王 罡 朱 力 曹明盛

(1.北京市地铁运营有限公司，北京 100044；2.北京市地铁运营有限公司地铁运营技术研发中心，北京 100044； 3.北京建筑大学，北京 100044)

城市桥梁运营通车后，受到车辆反复碾压等冲击作用及逐渐积累的自然因素影响，导致桥梁的日常运营遭受巨大考验，桥梁的耐久性降低，进而影响通车的安全性。针对桥梁运营展开相关的检测及状态评估工作已成为一项十分重要的工作[1]。

焦驰宇等[2]对北京市城市桥梁进行了调查分析，选用抗震性能评估方法中的能力需求比法，对9座典型桥梁进行了详细的抗震性能评估，得到了北京市城市桥梁抗震性能的现状。贾明哲[3]以吉林省境内长吉、长平、长营3条典型高速公路为研究对象进行实地调研、分析，对6种常用的桥梁上部结构加固方法进行了比较分析，并对加固后的桥梁结构进行整体和局部设计计算，以验证加固效果。高源等[4]通过统计分析对比国内外已有桥梁的现状及国内外已有桥梁评估理论及实用方法现状，提出国内需要认真研究桥梁评估理论，建立完整的评估体系，完善评估方法，以便解决桥梁建设中存在的各种困难和问题。仓盛等[5]以宁波为例，对市区及沿海桥梁进行耐久性调研，指出桥梁耐久性降低的主要原因是海水侵蚀、酸雨侵蚀、车辆超载以及水流、生物和船只撞击等，建议应从环境、材料、构件、结构四个层次统筹考虑来提高沿海桥梁的耐久性。李平，强志国，王啸林等[6-9]对公路桥梁检测与加固技术进行了研究，概括出公路桥梁检测的内容以及常见的公路桥梁结构加固方法。

以上学者均对桥梁检测方法及桥梁加固进行了研究，但是所调研的桥梁相对较少，针对性也比较单一。本文通过实地检测北京市三环上的所有桥梁，根据CJJ 99—2017城市桥梁养护技术规范中的城市桥梁技术状况评估方法，对所检测的桥梁进行打分评定，并具体分析了各结构出现缺陷和损伤的主要原因。

1 桥梁评价方法

常规定期检查以CJJ 99—2017城市桥梁养护技术规范中的城市桥梁技术状况评估方法为依据，对所检测的桥梁进行评定。其中按照在道路系统中的地位不同，城市桥梁分为五类，即Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类和Ⅴ类养护桥梁，养护的等级不同评价的标准也有一些差别。

桥梁技术状况的评定指标是桥梁状况指数BCI(Bridge Condition Index)，以表征桥梁结构的完好程度。桥梁状况指数BCI以桥梁损坏状况的检测为基础，采用分层加权法，对桥面系、上部结构和下部结构分别进行评估，再综合得出整个桥梁技术状况的评价结果，根据评定结果按照CJJ 99—2017城市桥梁养护技术标准中表1所示的标准评估。

2 桥梁概况及检测结果

为保证北京市市管桥梁的安全运营，提高设施服务水平，按照CJJ 99—2017城市桥梁养护技术规范及北京市城市道路养护中心2018年对城市桥梁的有关工作要求，对《2018年养护协议》中所属“三环路”的186座桥梁进行了常规定期检测。

桥梁检测结果如表1所示。

表1 桥梁完好状况评估标准

1)立交桥共计109座，其中未评定1座，完好状态等级优良率99.08%，合格率99.08%，无不合格级、D级和E级设施。

2)跨河桥共计14座，完好状态等级优良率92.86%，合格率100%，无不合格级、D级和E级设施。

3)天桥共计63座，其中未评定1座，完好状态等级优良率98.41%，合格率98.41%，无不合格级、D级和E级设施。具体评价分析结果分布如表2所示。

表2 桥梁完好状态等级按使用功能分类统计一览表

3 主要病害分析及相应加固措施

由以上检测结果可知三环路上桥梁基本处于优秀及良好状态，但这些桥梁均处于运营状态，不可避免的会产生各种轻微的桥梁病害。本节将所出现的病害进行总结和分析。

3.1 桥面系主要病害

立交桥、跨河桥主要病害为：桥面铺装横、纵向裂缝、网裂、坑槽、车辙及壅包；伸缩缝堵塞、混凝土保护带破损；排水口堵塞、排水管残缺脱落；护栏锈胀开裂；挂板锈胀、剥落露筋等病害。典型病害图见图1，图2。

