前言：市政道路桥梁工程是城市基础设施的重要组成部分，它们承载着人们的出行和物资的运输。但是，随着时间的推移和外部环境的影响，桥梁工程也面临着各种病害问题，如裂缝、锈蚀、沉陷和疏散设施的损坏等。病害不仅影响桥梁的结构安全和使用寿命，还威胁行人和车辆的安全。因此，病害处理技术在市政道路桥梁工程中具有重要的意义。

1工程概况

某座桥梁为预应力混凝土连续刚构桥，采用双向结构形式，总跨度分为40m+70m+40m的组合。该桥梁的箱梁具有一定的几何参数，包括顶部宽度为9.0m，底部宽度为5.1m，箱梁中部支点距离为4.8m。桥梁的中跨段与边跨段在梁体高度上保持一致，均为2.25m，只有跨中部位存在一段10m的直线段，其余部分均为二次抛物线形状。桥梁施工采用C50混凝土。本文将以这座桥梁为案例，对其出现的病害问题以及治理技术进行探讨与分析。

2桥梁病害

在本桥梁工程项目的顶板张拉施工阶段，发现顶板底部与腹部之间存在纵向裂缝，裂缝的宽度在10～15cm之间。裂缝导致桥面上部渗水，水直接渗入顶板内部。经过现场观察，我们确定裂缝主要出现在前后段交汇的位置，距离相交点大约6～10cm处，裂缝的长度约为120cm，其中一些已经扩展到20cm。为确保桥梁工程结构质量合格，避免对后续施工工作造成不利影响，有必要对病害进行治理。在进行病害治理工作之前，我们需要加强对裂缝的动态监测，以掌握裂缝状况的变化。为避免结构出现严重的裂缝问题，对顶板张拉时的裂缝部位进行横向应变的动态监测。在监测过程中，在顶板的下部贴附应变片，并使用UCAM和YJ-26应变仪来完成监测任务。

3腐蚀病害

3.1腐蚀机制

腐蚀是本桥梁工程中一种常见的病害，其发生机制涉及多种因素，主要包括电化学和化学两方面。电化学腐蚀是一种通过金属表面与外部介质之间的电流和离子交换引起的腐蚀形式。当金属表面出现微小缺陷时，形成了阳极和阴极区域。在阳极区，金属氧化成阳离子，而在阴极区，氧还原为水。这一电流和离子交换的过程导致金属表面逐渐失去原有的金属质量，形成腐蚀。化学腐蚀是一种通过外部介质中的化学物质直接侵蚀金属表面的过程。例如，在潮湿的海洋环境中，氯离子是一种常见的腐蚀介质。氯离子能够与金属表面形成氧化膜，阻止氧的进一步侵蚀，但与此同时也导致了氯化物离子的聚集，形成更为侵蚀性的物质，加速金属的腐蚀速度。在工业大气污染环境中，硫化物和酸雨等因素也可能引发化学腐蚀。

3.2材料特性与腐蚀关系

材料的特性直接影响了腐蚀的发生和发展。金属的化学成分和晶体结构决定了其在特定环境中的腐蚀抵抗能力。为深入研究材料特性与腐蚀关系，研究选取了不同材料在具有氯化钠（NaCl）的海洋环境中的腐蚀速率数据。这些数据通过定期浸泡试样并测量其重量损失来获得。所选材料包括304不锈钢、铝合金（Al-6061）、碳钢（ASTMA36）和铜（Cu）。

表1材料特性与腐蚀关系

通过数据可以看出304不锈钢的腐蚀速率最低，仅为0.005mm/年，表明其在海洋环境中具有优异的抗腐蚀性能。相比之下，碳钢的腐蚀速率最高，达到0.1mm/年，显示其在海洋环境中容易受到腐蚀侵蚀。铝合金和铜的腐蚀速率相对较低，分别为0.02mm/年和0.03mm/年，这表明它们在海洋环境中的抗腐蚀性能相对较好，但仍然不及304不锈钢。铝合金的抗腐蚀性能明显优于碳钢，而铜的表现介于304不锈钢和碳钢之间。因此，通过这些实验数据的对比分析，可以得出不同材料的抗腐蚀性能差异较大，其中304不锈钢在海洋环境中表现出色，而碳钢则相对较为脆弱。

