桥梁常见病害及原因分析 - 图文

桥梁常见病害原因分析

2011年2月

目 录

1 前言 ................................................................................................................................................................. 5 2 钢筋混凝土及预应力混凝土梁桥 ................................................................................................................. 6

2.1 表观缺陷 .............................................................................................................................................. 6

2.1.1 蜂窝 ........................................................................................................................................... 6 2.1.2 麻面 ........................................................................................................................................... 6 2.2 钢筋混凝土梁板裂缝 .......................................................................................................................... 7

2.2.1 竖向弯曲裂缝 ........................................................................................................................... 7 2.2.2 斜裂缝 ....................................................................................................................................... 7 2.2.3 T梁肋板表面竖向裂缝 ............................................................................................................. 8 2.2.4 梁板端部上部水平裂缝 ........................................................................................................... 8 2.3 预应力钢筋混凝土梁板裂缝 .............................................................................................................. 9

2.3.1 先张法预应力混凝土空心板端部区段裂缝 ........................................................................... 9 2.3.2 后张法预应力混凝土梁端部区段裂缝 ................................................................................. 11 2.3.3 T梁肋板竖向裂缝 ................................................................................................................... 11 2.3.4 先张法预应力混凝土空心板底面纵向裂缝 ......................................................................... 12 2.3.5 先张法预应力混凝土空心板底面横向裂缝 ......................................................................... 13 2.3.6 先张法预应力混凝土空心板侧面竖向裂缝 ......................................................................... 14 2.4 混凝土梁板其他病害 ........................................................................................................................ 14

2.4.1 先张法预应力混凝土空心板上拱值过大 ............................................................................. 14 2.4.2 预制板间企口缝混凝土剥落 ................................................................................................. 15 2.4.3 预制T梁横隔板连接错位或开裂 ......................................................................................... 16 2.5 混凝土连续箱梁 ................................................................................................................................ 17

2.5.1 箱梁腹板斜裂缝 ..................................................................................................................... 17 2.5.2 箱梁腹板弯曲裂缝 ................................................................................................................. 19 2.5.3 箱梁腹板竖向裂缝 ................................................................................................................. 20 2.5.4 箱梁底板横向裂缝 ................................................................................................................. 22 2.5.5 箱梁底板纵向裂缝 ................................................................................................................. 25 2.5.6 箱梁顶板纵向裂缝 ................................................................................................................. 29 2.5.7 箱梁翼板横向裂缝 ................................................................................................................. 31 2.5.8 齿板裂缝 ................................................................................................................................. 32 2.6 钢筋锈蚀与锈蚀裂缝 ........................................................................................................................ 33

2.6.1 普通钢筋的锈蚀及锈蚀裂缝 ................................................................................................. 33 2.6.2 预应力钢筋的腐蚀 ................................................................................................................. 35

3 拱桥 ............................................................................................................................................................... 38

3.1 圬工拱桥 ............................................................................................................................................ 38

3.1.1 拱上建筑侧墙与主拱圈拱背脱离 ......................................................................................... 38 3.1.2 主拱圈表面风化 ..................................................................................................................... 38 3.1.3 主拱圈砌体砂浆脱落 ............................................................................................................. 38 3.1.4 拱上建筑侧墙外倾 ................................................................................................................. 39 3.1.5 桥台向路基方向水平位移 ..................................................................................................... 39 3.1.6 主拱圈拱顶下沉 ..................................................................................................................... 39 3.1.7 主拱圈渗水 ............................................................................................................................. 40 3.1.8 主拱圈拱顶竖向裂缝 ............................................................................................................. 40 3.1.9 主拱圈沿跨径方向纵向裂缝 ................................................................................................. 40 3.1.10 砌体块件之间的裂缝 ........................................................................................................... 41 3.1.11 腹拱裂缝 ............................................................................................................................... 41

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3.2 双曲拱桥 ............................................................................................................................................ 42

3.2.1 拱肋间横系梁开裂混凝土剥落 ............................................................................................. 42 3.2.2 拱波砌缝砂浆剥落 ................................................................................................................. 43 3.2.3 拱波与拱肋间砌缝不密实 ..................................................................................................... 43 3.2.4 主拱圈拱脚水平位移 ............................................................................................................. 43 3.2.5 拱肋跨中区段径向裂缝 ......................................................................................................... 43 3.2.6 拱肋拱脚区段径向裂缝 ......................................................................................................... 44 3.2.7 拱波沿跨径方向裂缝 ............................................................................................................. 45 3.2.8 拱波与拱肋间裂缝 ................................................................................................................. 45 3.3 桁架拱桥和刚架拱桥 ........................................................................................................................ 46

3.3.1 拱片上弦杆脱空 ..................................................................................................................... 46 3.3.2 拱片连接部位混凝土开裂 ..................................................................................................... 47 3.3.3 剪力撑等横向联系构件与拱片的连接部位混凝土开裂、剥落 .......................................... 47 3.3.4 拱片节点部位混凝土开裂、剥落 ......................................................................................... 47 3.3.5 桥面微弯板断裂 ..................................................................................................................... 48 3.3.6 刚架拱主拱腿混凝土剥落 ..................................................................................................... 48 3.3.7 拱脚水平位移和拱顶下沉 ..................................................................................................... 48 3.3.8 拱片实腹段竖向裂缝 ............................................................................................................. 49 3.3.9 沿钢筋方向的锈蚀裂缝 ......................................................................................................... 49 3.3.10 节点附近的斜裂缝 ............................................................................................................... 49 3.3.11 刚架拱次拱腿根部的环向裂缝 ........................................................................................... 50 3.3.12 桁架拱杆件混凝土裂缝 ....................................................................................................... 50 3.3.13 微弯板裂缝 ........................................................................................................................... 50 3.3.14 横系梁裂缝 ........................................................................................................................... 51 3.4 系杆拱桥 ............................................................................................................................................ 51

3.4.1 钢管混凝土拱肋内混凝土与钢管脱空 ................................................................................. 51 3.4.2 钢管混凝土拱肋钢管锈蚀 ..................................................................................................... 52 3.4.3 哑铃型钢管混凝土拱肋竖板外凸 ......................................................................................... 52 3.4.4 吊杆锈蚀 ................................................................................................................................. 53 3.4.5 吊杆断裂 ................................................................................................................................. 54 3.4.6 吊杆下端锚头表面渗水 ......................................................................................................... 54 3.4.7 吊杆保护层老化、缺损、开裂 ............................................................................................. 55 3.4.8 短吊杆破坏 ............................................................................................................................. 57 3.4.9 系杆钢绞线锈蚀 ..................................................................................................................... 57 3.4.10 拱座表面裂缝 ....................................................................................................................... 57 3.4.11 系杆竖向裂缝 ....................................................................................................................... 58 3.4.12 横梁竖向裂缝 ....................................................................................................................... 58

4 桥梁墩台 ....................................................................................................................................................... 59

4.1 表观缺陷 ............................................................................................................................................ 59

4.1.1 桥台向河道方向移动与转动 ................................................................................................. 59 4.1.2 桥台与路堤滑动 ..................................................................................................................... 59 4.1.3 桩柱式桥墩桩柱连接部位缺陷 ............................................................................................. 59 4.1.4 桥台台面污水痕迹 ................................................................................................................. 59 4.2 桥墩裂缝 ............................................................................................................................................ 59

4.2.1 实体墩墩身网状裂缝 ............................................................................................................. 59 4.2.2 实体墩墩身竖向裂缝 ............................................................................................................. 60

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4.2.3 实体墩墩身水平裂缝 ............................................................................................................. 60 4.2.4 柱式桥墩下承台竖向裂缝 ..................................................................................................... 60 4.2.5 柱式桥墩盖梁竖向裂缝 ......................................................................................................... 60 4.2.6 柱式桥墩水平裂缝 ................................................................................................................. 61 4.2.7 支承垫石下墩帽放射状裂缝 ................................................................................................. 61 4.2.8 支承相邻不等高梁的墩帽裂缝 ............................................................................................. 61 4.3 桥台裂缝 ............................................................................................................................................ 61