人行天桥主要病害为：桥面铺装层零星剥落、开裂，止步砖缺失，踏步立面锈蚀，栏杆锈蚀等。

主要病害成因分析：对于桥面裂缝：桥面沥青铺装层、铰缝混凝土、混凝土桥面板和少量的铰缝钢筋将主梁连为整体共同受力，在设计时认为铰缝只传递剪力不承受弯矩，但是实际上梁体在主要承受纵向弯矩的同时，还要承担一定的横向弯矩，而这一横向弯矩主要靠铰缝顶面的沥青铺装层来承担，从而产生裂缝；并且高温施工也会导致温差拉应力而引起裂缝。对于伸缩缝保护带破损：施工时对伸缩缝施工工艺重视不够，未能严格按照施工标准和安装程序施工，致使锚固区开裂；伸缩缝两侧水泥混凝土与沥青混凝土铺装层结合不好，碾压不严实，也容易产生开裂。其他主要病害大多是由于材料退化与损伤导致桥面系功能性退化。

加固维修方式主要有：及时封闭桥面铺装层中出现的裂缝、对桥面铺装破损严重的进行铣刨重铺；更换中央分隔带、及时清理伸缩缝杂物及梁端垃圾(破损止水带及时更换)，确保梁体正常受力；及时清理堵塞的排水口，更换残缺的排水管。

3.2 上部结构主要病害

立交桥、跨河桥主要病害：三环路桥梁上部结构的主要病害形式为T梁底板纵、横向裂缝，腹板斜向裂缝、纵向裂缝、渗水侵蚀、锈胀开裂、混凝土剥离等；箱梁的翼板横向裂缝、露筋锈蚀、翼板纵向裂缝、腹板纵向裂缝、底板横向裂缝、底板纵向裂缝、混凝土剥离等；板梁板底裂缝等病害。湿接缝水侵泛碱、网状裂缝、表面涂层起皮、剥落露筋。

人行天桥主要病害为：混凝土梁体裂缝、锈胀开裂、混凝土剥落，钢梁体锈蚀等病害。典型病害图见图3,图4。

已检测的桥梁虽然上部结构出现多种形式的病害但基本为表观病害，结构病害很少，不影响桥梁的安全性。

病害原因：

1)梁端混凝土斜向裂缝系梁端主拉应力与温度应力共同作用结果。

2)从梁体腹板纵向裂缝的部位及走向分析，裂缝沿预应力钢束走向，产生的原因：一是保护层较薄，二是预应力钢束张拉过程中产生的侧向力。

3)桥梁混凝土缺陷或破损的病害表现为锈胀开裂、水侵露骨、局部露筋等。此类病害多发生在桥梁渗漏水区域，水侵蚀混凝土内部导致钢筋锈蚀，进而发展为保护层混凝土胀裂，影响混凝土构件耐久性。

4)通道桥闭合框架顶板梁板底产生纵向裂缝主要原因是：板梁的宽跨比较大时属双向板，表现为板梁横向弯矩较大的双向板的受力特性，板梁横向弯矩过大是导致纵向裂缝的直接原因。

5)横隔板连接部位破损开裂等病害主要原因是桥梁横向受力引起，病害的出现将导致车辆荷载沿横向传递能力减弱，最终导致单梁受力问题的出现，因此，应尽快对横隔梁破损问题加以修复。

6)钢梁的锈蚀主要是由于钢桥暴露在野外环境中，同时承受着交变载荷，极易受到周围环境的影响，与介质中的水分、盐分等发生化学及电化学作用。

加固维修方式主要有：

1)经检测梁体出现的裂缝实测值均在0.25 mm以下，属于非结构裂缝，因此可以用灌浆修补法，即将一定数量的粘结剂(一般为水泥砂浆或者环氧树脂浆液)灌入到裂缝中，防止钢筋锈蚀的水及其气体窜入到混凝土里面，进而提高桥梁工程的稳固性；