4病害产生原因

①主要原因。通过施加预应力的方式，可以消除混凝土结构在受到荷载作用时产生的拉应力，从而确保混凝土结构在最大荷载下保持完整性，不会发生裂缝，一直处于弹性状态。该设计方案旨在使混凝土结构在最大荷载条件下的拉应力为零，从而确保截面正应力不会产生拉应力，这是全预应力的典型形式。但是，在设计和施工过程中，虽然这种抗裂性符合技术标准，但实际上截面正应力不完全消除拉应力，因此需要在施工过程中设置纵向预应力，通常是在顶板或腹板中布置预应力束。在这座桥梁项目的现场施工中，由于顶板钢束的锚固位置相同，导致在压浆之前会形成较大的预应力，且分布不均匀。此外，横向防崩钢筋的设置不符合标准，导致内部下缘产生较大的压应力，从而使顶板发生横向应变，导致结构出现横向劈裂变化，表面出现纵向接缝问题。另外，顶板设置的钢束的平弯半径较小，且跨中钢束在顶板上缘存在拉应力，导致横向应变超出极限参数值，最终导致钢束向外破裂，进而产生纵向裂缝。

②其他原因。在顶板钢束的设置环节，由于钢束分布较为密集，导致受力面积相对较小。考虑到该项目采用的是全预应力的结构形式，这种密集分布容易导致上拱问题，并在预应力施加后出现倾斜变化的情况。在方案设计中，为充分利用全预应力的优势，以满足现场的抗裂性能标准，采用一种策略，即在受到压应力作用后产生横向应变。但是，当横向应变超过系统所能承受的极限参数值时，就会导致纵向裂缝的出现，从而对整个桥梁的运行产生不良影响。这种纵向裂缝问题会对桥梁的结构完整性和安全性产生不良影响。因此，在桥梁工程中，需要综合考虑密集分布的顶板钢束和横向应变策略，以确保结构在使用过程中不会出现不利的倾斜或裂缝问题，同时保持其稳定性和安全性。

5市政道路桥梁工程中施工处理技术的应用策略

5.1裂缝处理技术

5.1.1超声波检测技术应用

超声波检测技术在本桥梁工程裂缝处理中的应用，为本桥梁工程提供了一种非侵入性的、高精度的检测手段。超声波能够穿透材料，检测到其中的内部缺陷和裂缝，实现对裂缝的精确定位。该技术基于超声波在不同材料中的传播速度差异，通过对反射和散射信号的分析，可以获取裂缝的深度、长度和方向等关键信息。超声波检测技术的高灵敏度使得即使是微小的裂缝也能够被准确探测，为裂缝的及早发现提供了有效手段。其具体装置如下图1所示。

图1超声波检测技术的装置图

超声波检测技术的应用流程包括：先通过传感器将超声波引入材料中，然后接收回波信号进行分析和处理。通过对回波信号的时延、振幅等参数的分析，可以生成裂缝的详细图像，提供了直观的裂缝检测结果。这种技术的优势在于其对不同材料和结构的适用性，可广泛应用于混凝土、金属和复合材料等各类桥梁结构的裂缝检测与定位。

5.1.2高性能聚合物修复材料

高性能聚合物修复材料作为一种先进的裂缝处理技术，通过其优异的粘附性、耐腐蚀性和抗压强度，为本桥梁工程结构的裂缝修复提供了可靠的解决方案。这类修复材料通常是由聚合物树脂和强化纤维等组成，具有出色的抗拉强度和耐久性。在应用中，高性能聚合物修复材料首先通过适当的工艺被填充至裂缝内，然后在固化过程中形成具有优异性能的修复层。修复层不仅填补了裂缝，还能够有效地传递和分散外部荷载，提高结构的整体强度。