4.3.1 实体桥台表面竖向裂缝 ......................................................................................................... 61 4.3.2 实体桥台翼墙和前墙间裂缝 ................................................................................................. 61 4.3.3 耳墙式桥台耳墙和前墙间竖向裂缝 ..................................................................................... 62 4.3.4 墙式轻型桥台水平裂缝 ......................................................................................................... 62

5 桥梁支座 ....................................................................................................................................................... 63

5.1 橡胶支座 ............................................................................................................................................ 63 5.2 钢支座 ................................................................................................................................................ 63 6 桥面系及附属设施 ....................................................................................................................................... 64

6.1 桥面铺装表观缺陷 ............................................................................................................................ 64

6.1.1 沥青混凝土桥面铺装表观缺陷及病害 ................................................................................. 64 6.1.2 水泥混凝土桥面铺装表观缺陷及病害 ................................................................................. 64 6.2 桥面排水系统表观缺陷及病害 ........................................................................................................ 64 6.3 人行道、栏杆及护栏表观缺陷 ........................................................................................................ 64

6.3.1 混凝土护栏外观粗糙 ............................................................................................................. 64 6.3.2 护栏立柱露筋及钢筋锈蚀 ..................................................................................................... 65 6.3.3 钢筋混凝土墙式护栏竖向裂缝 ............................................................................................. 65 6.4 桥台引道表观缺陷及病害 ................................................................................................................ 65

6.4.1 桥面与引道路面之间的高低差（桥头跳车） ..................................................................... 65 6.4.2 桥头“二次跳车” ...................................................................................................................... 65 6.5 桥梁伸缩装置 .................................................................................................................................... 65

6.5.1 橡胶条伸缩装置主要缺陷及病害 ......................................................................................... 65 6.5.2 钢制支承式伸缩装置主要缺陷及病害 ................................................................................. 66 6.5.3 模数支承式伸缩装置主要缺陷及病害 ................................................................................. 66 6.5.4 板式橡胶伸缩装置主要缺陷及病害 ..................................................................................... 67

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1 前言

桥梁是我国现代化建设的重要基础设施，由于反复承受着车轮的磨损、冲击，遭受暴雨、洪水、风沙、冰雪、日晒、冻融等自然因素的侵蚀破坏，特别是我国交通量和重型汽车的不断增加，加之建筑材料的性质衰变，以及由于设计和施工留下的一些缺陷，必然造成道路桥梁使用功能和行车服务质量的日趋退化、不适应。

在使用荷载及其它外界各种影响的长期作用下，如果不对结构上所出现的病害予以检测、维修和加固，则结构上的这些初始缺陷加上结构的自然老化使得结构上的损伤不断积累和发展，结构的功能不断退化，由此极有可能导致结构在一定的使用期后将成为危桥而面临损毁、垮塌的危险，这方面的实例已屡见不鲜，给国家和人民的生命财产造成了极大损失。

桥梁检查的主要目标是通过桥梁现场外观检查来看桥梁是否存在病害。通过对桥梁病害发生的部位、性质、严重程度的检查，弄清病害产生的原因和发展趋势，就能进一步来分析和评估病害对桥梁质量和结构承载力的影响，从而为养护，维修和加固措施提供可靠的依据。因此，在桥梁的现场检查中，必须要有能力识别桥梁病害和严重程度，并由此来初步判断病害产生的可能原因，是具有非常重要的意义。

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2 钢筋混凝土及预应力混凝土梁桥

2.1 表观缺陷

2.1.1 蜂窝

（1）病害特征

梁体混凝土表面局部酥松，水泥浆少，骨料之间存在空隙，形成蜂窝状的空洞。在钢筋混凝土及预应力混凝土梁体表面往往伴随有钢筋外露现象。

（2）病害原因

梁体混凝土出现蜂窝病害，主要是桥梁施工中控制不严造成，具体为 ① 浇筑梁体混凝土时，混凝土振捣不实或漏振；

② 模板空隙未堵好或模板架设不牢固，混凝土振捣时模板移位，造成严重露浆形成蜂窝；

③ 混凝土保护层厚度设置不足，钢筋紧贴模板，混凝土无法包裹钢筋造成蜂窝及露筋。

2.1.2 麻面

（1）病害特征

梁体混凝土表面局部缺少水泥浆形成仅有细骨料、粗骨料的粗糙面，或者表面有许多麻点的小凹坑，一般情况下，钢筋不外露。

（2）病害原因

主要是梁体混凝土施工技术粗糙造成的，具体为 ① 混凝土配合比不合理，水灰比过大或过小；

② 模板表面粗糙或清理不干净，拆模时混凝土表面粘损出现麻点；

③ 木模板浇筑混凝土前没有润湿或润湿不充分，浇筑混凝土时与模板接触的那部分混凝土，水分被模板吸收，使其表面失水过多形成麻面；

④ 钢模板脱模剂涂刷不均匀或局部漏涂，混凝土表面被粘损；

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⑤ 模板接缝拼装不严密，浇筑混凝土时露浆，混凝土表面出现沿板缝位置的麻面； ⑥ 泵送混凝土气泡多，若未对混凝土进行二次振捣，气泡未消散，一部分气泡停留在模板表面形成麻面。

2.2 钢筋混凝土梁板裂缝

2.2.1 竖向弯曲裂缝

（1）病害特征

在钢筋混凝土梁板的跨中部位，梁板的侧面出现由底面向上延伸的裂缝，长短不一，最长的裂缝延伸至翼缘与梁肋相接处停止（T梁）。裂缝间距一般为0.1m～0.2m，宽度约为0.03mm～0.1mm，对跨径较小的梁板，其裂缝少而细。

图2-2-1 钢筋混凝土梁板竖向弯曲裂缝示意图

（2）病害原因

钢筋混凝土梁板竖向裂缝是在恒载及车辆荷载作用下产生的弯曲裂缝，属于结构受力裂缝。

2.2.2 斜裂缝

（1）病害特征

在钢筋混凝土梁板梁板的支座至1/4跨区段的梁板侧面出现的斜裂缝，倾角一般在15°～45°之间，斜裂缝由梁板底面向上延伸，裂缝宽度约在0.3mm左右。

图2-2-2 钢筋混凝土梁板斜裂缝示意图

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（2）病害原因

钢筋混凝土梁板竖向裂缝是在恒载及车辆荷载作用下产生的斜裂缝，属于结构受力裂缝。

2.2.3 T梁肋板表面竖向裂缝

（1）病害特征

在钢筋混凝土T梁肋板表面竖向裂缝在梁高一半处附近出现，裂缝宽度较大，一般在0.15mm～0.3mm左右，裂缝上下端的宽度较小，又称枣核形裂缝。竖向裂缝沿跨径方向分布位置不定，一般在1/4跨位置较常见，且裂缝条数不多。

图2-2-3 T梁肋板表面裂缝示意图

（2）病害原因

① 钢筋混凝土T梁水平分布钢筋数量偏少或钢筋直径偏细，钢筋竖向间距较大； ② 在混凝土浇筑后，肋板混凝土硬化收缩受到翼板和梁肋下部较多主筋的约束不能自由伸缩形成的收缩裂缝。

2.2.4 梁板端部上部水平裂缝

（1）病害特征

在钢筋混凝土梁板的支座附近梁体上部出现近似水平方向的裂缝，同时梁板端部上方与桥台背墙或相邻墩上的梁板端部相抵。

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图2-2-4 梁板端头上部水平裂缝示意图

（2）病害原因

由墩台基础的沉降较大引起的。当桥台基础发生过大沉降时，边跨梁板发生转动，这时梁板端上部挤压伸缩装置或桥台前墙，引起梁板端部混凝土层状撕裂裂缝；当桥墩基础出现过大的沉降时，相邻两跨梁板端部也挤压伸缩装置或直接相抵，造成梁板端部的混凝土水平裂缝。

