚀过程是一个电化学腐蚀过程，是由铁与电介质溶液接触形成大量的微腐蚀电池所引起的。当电介质溶液的值小于时，腐蚀表现为酸蚀：而值为和时，腐蚀即为锈蚀：当值大于时，钢筋表面开始生成一层溶解度很小的氧化保护膜（钝化膜）这时
38、腐蚀的速度就很低了；当值接近时，这层保护膜变得非常致密稳定，使阳极反应难以进行，锈蚀停止。硅酸类水泥在凝结硬化时，大量生成得（）以及水泥中含有的硝、钾、氧化物等能使混凝土中的溶液呈现高碱性。其值可达到，因此处于混凝土中的钢筋会发生钝化，如果外包混凝土层不发生破坏，钢筋是不会发生锈蚀的。在自然条件下，导致钢筋锈蚀主要有三种途径：混凝土中钢筋钝化膜的人为破坏、混凝土保护层的碳化、氯离子的渗透。桥梁结构常见损伤病害表现一般而言，桥梁结构的损伤会在桥梁的不同部位造成不同的病害。常见有分布在桥梁基础、墩台、梁及桥面等各个部位的病害。基础病害桥梁基础一般采用天然地基上的浅基础（明挖基础）和桩基础、沉井基础
39、以及混合基础等深基础。由于每类基础所处的条件不尽相同，因此，根据基础结构形式及修建基础地形（包括地基地质等条件）的差异，所产生的病害或损伤也有所不同。但从总的方面来说，它有一定的规律性的。桥梁基础结构一般容易发生的主要缺陷有：基础的沉降和不均匀沉降由于地基的压密下沉而引起基础沉降，这对于任何一座桥梁都将是难以避免的，在一定范围内这是正常现象，而超出一定的范围则将对桥梁产生有害的影响，在软土地基上修建的桥梁基础，由于经常受到土基压实下沉和地下水位升降等的影响，往往还会产生不均匀的沉降。为此，在桥梁施工过程中或通车后相当长的一段时间内，应定期和及时地做好基础沉降变位的观测分析工作，以便了解基础的沉
40、降情况及发展趋势，分析沉降和不均匀沉降结构的影响，并对有害基础沉降采取有效的防治措施。基础的滑移和倾斜乱基础由于经常受到洪水的冲刷而发生滑移。冲刷深度由河流的河床纵坡与河第二章桥梁结构常见损伤病害床堆积物成分等因素所决定，一般很难先估计冲刷有多深，事先必须充分的调查，以探求其冲刷深度。由于河床疏浚开挖，减少了桥台台前临河面地基土层的侧向压力，从而使基础产生侧向滑移。桥台基础建造于软土地基上，当台背填土过一定高度且基础构造处理不当时，作用于台背水平力增大，将导致地基失稳，产生塑性流动，使桥台产生前移。当基础上下受力不均时，台身也随之产生不均匀的滑移，导致基础出现倾斜。基础产生的滑移或倾斜，在严重
41、时会导致桥梁结构的破坏。基础结构物的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，还会使基础结构物因出现异常应力而产生局部损坏。墩台病害桥梁墩台位于桥梁上部结构和基础之间，将上部结构的荷载传递给基础；桥台使桥梁与路堤相联接，并承受桥头填土的水平土压力，起着挡土墙的作用；桥墩则将相邻两孔的桥跨结构连接起来。因此，桥梁的上部结构的变化和影响，基础以下结构的变化与影响，都将会对它产生的影响和损坏。桥墩的强度和稳定性在很大程度上也决定了桥梁的耐久性。墩台承载能力不足，或出现沉降、倾斜、位移及转动，将引起上部结构的损坏，严重时会导致整座桥梁的坍塌。多数桥
42、梁的墩台是由砖石砌体、混凝土和钢筋混凝土构件组成，它的损伤与病害主要诱因有其自身承载能力不足、沉降、倾斜、易动、转动及开裂等。墩台损坏的主要形式是出现裂缝。常见的裂缝有水平裂缝、竖向裂缝及网状裂缝，常常也伴随着硅剥落、空洞、钢筋外露、锈蚀、老化、结构的变形移位等。裂缝通常就是这些病害的指针，当引起高度关注。拱桥上构病害拱桥上部结构的病害损伤分布在主拱圈、腹拱圈、拱上立柱、盖梁、支座、主梁及桥面系等部位，主要有：拱桥径向裂缝拱桥径向裂缝经常发生在主拱圈拱脚和拱顶两个部位，其方向与拱轴线垂直。拱脚附近的径向裂缝是由负弯矩引起的，其特征是上宽下窄，垂直于拱轴线向下延伸。当拱背布置有纵向钢筋时，从拱脚截面上缘开始，可出现几条大致平行的裂缝。裂缝宽度最大的一条在拱脚，向跨方向逐渐减少。如裂缝宽度超过时，应视为不正常裂缝。当拱背无钢筋时，裂缝的宽度往往较大，但缝数较少。拱顶附近的径向裂缝是由正弯矩引起的。裂缝下宽上窄，沿竖直方向向上第二章桥梁常见损伤病害延伸口裂缝宽度拱顶较大，向跨方向逐渐减小以至消失。这种裂缝还会引起拱顶下沉。拱圈的径向裂缝是拱桥中最常见的裂缝。建造拱桥时，应提高质量，采取有效措施，避免产生裂缝。但在已建成的拱桥中，拱脚、拱顶出现了一径向裂缝时，