5.2腐蚀处理技术

5.2.1阴极保护原理

阴极保护作为一种主动防腐技术，通过施加外电流使金属结构成为电化学反应中的阴极，从而减缓或阻止金属腐蚀的过程。阴极保护的基本原理是通过外加电流将金属表面的阳极反应逆转为阴极反应，从而实现金属表面的保护。在本桥梁工程结构中，一般采用无害的直流电源通过导电涂层或惰性阳极材料向结构表面供电，使得结构表面成为阴极，防止金属的腐蚀。阴极保护技术的具体应用过程包括：①确定阴极保护系统的设计方案，包括电流密度、阴极保护涂层的选择等。②在结构表面安装阳极和导电涂层，确保整个系统的有效性。最后，通过外部电源施加适当电流，使结构表面始终保持在阴极状态，从而防止金属腐蚀。

5.2.2涂层防护技术

涂层防护技术是一种passivation（钝化）方法，通过在金属表面形成一层保护性的涂层，阻止金属与外界介质的直接接触，从而减缓或防止金属的腐蚀。在本桥梁工程中，常用的涂层包括有机涂层、无机涂层和多层涂层等。而本桥梁工程常用的涂层防护技术如图2所示：

图2涂层防护技术原理图

有机涂层通常采用聚合物树脂为基础，通过其优异的附着性和耐腐蚀性，形成一层均匀的、连续的保护膜。这种涂层不仅能够有效防止氧气、水分等介质对金属的腐蚀，还具有一定的耐磨性和耐候性。然而，有机涂层的耐高温性能相对较差，适用范围受到一定限制。无机涂层则常采用氧化铝、氧化锌等无机物质，通过其对金属的保护作用来达到抗腐蚀的目的。这类涂层具有较好的耐高温性能，适用于一些特殊环境条件下的金属结构。然而，其涂层的成本相对较高。预测模型在变形修复中的作用体现在以下几个方面。通过对结构的全面建模，能够全面了解结构的受力状况，预测可能出现的变形和裂缝情况。模型可以通过仿真分析不同修复方案的效果，评估其对结构的影响，为选择最优修复方案提供科学依据。预测模型还能够帮助制定结构的定期检测和维护计划，以及进行风险评估，提高结构的安全性和可靠性。

5.3桥梁墩台混凝土裂纹的处理技术

首先，应当优选水泥品种，尽量选择一些水化热较低的水泥，这样能够大幅减少混凝土内部与外部之间温差，降低温度应力。一般情况下，用作桥梁墩台的水泥，多以P.042.5的普通硅酸盐水泥为主，这种水泥的水化热远远低于过去所使用的P.032.5R普通硅酸盐水泥。经过现场实测，这种水泥的比表面积在350m²/kg以下，水泥熟料中C3A的含量在8%以下。在配置混凝土时，应当准确掌控混凝土的配合比。砂细度模数应当控制在2.6-3之间，粉状物的含量不得超过20%。为了改善混凝土的和易性，通常需要向混凝土当中添加粉煤灰等掺料，掺料的添加量不得超过40%。表2以C30混凝土的配合比为例。

表2桥梁墩台C30混凝土配合比（kg/m3）

其次，在本桥梁工程的混凝土浇筑阶段，顶帽、托盘与墩身应当一次立模，浇筑顺序是以墩身为先，再浇筑托盘，最后浇筑顶帽。混凝土浇筑施工中，应当遵循分层浇筑原则，并逐层进行振捣，使墩台位置的混凝土能够始终保持均匀状态。需要注意的是，为了防止裂纹的产生，每层混凝土的浇筑厚度不得大于30cm，振捣时应当以泛浆作为振捣结束的标志，每一次的最大振捣时间应当在20s以下。

最后，在混凝土养生阶段，施工单位应当利用塑料薄膜对浇筑完成的混凝土进行覆盖处理。保温层主要分为内外两层，外层是不透水防雨布，内层通常使用棉被等保温效果好的设施。养生时间不得低于14d，保温层的拆除时间应当视内外温差而定，正常情况下，当内外温差在20℃以下时，方可将保温层撤除。

结束语：

概而言之，虽然道路桥梁的病害种类呈现出多样化特点，处理难度也越来越大，但是，随着施工工艺的不断优化，病害处理技术水平的不断提升，各种不同类型的病害对道路桥梁质量造成的影响程度也将越来越小。尤其在一些新技术、新工艺、新材料出现以后，应对和解决道路桥梁病害的方法策略越来越多。因此，施工单位应当积极借鉴先进的病害处理经验以及成功的病害处理案例，为人们的安全出行、平安出行保驾护航。

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