2.3 预应力钢筋混凝土梁板裂缝

2.3.1 先张法预应力混凝土空心板端部区段裂缝

（1）病害特征

先张法预应力混凝土板端部区段裂缝主要形态有

① 先张法预应力混凝土空心板端部混凝土表面由空心板顶面向下延伸的竖向细小裂缝；

② 空心板截面重心轴下方附近的水平裂缝，起始于板端面，近似水平方向向跨中方向延伸，一般有1～2条，裂缝最大宽度在0.1mm左右；

③ 空心板底面预应力钢束附近阵脚状分布的短裂缝。

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图2-3-1 先张法预应力混凝土空心板端部裂缝示意图

（2）病害原因

① 先张法预应力混凝土空心板端部竖向细小裂缝产生的原因是空心板预应力钢束在端部的预加力过大或人为失效段不成功，且端部区段空心板顶面部位纵向非预应力钢筋配置不足而产生的。

在预加力矩作用下，空心板端部区段截面上边缘受拉，混凝土拉应力超过混凝土抗拉强度而产生竖向裂缝。

② 空心板截面重心轴下方附近的水平裂缝是由预加力产生的。梁端部混凝土质量欠佳，加之预应力钢束放张时速度过快产生这类裂缝。

③ 空心板底面预应力钢束附近阵脚状分布的短裂缝主要出现自挖空率较大的先张法预应力混凝土空心板，这时往往在预应力钢束布置的空心板下缘板厚较小，先张法预应力混凝土结构主要依靠预应力钢束与混凝土之间的粘结力来传递预应力（图2-3-2），由于预应力钢束周围混凝土厚度较小，钢束与混凝土之间的粘结力（剪应力）较大，因而产生阵脚状的分布裂缝。

图2-3-2 先张法预应力传递意图

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图2-3-2a）为先张法预应力钢束与混凝土之间的粘结力（剪应力）的分布图，Lc表示粘结锚固长度；图2-3-2b）为预应力钢束隔离体受力图；图2-3-2c）为粘结锚固区内预应力钢束的隔离体受力图示，钢束与混凝土之间粘结力（剪应力）的合力与相应的预应力钢束有效预加力?psAp平衡；图2-3-2d）为有效预应力沿预应力钢束的分布。

2.3.2 后张法预应力混凝土梁端部区段裂缝

（1）病害特征

裂缝走向基本与预应力钢束方向一致，位于预应力钢束附近，裂缝宽度较小，最大宽度一般小于0.1mm。

图2-3-3 后张法预应力混凝土梁端裂缝示意图

（2）病害原因

① 当裂缝位置接近锚具时，由于锚下混凝土的质量不良而产生的，如振捣不密实（一般情况下，锚下的非预应力钢筋密集，混凝土振捣要求较高，施工中很容易造成振捣不密实的情况）等。

② 当裂缝位置位于预应力钢束的弯起位置时，是由于施工中弯起束的定位措施不当，造成波纹管局部位置偏差，张拉预应力钢束后，此部位混凝土受力较大，产生裂缝。

2.3.3 T梁肋板竖向裂缝

（1）病害特征

在后张法预应力混凝土T梁的跨中区段（有时也会在1/4跨和支点之间区段），肋板混凝土表面会出现竖向裂缝，由下至上，裂缝条数不多，间距较大。

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图2-3-4 T梁肋板竖向裂缝示意图

（2）病害原因

在混凝土浇筑后，预应力混凝土梁在底模上驻留时间较长，养护条件和梁体内外混凝土温差等措施控制不当，由混凝土收缩和温差作用所致，预应力钢束张拉后，裂缝宽度会减小，但很少能够完全闭合。

2.3.4 先张法预应力混凝土空心板底面纵向裂缝

（1）病害特征

在空心板底面，一般是空心板截面的两腹板之间底面出现1～2条沿板跨径方向的纵向裂缝，裂缝呈断续或连续状，并往往伴随有渗水痕迹或白化现象。

空心板底面的纵向裂缝往往是在桥梁通车营运不久才逐渐显现的。

图2-3-5 空心板底面纵向裂缝

（2）病害原因

主要原因是在空心板施工工程中，采用芯模的混凝土浇筑工艺不当所引起的。 充气橡胶胶囊是我国公路桥梁空心板施工芯模的主要类型，正确的施工方法是先浇筑并振捣密实空心板底板混凝土后，再将充气橡胶胶囊放入定位钢筋确定的位置上，然后将胶囊充气到规定要求，再浇筑腹板及顶板混凝土。

若施工工艺控制不当，先将橡胶胶囊充气，然后由空心板两腹板处向下浇筑底板及腹板混凝土，这样在充气胶囊的下部形成混凝土接缝，由于此部分混凝土无法用振捣器直接

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振捣，故混凝土质量较差。混凝土浇筑是沿空心板跨径方向连续施工，故形成相应的质量差的混凝土接缝。

在空心板预制过程中采用其他类型的芯模，但浇筑混凝土仍采用上述的不正确方法，仍然会产生空心板底板纵向裂缝。

图2-3-6 空心板底板纵向裂缝

由于空心板底面纵向裂缝往往出现在挖空圆的下方，故空心板在施工中的养护水或营运过程中由其他渠道进入挖空部分的水积聚在此，并且在裂缝产生后由裂缝处渗出，这样就在空心板底面纵向裂缝周围混凝土表面形成渗水痕迹及游离石灰现象。

（3）病害影响

先张法预应力混凝土空心板底面纵向裂缝一般是底板的贯穿性裂缝，使空心板由原来的完整闭口截面变成了相应开口截面。对抗弯承载力有一定的影响，对截面抗扭性能亦有较大影响。同时空心板挖空部分的积聚水作用会造成钢筋锈蚀，因而影响空心板的耐久性。

2.3.5 先张法预应力混凝土空心板底面横向裂缝

（1）病害特征

先张法预应力混凝土空心板底面横向裂缝主要出现在空心板的跨中区段，裂缝有时会

在空心板侧面沿梁高方向发展，一般情况下，裂缝宽度不大。

图2-3-7 空心板底面横向裂缝示意图

（2）病害原因

① 空心板的预加力不足，造成空心板抗裂能力不满足要求。

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② 由于空心板铰缝失效或破坏，造成单板受力过大，在车辆荷载作用下，单块空心板承受的荷载超过按上部结构整体受力考虑荷载横向分布系数的设计荷载。

2.3.6 先张法预应力混凝土空心板侧面竖向裂缝

（1）病害特征

先张法预应力混凝土空心板侧面出现大致竖向的细小裂缝，有时也伴有水平裂缝，形

成交错，裂缝宽度一般在0.15mm以下，裂缝深度仅及混凝土表层。

（2）病害原因

混凝土空心板的这种裂缝成为表面温度裂缝，是构件表面与内部混凝土温差过大引起

的。

先张法预应力混凝土空心板侧面竖向裂缝往往出现在施工过程中采用蒸汽养护的混凝

土空心板。蒸汽养护是混凝土构件冬季施工中经常采用的养护措施，在蒸汽养护过程中，如果对养护的降温控制不好，例如降温速度过快，空心板受外界冷空气的影响，混凝土表面急剧降温，而板内部混凝土温度还比较高，表面混凝土的收缩受内部混凝土的约束，混凝土产生拉应力，若拉应力大于混凝土的抗拉强度，则混凝土表面会开裂。

2.4 混凝土梁板其他病害

2.4.1 先张法预应力混凝土空心板上拱值过大

（1）病害特征

这种现象以先张法预应力混凝土空心板出现较多，表现为在营运多年后，板跨中部位上拱值（又称反拱）仍较大，甚至出现在跨间桥面是上凸，而在支座附近桥面相对下凹。

（2）病害原因

先张法预应力混凝土空心板上拱值过大病害产生的主要原因为施工时预拱度设置过大所造成的。通车营运后，在荷载作用下混凝土和预应力钢束之间在内力重分布作用下，混凝土预压力和预应力钢束拉力越来越大，造成空心板上拱值过大。