2)对于混凝土缺陷比较大的病害部位可以采用外包混凝土加固方法、钢板粘贴加固方法等对梁体进行加固；

3)对于锈蚀的钢梁多采用涂料防腐蚀涂装方法，一般多用喷砂喷丸除锈，钢构件表面必须露出金属的光泽，并且除去所有的锈迹和油污，现场施工的涂层可用手工除锈，再根据当地的实际情况选择不同的种类的涂装材料涂装。

3.3 下部结构主要病害

立交桥、跨河桥主要病害为：盖梁裂缝、锈胀开裂、混凝土破损、锈胀露筋、渗水侵蚀。桥台台身的主要病害形式为裂缝、网状裂缝、混凝土开裂、混凝土破损、剥落露筋、渗水侵蚀等；墩身表面多以温度收缩裂缝为主，裂缝局部成网状；盖梁的裂缝主要以侧面竖向裂缝和水平裂缝为主。三环路的支座形式多为板式橡胶支座，在此次检查中发现三环路桥梁的橡胶支座出现老化开裂、剪切变形、偏压、钢垫板锈蚀、滑移等病害。

人行天桥主要病害为：桥台混凝土剥落，盖梁锈胀开裂、墩身开裂，天桥支座脱空、支座移位、支座钢垫板锈蚀、支座变形。典型病害图片见图5,图6。

病害原因：

1)混凝土养护差、温度变化等原因引起桥台、墩柱表面不规则裂缝。

2)处于潮湿或有侵蚀介质环境中的混凝土，pH值会逐渐降低，钢筋表面钝化膜容易遭到破坏，导致钢筋锈蚀。对于裂缝等病害与上部结构的维修加固方法一致。

3)梁体及桥墩台混凝土渗水析白和锈蚀胀裂剥落是主要问题。主要原因是：桥面长期渗漏水对混凝土的侵蚀过程产生白色泛碱物。梁体混凝土保护层较薄、混凝土碳化及渗漏水影响引起钢筋锈蚀，最终导致混凝土胀裂。防治的根本方法是解决桥梁渗漏水问题。

4)桥梁支座病害。垫板锈蚀：支座钢垫板防腐、防锈质量不高，主要钢构件受雨、雾等浸蚀而锈蚀。垫石损坏：砂浆填充不密实且强度低，施工时碰撞等原因造成支座垫石破损。支座脱空：一般是因为施工控制不当造成，另外可能由于桥墩、台不均匀沉降等原因导致。剪切变形：包括支座施工时受力不均造成过大的剪切变形，周围温度的变化、混凝土的膨胀和压缩等引起的剪切变形，支座保护层厚度不足，内部钢板偏心，橡胶品质低劣造成的剪切变形。老化开裂：施工不当造成的老化开裂，支座自身的缺陷，周期荷载疲劳荷载作用以及附近的杂物限制了支座的正常变形。支座滑移：由于梁体的热胀冷缩，梁体与支座发生相对位移，经过长时间的积累，发生支座滑移现象。

对于支座老化严重、变形过大、开裂宽度超过1 mm或裂缝长度超过相应边长的25%的应进行更换；对于支座外鼓现象较严重(沿支座侧外鼓长度超过相应边长的10%)或钢板外露长度大于100 mm的应进行更换；对于支座出现剪切变形(剪切角度大于35°)或位置有较大偏移的应进行更换；对于支座有位移现象或有较大转角，转角超出设计值的(位移超过10 mm，或转角超过设计转角20%)应进行更换；对于支座脱空现象较严重的(支座承压面积小于50%)应进行更换；对于钢垫板修的支座应及时除锈刷漆；支座附近有杂物堆积的应及时清理。

4 结语

按照CJJ 99—2017城市桥梁养护技术标准对北京城区三环所有桥梁进行检查评估，经检测虽各个桥梁出现多种形式的病害但基本为表观病害，结构病害很少，不影响桥梁的安全性，因此绝大部分的桥梁只需日常保养或者保养小修，桥梁均处于安全运营状态。

本文对所检测桥梁的各种病害进行了分析，提出了相应的养护维修措施，可为评定桥梁的使用功能、制定养护计划提供可靠依据。为了使北京城区桥梁的安全性、耐久性保持在较高的水平，还需对正在运营的桥梁进行定期检测，以发现病害并进行及时修复。