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桥梁结构耐久性病害现象与成因

一、结构耐久性的内涵

在最普遍的意义上，结构的耐久性就是指其维持初始性能（包括安全性、适用性及美

观）的能力。从专业研究及便于量化的角度，结构的耐久性可更具体的定义为：结构在

外界环境及其他因素（设计预期的正常荷载，对于突发性灾害事件不应多考虑）共同作

用下，在同样（或等效的）的建翊□运营维护总成本（寿命周期总成本）下，在设计使

用寿命期内，保持预期的安全性、适用性的能力。即耐久性的内涵应包括耐久的长寿命

及经济地耐久性。

二、桥梁结构耐久性病害现象

（一）桥面铺装破坏

在车辆（尤其是超载、超限车辆）的长期作用下，尚未达到预期年限的桥面板经常

出现凸凹不平或网状开裂等破坏现象。桥面铺装的过早破坏是世界范围的难题，特别是

在气候寒冷需要采用除冰盐消除桥面积雪的国家和地区，因为氯盐侵蚀和冻融破坏的共

同作用，桥面铺装寿命短、病害严重的情况非常普遍。桥面铺装损坏的问题在我国也^常

严重，不仅在早期修建的桥梁中大量存在，而且国内近年来修建的几座特大型桥梁（如

虎门大桥、厦门海沧大桥、江阴大桥等）在运营不到5年就纷纷出现桥面铺装损坏的问

题。

（二）桥头跳车

桥梁运营一段时间后，普遍存在台后填土下沉的现象，使桥头蜀瘁成为一种常见的

病害。跳车产生的剧烈冲击和振动降低了行车的舒适性、增加了汽车的故障率，车辆对

桥台和结构产生过大的冲击力，又会使跳车现象更加严重，并影响桥梁的耐久性与使用

寿命。

（三）混凝土开裂

在混凝土桥梁中，梁体开裂是一种影响耐久性的较为普遍的现象。混凝土裂缝按开

裂部位可分为：主梁顶、底板开裂，腹板开裂，齿板开裂，预应力锚头区开裂等。按成

因可分为结构裂缝和非结构裂缝。结构裂缝是指混凝土所受拉应变超过极限应变而出现

的开裂现象，它的宽度可随着荷载的变化而变化。非结构裂缝一般是指由于变形受到约

束而出现的开裂现象。

（四）钢筋锈蚀

受力钢筋的锈蚀将导致其有效截面的下降镌蚀后钢筋的体积膨胀又会导致混凝土

开裂或表面混凝土成块脱落，从而削弱构件整个截面的面积；随着钢筋锈蚀程度的增大，

钢筋与混凝土之间的粘结力减小、共同作用受到损害，从而引起构件承载力下降。混凝

土开裂后又使原来处于混凝土保护层下的钢筋暴露于空气中，加快了钢筋锈蚀速度，造

成恶性循环。引起钢筋锈蚀的两个主要原因是混凝土的碳化及氯离子的侵蚀。

三、引起桥梁结构耐久性病害的因素分析

引起桥梁病害的因素很多，涉及到桥梁的勘探、设计、施工、使用、养护等各个方

面，且因桥梁的结构类型、使用环境等的不同而不同。许多设计人员往往只满足于规范

对结构强度计算上的安全度需要,而忽视从结构体系、结构构造、材料、结构维护以及从

设计、施工到使用全过程中经常出现的人为错误等方面去加强和保证结构的安全性、耐

久性。当然使用方面也存在造成桥梁结构耐久性病害的原因。总的来，主要有下面几个

方面。

（一）设计标准低

我国公路桥梁荷载标准是经过多次修改逐步提高的，随着交通事业的发展，旧有桥

梁的荷载标准不能满足当前汽车荷载标准的要求，由此可能导致桥梁耐久性加速劣化，

这种情况在世界各国都普遍存在。此外，长期以来，由于经济及社会条件的限制，我国

规范在桥梁性能及构造细节设计方面的要求一直较低，也在客观上影响了桥梁的耐久性。

（二）结构与构造细节不合理

在国内桥梁总体设计方案的比选过程中，一般由地质条件、施工方法、经济指标等

因素来决定方案的取舍，而很少从耐久性的角度来进行分析和评价。例如采用预应力结

构或钢筋混凝土结构，简支或连续，T型梁或箱梁以及跨径比例、断面尺寸的拟定等众

多结构与构造问题，不但影响经济性，对桥梁的耐久性能也有很大影响，评价指标的缺

失，可能导致中选方案的结构耐久性能不足，为运营后桥梁出现病害埋下了病根。有的

结构整体性和延性不足，冗余性小；有的计算图式和受力路线不明确，造成局部受力过

大；有的混凝土强度等级过低、保护层厚度过小、钢筋直径过细、构件截面过薄；这些

都会削弱结构耐久性，增加桥梁的病害。

（≡）计算的因素

在桥梁设计和计算过程中，未充分考虑混凝土徐变、收缩及温度应力等非荷载因素

的影响；在进行结构有限元分析时过度强调局部性单元划分的精细化，对结构边界约束、

衔接条件和传力路径等全局性问题认识不够；对施工方法、顺序和施工荷载对结构成桥

性能的影响重视不够：在构件的特殊部位，如构件的角隅处，预应力钢筋的锚固处，在

局部应力传递与分布的影响下，会出现应力突变，由于计算手段和理论的局限，往