（3）病害影响

先张法预应力混凝土空心板上拱度过大，为保持设计的桥面标高，则空心板的跨中部

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位桥面铺装及现浇混凝土层可能较薄，而在支座区段的板部位则可能很厚，这样，实际二期恒载作用与设计计算考虑不一致，同时，板跨中部位的桥面铺装由于达不到设计厚度易产生铺装病害。另外，在使用阶段，预应力混凝土上拱度仍过大造成桥面为波浪形则引起行车的不舒适感，降低行车速度，影响桥梁适用性。

图2-4-1 预应力混凝土板上拱值过大造成桥面铺装厚度不匀

2.4.2 预制板间企口缝混凝土剥落

（1）病害特征

板间企口缝混凝土剥落，往往可以在空心板底面观察到企口缝混凝土渗出的游离石灰（图2-4-2），有时还表现为桥面铺装沿跨径方向板间的纵向裂缝。

图2-4-2 板缝混凝土脱落

（2）病害原因

① 施工工艺欠合理，预制梁板之间横向连接预埋钢筋数量少或在浇筑混凝土及养护

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图3-2-5 拱波与拱肋间裂缝

（2）病害原因

① 环向缝产生的原因是没有采取足够保证主拱圈整体性的有效措施，或设计中未能考虑主拱圈拱脚过大水平位移产生的作用，导致主拱圈拱顶正弯矩和拱脚剪力大大增加。

② 法向拉应力环向缝出现在主拱圈的拱顶附近正弯矩作用较大区段，这时主拱圈截面下部出现拉应力，拱肋与拱波的结合面位于主拱圈截面受拉区时，结合面产生拉应力，当拉应力大于结合面的抗拉强度时，出现法向拉应力环向缝。

③ 剪力环向缝往往出现在主拱圈拱脚附近剪力作用较大区段，当拱肋与拱波之间的剪应力大于结合面的抗剪强度时，出现剪力环向缝。

（3）病害影响

环向缝是十分有害的裂缝，会削弱主拱圈的整体性。

3.3 桁架拱桥和刚架拱桥

3.3.1 拱片上弦杆脱空

单跨或多跨桁架拱桥（刚架拱桥）与路堤连接跨，拱片上弦杆末端应搁置在桥台的台帽上，若上弦杆末端与台帽脱离，形成脱空病害，见图3-3-1a。

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图3-3-1 拱片上弦杆脱空示意图

这种病害是由于桥台产生水平位移或转动，钢筋混凝土桁架拱桥或刚架拱桥拱片上弦杆与台帽分离（图3-3-1b）而形成的。

拱片上弦杆与桥台分离会造成桥头跳车现象。桁架拱桥和刚架拱桥桥面板大都是采用少筋微弯板结构，桥头跳车的过大动力作用常会造成桥面下少筋微弯板裂断。下雨时，桥面水也会沿桥台和拱片上弦杆末端的间隙直接流下，常常引起桥台混凝土劣化甚至导致桥台混凝土结构中的钢筋锈蚀。

3.3.2 拱片连接部位混凝土开裂

拱片连接处混凝土开裂和钢板接头脱开。

当跨径较大时，钢筋混凝土桁架、刚架拱的拱片要分段预制，现场用钢板连接和现浇混凝土将分段预制拱片形成整体，拱片接头一般有现浇钢筋混凝土接头和钢板接头且外包混凝土两种方式。接头施工质量较差时，在荷载作用下，容易造成湿接头混凝土开裂，钢板外包混凝土剥落及钢板锈蚀等病害。

3.3.3 剪力撑等横向联系构件与拱片的连接部位混凝土开裂、剥落

钢筋混凝土桁架拱桥（刚架拱桥）各拱片之间设置的横隔板、横系梁和剪刀撑等构件，是依靠现浇混凝土接头与拱片形成整体。

施工现场空间和条件较差，容易造成连接接头混凝土施工质量不好，在荷载作用下，导致钢筋混凝土拱片与横向联系构件接头处混凝土开裂、剥落。

该病害造成上部结构工作的整体性降低。当剪力撑等横向联系构件与拱片的连接部位脱离较多时，无法有效约束拱片的横向变位，则造成拱片上的微弯板或肋腋板开裂，甚至破坏掉落，引起桥上行车事故。

3.3.4 拱片节点部位混凝土开裂、剥落

拱片各杆件节点为结构受力复杂部位，相应的钢筋构造布置也需要充分考虑该处的受力特点。若拱片在制作时质量控制不严，钢筋构造措施不当，在车辆荷载作用下可能产生受力裂缝，同时，拱片节点处混凝土的保护层厚度较小，易造成混凝土剥落。

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3.3.5 桥面微弯板断裂

桥面微弯板出现脱空断裂的原因有以下几点：

① 施工不当造成，如微弯板架设到主拱片上时没有采用座浆法安装砌筑。 ② 预制微弯板长度不足，与主拱片连接不好以及微弯板混凝土强度不足。 ③ 各拱片之间的横向联系较弱，在过大的车辆轮载作用下，发生拱片横桥向位移，进而导致微弯板断裂。

3.3.6 刚架拱主拱腿混凝土剥落

刚架拱主拱腿混凝土剥落一般有两种情况：一是刚架拱主拱腿根部区段的上部发生混凝土剥落，另一种是在主拱腿的下部发生混凝土剥落。见图3-3-2。

图3-3-2 刚架拱主拱腿混凝土剥落示意图

刚架拱主拱腿上部混凝土剥落产生的原因是桥梁墩、台发生不均匀沉降，这时，拱腿根部区段截面产生负弯矩，截面上缘受拉，加之施工质量差的话，可能使根部混凝土剥落。跨越通航河道的刚架拱桥拱腿下部区段混凝土剥落可能是通航船只撞击引起的。

3.3.7 拱脚水平位移和拱顶下沉

拱桥是具有推力的结构，拱桥中墩台因主拱推力过大发生拱脚水平位移是拱桥中常见的现象，很多拱桥的调查资料中出现拱脚水平位移的又会伴随有拱顶下沉现象。

拱顶下沉与拱脚水平位移有关，此外，施工中未设置预拱度或预拱度设置不够，混凝土质量差、混凝土徐变大等，都会导致拱顶下沉。

拱脚水平位移过大是引起拱片拱桥的缺陷与病害的主要原因之一，对结构受力、耐久性和行车舒适性影响很大。

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3.3.8 拱片实腹段竖向裂缝

钢筋混凝土桁架拱和刚架拱拱片实腹段厚度较小，位于拱片跨中区段，使用阶段实腹段主要承受弯矩，易产生弯曲受力裂缝，裂缝宽度上窄下宽。

在超过设计荷载测车辆荷载作用下造成实腹段截面弯矩较大，即截面下边缘混凝土拉应变较大，超出混凝土极限拉应变而导致开裂。

3.3.9 沿钢筋方向的锈蚀裂缝

钢筋混凝土桁架拱和刚架拱片的杆件表面出现沿钢筋向的锈蚀裂缝，严重者会有混凝土剥落。构件沿箍筋方向的裂缝往往形成环向，沿纵向钢筋的裂缝延伸较长，在节点上的裂缝也沿钢筋纵横交错。这类裂缝中现在边拱片情况较多。

图3-3-3为某桁架拱混凝土开裂，钢筋锈蚀病害图

图3-3-3 某桁架拱钢筋锈蚀病害图

产生原因与钢筋混凝土、预应力混凝土梁桥钢筋锈蚀原因相同。此外，由于钢筋混凝土桁架拱和刚架拱桥面（人行道）外挑宽度有限，除桥面水可沿边拱片流下外，雨水也可直接淋在表面；加之拱片混凝土保护层厚度较小（一般只有20mm左右），故更易发生钢筋锈蚀裂缝。

3.3.10 节点附近的斜裂缝

拱片各杆件（上弦杆、下弦杆、腹杆等）节点处开裂的原因： ① 节点部位设计上缺少必要的斜向钢筋，以抵抗节点部位的拉应力。

② 各杆件轴线在节点部位实际上并未相交于一点，产生附加应力，使节点局部应力过大引起混凝土开裂。

③ 刚架拱片是二次拼装形成的，节点部位连接钢板处易出现节点弱化现象。从结构

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分析结果来看，在刚性节点的假定下，杆件受力最大部位距离杆端约50mm左右，杆件破坏时节点保持完好。实际上，可能在装配时施工质量问题，造成节点刚度弱化，使得杆件混凝土开裂发生在节点连接部位。

3.3.11 刚架拱次拱腿根部的环向裂缝

斜撑（次拱腿）底部区段附近较多由上而下的环形裂缝，有的开裂至斜撑截面高度的一半左右。

斜撑为小偏心受压构件。根据对刚架拱的结构分析，在使用荷载阶段，斜撑截面不产生拉应力，但当墩、台发生不均匀沉降时，斜撑底部截面产生负弯矩，即使较小的不均匀下沉，也会在此区段产生较大的截面混凝土拉应力。此外，温度下降时也容易产生斜撑底部区段截面负弯矩。

3.3.12 桁架拱杆件混凝土裂缝

上弦杆底面或侧面横向开裂或下挠过大，斜杆开裂，下弦杆及腹杆沿杆长度方向出现多条裂缝或混凝土局部压碎。

对于大跨径的钢筋混凝土及预应力混凝土桁架拱片，拱片上弦杆裂缝主要是截面配筋不足造成的。受拉斜腹杆开裂说明拉力过大。下弦杆及沿直腹杆沿杆长方向出现多条裂缝或混凝土局部压碎，主要是杆件截面尺寸偏小，若出现沿杆长方向的裂缝，是由杆件的长细比过大或桁架拱片变形较大引起的偏心弯矩所致。

3.3.13 微弯板裂缝

微弯板裂缝通常发生在板厚最薄弱部位或接缝处。微弯板在板底中心截面附近相对薄易出现裂缝，尤其当微弯板跨径较大时，有时会出现通长裂缝（图3-3-4）

图3-3-4 微弯板裂缝

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图2-5-6 第二类箱梁腹板竖向裂缝

（2）病害原因

箱梁腹板竖向裂缝是在箱梁施工中由于措施不当引起的，其裂缝宽度会随一年四季的大气温度变化而变化，裂缝宽度一般较大。

混凝土温度收缩裂缝的分布具有“再从中部开裂”的规律性。构件混凝土温度收缩拉应力理论上构件跨中截面最大，当大于混凝土抗拉强度时在构件跨中出现第一条裂缝，整个梁分成两块。当拉应力仍然超过混凝土抗拉强度时，在各自的跨中出现第二批裂缝，直至跨中拉应力小于混凝土抗拉强度，此时裂缝的开展才稳定（图2-5-7）。

图2-5-7 温度收缩裂缝分布示意图

第一类箱梁腹板竖向裂缝原因为：支架现浇箱梁，若支架底模板强度、刚度均满足要

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求，现浇连续箱梁可看作是与模板紧密接触且支撑在底模板上的长梁。当混凝土长梁产生温度收缩或其他原因的收缩变形时，箱梁底板表面及下部混凝土收到约束在箱梁内出现拉应力，当拉应力大于混凝土抗拉强度时会产生垂直于拉应力方向的裂缝。现浇箱梁混凝土后底模板保留的时间越长，模板表面摩擦系数越大，出现底模板阻止混凝土收缩而引起的箱梁底板横向及腹板竖向裂缝的概率越高。

第二类腹板竖向裂缝通常发生在混凝土分层浇筑施工不当的情况下，箱梁横截面分层浇筑混凝土，依截面高度情况，一般分两次或三次，首先浇筑箱梁底板及部分腹板混凝土，然后在第二次浇筑腹板混凝土。若第二次浇筑腹板混凝土与第一次浇筑的时间间隔较长，则新浇混凝土由于水化热作用使其温度升高，在硬化过程中，新浇混凝土的温度逐渐降低，产生混凝土收缩，收缩变形受旧混凝土的约束，内部产生拉应力，当拉应力大于混凝土抗拉强度时会产生垂直于拉应力方向的裂缝。

（3）病害影响

这种裂缝对箱梁的结构使用性能影响不大，但会影响箱梁的耐久性。

2.5.4 箱梁底板横向裂缝

（1）病害特征

在箱梁底部表面，沿箱梁宽度方向上的裂缝，可分为三类：

第一类，主要发生在钢筋混凝土连续箱梁的跨中区段，常常伴有腹板的竖向裂缝。

图2-5-8 第一类箱梁底板横向裂缝

第二类，主要出现在节段施工的预应力混凝土连续箱梁的相邻节段之间的接缝附近。

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图2-5-9 第二类箱梁底板横向裂缝

第三类，出现在后张法预应力混凝土连续箱梁底板齿块后方区域，往往伴有腹板斜裂缝。

图2-5-10 第三类箱梁底板横向裂缝

（2）病害原因 第一类裂缝产生原因：

① 支架现浇钢筋混凝土连续箱梁底板横向裂缝主要是由荷载作用引起的，为使用阶段荷载正弯矩效应引起的。

② 混凝土温度收缩变形受到约束并且施工对策不当也是导致箱梁横向裂缝的原因。支架现浇箱梁，若支架底模板强度、刚度均满足要求，现浇连续箱梁可看作是与模板紧密接触且支撑在底模板上的长梁。当混凝土长梁产生温度收缩或其他原因的收缩变形时，箱梁底板表面及下步混凝土收到约束在箱梁内出现拉应力，当拉应力大于混凝土抗拉强度时会产生垂直于拉应力方向的裂缝。现浇箱梁混凝土后底模板保留的时间越长，模板表面摩擦系数越大，出现底模板阻止混凝土收缩而引起的箱梁底板横向裂缝的概率越高。

第二类裂缝产生的原因：

对于节段施工的预应力混凝土连续箱梁，在节段接缝处的纵向预应力钢束的孔道应布置在规定的位置，特别是金属波纹管应可靠固定，孔道线形应平顺。

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若使用柔性金属波纹管且定位措施不当（支撑垫石或定位钢筋的数量不足），或浇筑的混凝土和行人重量导致波纹管下挠，造成管道在接缝处有折角或尖弯点（图2-5-11），折角或尖弯点除增加预应力钢束预应力摩阻损失外，在预应力钢束的径向力作用下还可能引起底板的横向裂缝，甚至局部混凝土剥落，这种裂缝也成为管道不直引起的裂缝。

图2-5-11 预应力管道不直的影响

第三类裂缝产生的原因：

是由锚固于底板齿块的预应力钢束的预应力作用和齿块后非预应力钢筋数量配置不足等因素共同造成的。锚固于底板齿块的预应力钢束张拉后（图2-5-12)，齿块前方混凝土受压（NC1），齿块后方混凝土受拉（NC2），Npe为作用在齿块端面的预加力。

图2-5-12 混凝土齿块和箱梁底板混凝土隔离体受力示意图

当齿块上锚固有较多的预应力钢束，加之钢束线形在齿块内部平顺，均可在混凝土齿块后底板产生较大的拉应力。若设计中此部位的非预应力钢筋配置不足，会产生齿块后底板横向裂缝，并向腹板扩展。当齿块的背面靠近箱梁节段的接缝，就会在接缝处出现横向裂缝（图2-5-13）。

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图2-5-13 锚固后面节段接缝处的裂缝

（3）病害影响

现浇钢筋混凝土连续箱梁底板横向裂缝的出现属于正常受力裂缝，但若箱梁内有积水且沿裂缝渗出，则对箱梁的耐久性有较大影响。

第二类预应力混凝土箱梁节段接缝附近的底板裂缝，是由于波纹管走形引起的，对箱梁结构受力影响不大。

预应力混凝土箱梁齿块后的底板横向裂缝属于预加力作用产生的受力裂缝，初期发展很快，且裂缝宽度较大，对结构受力有一定影响。

2.5.5 箱梁底板纵向裂缝

（1）病害特征

在混凝土箱梁底板下表面出现沿梁长方向的纵向裂缝，长短不一，一般出现在混凝土箱梁的正弯矩作用区段，在箱梁底板齿块附近也会出现纵向裂缝（图2-5-14）。

图2-5-14 箱梁底板纵向裂缝

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图2-5-15 合拢段箱梁底板纵向裂缝

图2-5-16 合拢段箱梁底板纵向裂缝

2）病害原因

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（

图2-5-17 箱梁底板受力示意图

① 悬臂节段施工的变高度连续箱梁，在正弯矩作用区段设置箱梁底板预应力钢束，因底板在竖平面内是曲线，故底板预应力钢束也呈曲线布置（图2-5-17a）。现取箱梁底板预应力钢束作用下底板混凝土的隔离体，长度为l1，在钢束预拉力F作用下，在底板孔道下部作用有向下的径向荷载qpe?FR（图2-5-17b），其中R为曲率半径。

由图2-5-17c可见，底板预应力钢束张拉时，由于底板曲线形的预应力钢束对底板混凝土产生向下的径向荷载作用，同时还有混凝土底板恒载向下的径向荷载以及混凝土的纵向压应力在底板产生的径向荷载qN?NR（图2-5-17d），这些荷载必须由底板的横向弯曲来抵抗。当底板的预应力钢束数量大，特别是节段施工中，孔道实际偏位造成预应力钢束的局部尖弯，都可能引起底板的纵向开裂。

同时，也可能引起底板与腹板角隅处腹板的水平纵向裂缝。

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图2-5-18 曲线形底板预应力筋引起的裂缝

② 单箱多室的宽混凝土箱梁，在中腹板的位置上出现底板纵向裂缝。产生的原因是箱梁底板的横向刚度不足，同时可能在单箱多室箱梁的计算中按箱梁截面刚性和横向不变形假定进行截面各腹板的荷载分配（图2-5-19a），而实际上这种假设是不成立的，在中心荷载作用下，顶板和底板产生横向变形，中间腹板的位移比边腹板大（图2-5-19b），可能使底板在中腹板位置附近产生纵向裂缝。

图2-5-19 单箱双室的横向刚度

宽混凝土箱梁底板混凝土纵向裂缝产生的另一个原因是设计上没有进行箱梁横向受力计算，底板横向受力钢筋配置不足。

③ 箱梁底板的预应力钢束锚固在如图2-5-20a所示位置的齿板上时，在预加力作用下，会产生图2-5-20b所示的箱梁底板上的纵向裂缝，裂缝形态上呈八字形或略外斜的纵向裂缝。

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图2-5-20 锚固处裂缝

④ 由预应力钢束管道不直引起的底板纵向裂缝，这种情况除引起箱梁底板横向裂缝外，还会引起节段施工箱梁接缝附近底板纵向裂缝。节段接缝处管道有折角和尖弯点，张拉预应力钢束后，预应力钢束由偏差位置向下移动，使非预应力钢筋变形，产生箱梁底板表面裂缝甚至混凝土剥离。

图2-5-21 预应力钢束孔道不直的影响

（3）病害影响

预应力混凝土箱梁出现底板上的纵向裂缝对箱梁受力特性有一定的影响，主要是混凝土箱梁在横向的抗弯刚度与抗扭刚度下降。箱梁合拢段的底板表面纵向裂缝出现，其后果是底板混凝土分层、剥离崩坏，对桥梁结构安全性造成威胁。

2.5.6 箱梁顶板纵向裂缝

（1）病害特征

混凝土箱梁顶板下表面沿箱梁跨径方向的纵向裂缝的宽度较小，断断续续延伸。 箱梁顶板表面纵向裂缝一般有两种情况：

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一种是纵向裂缝延伸较长，往往在箱梁的跨中区段和接近支座部位箱梁区段（图2-5-22b）。

另一种出现在节段悬臂浇筑混凝土箱梁的节段界限之间，纵向裂缝起始于节段接缝处，平行有1～3条，延伸不超过另一节段接缝图（2-5-22c）。

图2-5-22 混凝土箱梁顶板纵向裂缝

（2）病害原因

① 图2-5-22b所示箱梁顶板纵向裂缝一是由于日照辐射作用，即温度梯度的作用而产生的，特别是在连续梁的跨中区域；另一个原因是箱梁顶板宽度较大，横向配筋或实际横向预应力不足，在车辆荷载作用下产生的裂缝。

② 图2-5-22c所示箱梁顶板纵向裂缝是节段悬臂浇筑混凝土时，未采取适当措施而有新旧混凝土之间温度收缩产生的。新浇筑节段混凝土的温度收缩受到了已建混凝土箱梁的约束，沿节段接缝处产生纵向裂缝，纵向裂缝一般不会超出本节段。这种纵向裂缝不仅

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仅在节段顶板产生，而且会在节段箱梁腹板产生，这时称为箱梁腹板的水平裂缝。

③ 若图2-5-22所示箱梁顶板底面有沿预应力钢束方向，且在节段接缝附近的纵向裂缝，则可能是由于预应力钢束局部弯曲引起的裂缝。

（3）病害影响

箱梁顶板混凝土纵向裂缝，确为箱梁横向受力产生的裂缝，则对箱梁的结构使用有较大影响。箱梁顶板混凝土纵向裂缝，若纵向裂缝贯穿顶板厚度（可由纵向裂缝处是否有渗水痕迹判断），则对混凝土箱梁耐久性有影响。

2.5.7 箱梁翼板横向裂缝

（1）病害特征

混凝土箱梁翼板下表面垂直于桥梁轴线方向的裂缝（图2-5-23），数条裂缝之间有一定间距，大致平行，裂缝起始于翼板与腹板交界处，向翼板端部方向延伸，有的甚至达到翼板端面。这种裂缝多见于钢筋混凝土和预应力混凝土连续箱梁墩顶位置的区段。

图2-5-23 混凝土箱梁翼板横向裂缝

（2）病害原因

① 若连续箱梁墩顶位置区段出现翼板横向裂缝，而跨中区段没有裂缝出现，且箱梁沿高度方向分2～3次现浇混凝土时，翼板裂缝可能是混凝土浇筑施工时产生的，是收缩裂缝。

若箱梁截面沿高度方向分两次浇筑混凝土：第一次浇筑底板和腹板混凝土，第二次浇筑顶板混凝土，施工交界面一般在翼板和顶板与腹板的交界处（图2-5-24a），墩顶处设置的横隔梁也会在第一次浇筑混凝土（图2-5-24b）。就已浇筑硬化的底板、腹板和横隔梁而言，第二次浇筑的顶板和翼板混凝土为新混凝土，新混凝土硬化收缩受到第一次已硬化的

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混凝土的约束，翼板混凝土特别受到厚度较大的横隔梁的约束，产生翼板横向裂缝。跨中区段不设置或很少设置横隔梁，则约束作用减弱很多，故很少出现翼板裂缝。

图2-5-24 混凝土截面沿顺序分次浇筑混凝土

② 混凝土连续箱梁在跨中区段和墩顶区段均有翼板裂缝出现时，除可能是①的原因外，也可能是设计时未考虑箱梁剪力滞的影响，应结合设计图纸复核计算确定。

③ 翼板下层的分布钢筋配置不足。

2.5.8 齿板裂缝

（1）病害特征

混凝土齿板表面沿预应力钢束长度方向的裂缝，如图2-5-25所示的裂缝①；在齿板和顶板（底板）交界部位表面出现的横向裂缝，如图2-5-25所示的裂缝②。

图2-5-25 混凝土齿板表面裂缝

（2）病害原因

预应力混凝土连续箱梁纵向预应力钢束往往需要由箱梁腹板、底板或顶板伸出并进入齿板，预应力钢束张拉后锚固在齿板后端。

进入齿板的预应力钢束，一般采用曲线形或弯起段曲线接直线，以使齿板混凝土承受曲线预应力钢束作用的均匀径向压力（图2-5-26a），并合理的布置齿板内的钢筋（箍筋）

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A1、A2和A3协助受力（图2-5-26c）。

图2-5-26 预应力钢束作用下的齿板

在施工中若工艺控制不当，预应力钢束做成具有弯折角的折线形（图2-5-26b），施加预应力后，在齿板与底板（顶板）交界处就会产生如图2-5-26b所示的集中力而不是径向力，在齿板与底板（顶板）交界处会产生横向裂缝②或混凝土剥离。

当齿板内箍筋A1、A2和A3布置不合理或数量不足、曲线预应力钢束曲线半径过小，会产生齿板表面裂缝①。

2.6 钢筋锈蚀与锈蚀裂缝

2.6.1 普通钢筋的锈蚀及锈蚀裂缝

（1）病害特征

钢筋严重锈蚀最早可见的征兆就是钢筋所在位置的混凝土表面出现与钢筋平行的裂缝（图2-6-1），以及混凝土保护层剥落，使钢筋完全外露（图2-6-2）。

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图2-6-1 构件表面的钢筋锈蚀裂缝

图2-6-2 构件表面混凝土剥落、钢筋锈蚀外露

钢筋锈蚀裂缝也会在混凝土构件厚度范围内从一根钢筋向另一根钢筋延伸（图2-6-3）。

图2-6-3 锈蚀裂缝在构件厚度范围内各钢筋之间延伸

在钢筋混凝土和预应力混凝土构件中，只要普通钢筋锈蚀就会产生沿钢筋方向的锈蚀裂缝或混凝土剥落。

（2）病害原因

混凝土中钢筋的锈蚀一般为电化学锈蚀。二氧化碳和氯离子对混凝土本身并没有严重破坏作用，但这两种物质都是混凝土中钢筋钝化膜破坏的最重要又经常遇到的环境介质。混凝土中钢筋锈蚀原因主要有两种，即混凝土碳化和氯离子侵入。

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（3）病害影响

钢筋锈蚀及锈蚀裂缝是混凝土结构影响非常大的病害。钢筋锈蚀导致锈蚀裂缝的产生或混凝土剥落，而锈蚀裂缝或混凝土剥落又加快了钢筋锈蚀的发展。钢筋锈蚀导致钢筋受拉面积减小，同时又引起钢筋和混凝土之间粘结力的减少甚至丧失，这些都造成桥梁结构承载能力的严重下降。

2.6.2 预应力钢筋的腐蚀

（1）病害特征

预应力钢筋腐蚀一般有以下三种形态： ① 均匀腐蚀（锈蚀）

其特征是腐蚀（锈蚀）分布于预应力钢筋整个表面，并以相同的速度使预应力钢筋的截面减小，均匀腐蚀（锈蚀）是一种大气腐蚀，即预应力钢筋暴露在大气潮湿环境中发生的锈蚀。

② 局部腐蚀

其特征是预应力钢筋表面上各部分的腐蚀程度存在明显差异，特别是一小部分表面区域的腐蚀速度和腐蚀梯度远大于整个表面腐蚀的平均值。

③ 应力腐蚀

钢筋的应力腐蚀是指钢筋在拉伸应力和腐蚀环境介质共同作用下产生的钢筋腐蚀现象。

预应力钢筋是否腐蚀及腐蚀程度在构件混凝土表面的迹象很难显现，特别是后张法预应力混凝土构件，需将现场检查、仪器检测和取样检测等综合分析才能判定。目前工程上发现确实存在预应力钢筋锈蚀而反映出来的构件外观现象为沿预应力钢筋长度方向的裂缝和构件接缝混凝土不良及渗水。

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图2-6-4 预应力钢筋腐蚀

（2）病害原因

均匀腐蚀（锈蚀）主要是由混凝土碳化和氯离子侵入引起的；引起预应力钢筋局部锈蚀最严重的侵蚀介质是由海水、含盐空气或盐雾飞溅到混凝土构件表面上的氯化物。

预应力混凝土桥梁构件往往会存在不可避免的接缝。例如悬臂现浇预应力混凝土箱梁节段之间的接缝，先张法预应力混凝土空心板和后张法预应力混凝土梁的封端混凝土与预制梁（板）体之间接缝等，在这些接缝处有预应力钢束（及金属波纹管）穿过或预应力钢束末端（及锚具）存在，若接缝处混凝土质量不良及渗水，成为水和氯化物穿透的进口，则会引起预应力钢束（及金属波纹管、锚头等）腐蚀。图2-6-5为氯化物通过接缝引起预应力钢筋腐蚀示意图。

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图2-6-5 氯化物通过接缝引起预应力钢筋腐蚀示意图

（3）病害影响

预应力钢筋腐蚀对桥梁结构性能及安全性危害巨大。在一般的情况下，预应力钢筋的腐蚀发生率是非常低的。但是，若在预应力混凝土桥梁的设计、施工及养护中存在某种根本性的错误或疏忽，仍会造成预应力钢筋的腐蚀并且会发展。在大多数情况下，预应力钢筋腐蚀发展具有时间的潜伏性，在最严重的时候，会在没有任何预兆的情况下发生预应力钢筋断裂，进而造成构件突然破坏。

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3 拱桥

3.1 圬工拱桥

3.1.1 拱上建筑侧墙与主拱圈拱背脱离

圬工砌筑的拱上建筑侧墙与砌体主拱圈拱背之间出现局部通缝，一般出现在主拱的跨中区段，见图3-1-1，多出现在拱上建筑采用砖或石砌体，而拱肋为混凝土结构的情况中。

图3-1-1 拱上建筑侧墙与主拱圈拱背脱离

产生原因是墩台基础之间不均匀下沉、基础较大水平位移和拱桥上部结构破坏，以及砌筑施工方法不合理，拱上建筑侧墙砌体与主拱圈连接部位措施不到位造成的。

拱上侧墙与主拱圈脱离导致拱桥上部结构整体性破坏，同时墩台较大水平位移和不均匀沉降造成主拱圈受力不利。

3.1.2 主拱圈表面风化

主拱圈块料表面呈粉状并伴有白色（灰色）屑状覆盖层的表面风化剥落，特别是砖砌拱圈，呈鳞片层状剥落。

砌体块料和砂浆质量差，同时受到腐蚀性砌体和水的侵蚀会引起这种病害。

3.1.3 主拱圈砌体砂浆脱落

主拱圈砌缝砂浆脱落，块材之间形成空隙。 产生原因为：

① 砌缝和砂浆的施工质量差；

② 温度变化或车辆作用时主拱圈与拱上建筑变形不协调； ③ 砌缝砂浆不均匀，造成局部受力不匀。

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3.1.4 拱上建筑侧墙外倾

拱上建筑侧墙局部向外鼓胀变形，甚至部分侧墙向外倾斜。当拱上建筑采用圬工结构时，往往出现块材间裂缝。

主要是由于砌筑质量差，侧墙横向稳定性不够，在侧墙内填料土压力作用下形成外鼓；或拱上建筑填料内部积水膨胀，挤压侧墙外移。

该病害直接造成侧墙本身的破坏并可能牵连桥面系的破坏，降低行车安全性。

3.1.5 桥台向路基方向水平位移

桥台与台前锥坡之间有明显脱离，且实际跨径长度大于竣工时的长度。

施工时桥台台后填土压实度未达到设计要求或桥台抗滑能力不足均可能引起该种病害。

桥台向路基方向水平位移对主拱圈受力有较大影响，造成拱顶和拱脚开裂，拱顶下沉等病害。

3.1.6 主拱圈拱顶下沉

主拱圈跨中区段有明显下挠，在桥面上可观察到在跨中区段桥面下凹，或在下雨后跨中区段桥面积水。

图3-1-2 拱上建筑侧墙与主拱圈拱背脱离

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产生原因为：

① 桥台向路基方向的水平位移引起主拱圈拱顶下沉；

② 支架施工时拱架刚度不足，当砌筑块材主拱圈未形成整体强度前，随着拱架的变形而发生不可恢复的下挠；

③ 施工时，未考虑支架压缩变形而未设主拱圈预拱度或预拱度值偏小。

3.1.7 主拱圈渗水

主拱圈下表面块材之间砂浆或块材裂纹中渗透流水。

对于实腹式圬工拱桥和空腹式圬工拱桥主拱圈实腹段，主拱圈与桥面之间的拱上填料密实度不足或拱上未设置防水层与排水系统，致使桥面水由桥面铺装裂缝、桥面铺装与人行道衔接处进入拱上填料，而后从主拱圈块材之间或块材裂纹处流出。

3.1.8 主拱圈拱顶竖向裂缝

分布在拱顶区段，较常见的是砌缝的通缝且由主拱圈下缘沿高度方向向上扩展，有时相应于拱顶，拱脚位置也有竖向裂缝产生，拱脚区段竖向裂缝由主拱圈上缘沿高度方向向下延伸。

该病害是由墩台不均匀沉降或桥台向路堤方向滑动或转动，主拱圈砌体截面抗拉强度不足引起的。

3.1.9 主拱圈沿跨径方向纵向裂缝

主拱圈（板拱）或腹拱圈出现纵向裂缝，常伴有墩、台帽或帽梁纵向裂缝，见图3-1-2。

图3-1-3 主拱圈或腹拱圈纵向裂缝

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此类裂缝常见于较宽的圬工板拱主拱圈，若裂缝大致居中，可能是墩、台基础沿桥梁宽度方向不均匀沉降引起的；若在板拱一侧开裂，可能是车辆偏载作用下主拱圈受力变形较大引起的。

此外，少部分圬工拱桥主拱圈外侧采用料石砌筑，砌缝严密，而主拱圈内采用片石砌筑，砌缝宽窄不一，由于两种砌体受力变形的差异，也会沿料石和片石砌筑的交界处出现纵向裂缝，一般情况下，这种裂缝的较长。

3.1.10 砌体块件之间的裂缝

砌体出现环形裂缝或表层无规则的块件之间的裂缝。

主要是由于砂浆强度低或砌筑时砂浆不饱满所引起的，此外，还与施工时的砌筑顺序，支架变形和砌缝处理的工艺相关。

3.1.11 腹拱裂缝

空腹式拱上建筑靠近墩台的边腹拱拱顶部位开裂，裂缝在腹拱圈底面沿桥梁横向延伸，在侧面向侧墙延伸（图3-1-4），少数情况下，靠近跨中的边腹拱拱脚处也会开裂，裂缝沿侧墙向上发展。

图3-1-4 腹拱裂缝

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图3-1-5 腹拱圈裂缝

靠近墩台的边腹拱圈的一端拱脚直接支撑在墩台上，另一端支撑在与主拱圈相接的墙式（柱式）腹拱墩顶的台帽（盖梁）上，在大气温度变化幅度较大时，主拱圈变形使得腹拱圈的拱脚发生一定的位移，这时腹拱圈拱顶区段受到较大的正弯矩作用，导致开裂。同时在腹拱圈拱脚受到负弯矩作用，也会开裂。

3.2 双曲拱桥

3.2.1 拱肋间横系梁开裂混凝土剥落

钢筋混凝土横系梁开裂，甚至混凝土剥落，部分或全部露出内部钢筋。如图3-2-1。

图3-2-1 拱肋间横系梁混凝土剥落

早起修建的中小跨径双曲拱桥拱肋间横系梁的尺寸一般较小，抗拉强度和刚度也较弱，在外荷载作用下，拱肋产生较大的变形和内力，导致横系梁开裂，发展至横系梁跨中混凝土剥落。各拱肋的受力与变形不均匀，会加剧病害的发展。

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钢筋混凝土横系梁开裂，混凝土剥落，会进一步导致拱波和拱板开裂，同时降低主拱圈的整体性。

3.2.2 拱波砌缝砂浆剥落

拱波间砂浆（灰浆）沿砌缝剥落。在拱波安装施工时砂浆砌筑不密实，或砌筑砂浆前未对预制拱波混凝土润湿所引起的。

3.2.3 拱波与拱肋间砌缝不密实

拱波与拱肋间砌缝水泥砂浆不饱满或脱落，是由于施工中未设置专门的拱肋和拱波组合构造，拱肋与拱波连接处座浆不饱满引起的。

3.2.4 主拱圈拱脚水平位移

在自重及车辆荷载作用下，主拱圈拱脚将产生水平推力，当桥台及基础形式、构造设计及施工不当时，往往容易引起墩台超过正常设计要求的水平位移。

由于主拱圈拱脚位移较大，主要是桥台向河岸方向的较大水平位移会引起主拱圈下沉、拱肋混凝土开裂、拱肋与拱波分离、侧墙与拱肋分离、拱上建筑的空腹小拱开裂或立柱严重裂缝等损坏现象，并且严重影响主拱圈的结构安全性。

3.2.5 拱肋跨中区段径向裂缝

（1）病害特征

主拱圈拱肋在跨中区段出现垂直于拱轴线方向的裂缝，一般由拱肋下缘向上延伸发展。见图3-2-2。

图3-2-2 拱肋跨中区段径向裂缝

部分情况下，还伴有拱肋拱脚区段的混凝土径向裂缝，见图3-2-3。

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（2）病害原因

① 拱肋截面设计尺寸偏小，截面受力钢筋配筋率偏低或不足，在自重及车辆荷载作用下，主拱圈跨中区段正弯矩较大，导致拱肋跨中区段混凝土开裂。

② 拱脚（桥台）可能发生了过大的水平位移，使主拱圈跨中区段截面正弯矩大大增加。

③ 拱肋之间受力不均匀，单肋受力过大。

④ 个别情况下，是在施工过程中，由于拱肋安装工艺不当造成的。 ⑤ 桥梁通行的车辆荷载严重超过设计荷载标准。

⑥ 空腹式拱上建筑的双曲拱桥在拱顶区段采用实腹段，由于拱顶实腹段拱圈的下缘是暴露在大气中的，而拱背有拱上建筑填料覆盖，在大气骤变温差作用下，会加剧拱顶截面下边缘的开裂现象。

（3）病害影响

当仅存在拱肋跨中区段的径向裂缝且裂缝最大宽度在0.2mm以下时，对结构受力的安全性影响不大；但若同时存在拱波和拱肋间的裂缝（又称环向缝）或拱脚明显的水平位移，则会对主拱圈的结构受力危害很大。

3.2.6 拱肋拱脚区段径向裂缝

拱肋拱脚区段的混凝土径向裂缝（拱背不设锚入台座钢筋的双曲拱，拱背径向缝往往出现在拱脚截面，即与台座的接触面上），又称为拱背径向缝。见图3-2-3。

图3-2-3 拱脚区段径向裂缝

该裂缝是由于拱脚（桥台）发生较大水平位移而产生的。

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3.2.7 拱波沿跨径方向裂缝

（1）病害特征

拱波顶部沿跨径方向的裂缝，又称“波顶纵缝”。较多的出现在主拱圈顶部（跨中截面）附近并延伸，也可能出现在主拱圈拱脚截面附近，见图3-2-4。

图3-2-4 拱波沿跨径方向裂缝

（2）病害原因

① 拱波截面钢筋用量不足，配筋率偏低，在施工吊装时就已经开裂。

② 拱波上方混凝土现浇拱板较厚，拱板混凝土收缩较大，拱波顶处是主拱圈截面最薄弱的地方，故波顶产生沿跨径方向的裂缝。

③ 拱肋间横向联系较弱，荷载横向分布不均匀造成拱肋受力不均匀，而拱波是与拱肋连接在一起的，造成裂缝的产生。

④ 设计上主拱圈采用了过大的拱轴系数，拱顶区段非常平坦，易出现跨中区段的波顶纵缝。

（3）病害影响

这类裂缝使得由多肋组成的主拱圈整体性下降。同时在主拱圈的跨中区段，拱波和拱板上面直接是实腹段填料，水流可以直接由拱波沿跨径方向裂缝渗出，故影响结构的混凝土耐久性。

3.2.8 拱波与拱肋间裂缝

（1）病害特征

拱波与拱肋间平行于拱轴线的裂缝（图3-2-5），又称环向裂缝。环向裂缝分为法向拉应力环向缝和剪力环向缝。

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