中交路橋科技是從事工程檢測(cè)監(jiān)測(cè)、城市安全監(jiān)測(cè)預(yù)警與評(píng)價(jià)、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團(tuán)企業(yè)。
橋梁作為跨越江河、湖泊、海洋和其他障礙物的重要基礎(chǔ)設(shè)施，其在設(shè)計(jì)和建設(shè)過(guò)程中需要特別關(guān)注水害問(wèn)題。相關(guān)研究表明，水毀已成為橋梁倒塌失效的首要因素，具有顯著的突發(fā)性、巨大的破壞性以及較高的隱蔽性。1989~2000年期間，美國(guó)共有503座橋梁倒塌，其中55%由水文災(zāi)害造成。據(jù)研究，橋梁倒塌年頻率可達(dá)1/5000，其中水文因素占比最高。有人統(tǒng)計(jì)了2007年至2015年期間中國(guó)倒塌的102座橋梁，發(fā)現(xiàn)因水文災(zāi)害導(dǎo)致垮塌的橋梁數(shù)目占比高達(dá)43.1%。隨著橋梁水毀事故發(fā)生頻率的不斷增加，橋梁水害問(wèn)題已逐漸引起國(guó)內(nèi)外諸多學(xué)者的關(guān)注。
橋梁水害是指由于水力學(xué)因素導(dǎo)致的橋梁結(jié)構(gòu)損壞或功能失效，主要包括沖刷、侵蝕、漂流物撞擊和洪水沖擊等現(xiàn)象。每年洪汛期，橋梁往往因受到過(guò)度沖刷而毀壞，河流對(duì)橋梁的作用也可能導(dǎo)致橋梁及其附屬設(shè)施不適合通行甚至出現(xiàn)斷道和損毀，如漫水、沖刷導(dǎo)致傾斜或垮塌、欄桿缺失等。從統(tǒng)計(jì)歸納的角度，橋梁水害可以按照不同類(lèi)別進(jìn)行歸類(lèi)，以便更系統(tǒng)地分析其成因和影響，進(jìn)而制定有效的防治對(duì)策。本文將從水害結(jié)果、水害作用對(duì)象以及導(dǎo)致水害的作用類(lèi)型三個(gè)方面對(duì)橋梁水害進(jìn)行分類(lèi)。
（1） 按水害的結(jié)果分類(lèi)
橋梁水害根據(jù)其對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)和功能的影響，可以分為水毀和水損兩大類(lèi)。水毀是指橋梁在水害作用下喪失了承載力，甚至直接垮塌。這種情況通常導(dǎo)致橋梁的完全失效，需進(jìn)行重建或大規(guī)模修復(fù)。水毀不僅對(duì)交通造成嚴(yán)重影響，還可能導(dǎo)致人員傷亡和重大經(jīng)濟(jì)損失。
水損可進(jìn)一步分為結(jié)構(gòu)性損傷和非結(jié)構(gòu)性損傷。其中結(jié)構(gòu)性損傷包括了橋墩傾斜、拱軸線異常等影響橋梁承載力的損傷。這類(lèi)損傷可能導(dǎo)致橋梁部分功能喪失，需進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固或部分重建。而非結(jié)構(gòu)性損傷包括欄桿缺失、護(hù)坡破損、橋面破損等不直接影響橋梁承載力的損傷。這類(lèi)損傷主要影響橋梁的正常使用和美觀，修復(fù)相對(duì)簡(jiǎn)單。
（2）按水害的作用對(duì)象分類(lèi)
橋梁水害根據(jù)其對(duì)作用對(duì)象的不同，可以分為對(duì)橋墩基礎(chǔ)破壞、橋臺(tái)破壞、上部結(jié)構(gòu)破壞、主河道偏移孔跨等。橋墩基礎(chǔ)是承載橋梁豎向荷載和水流橫向荷載的關(guān)鍵構(gòu)件，沖刷對(duì)其影響尤為顯著。沖刷會(huì)侵蝕橋墩周?chē)暮哟餐寥?，?dǎo)致基礎(chǔ)部分暴露在水流中。從而引起表面混凝土開(kāi)裂和內(nèi)部鋼筋銹蝕，嚴(yán)重影響橋梁的承載能力。此外，失去土壤支撐的橋墩基礎(chǔ)很容易發(fā)生傾斜和變形，其承載能力和穩(wěn)定性也會(huì)顯著降低。類(lèi)似于橋墩基礎(chǔ)，橋臺(tái)也可能因沖刷作用導(dǎo)致其基礎(chǔ)失去必要的支撐，增加失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)。
對(duì)于處在海洋或庫(kù)區(qū)環(huán)境中的橋梁以及漫水橋梁，當(dāng)水位漫過(guò)橋面時(shí)，其上部結(jié)構(gòu)容易被洪水沖毀。這類(lèi)水害常表現(xiàn)為橋梁上部結(jié)構(gòu)被沖壞或沖掉，而橋梁的墩柱依舊保留在原位。河床具有不穩(wěn)定性，大洪水可能使主河道中心向一側(cè)擺動(dòng)，偏離原有的橋孔位置，此時(shí)盡管橋梁結(jié)構(gòu)本身并沒(méi)有破壞，但其通航泄洪的功能已喪失。
（3）按導(dǎo)致水害的作用類(lèi)型分類(lèi)
根據(jù)導(dǎo)致水害的作用類(lèi)型，橋梁水害可以分為洪水動(dòng)力沖擊、沖刷、浮力托舉、漫水、磨蝕、橋下淤積和氯離子腐蝕等幾種形式。其中，洪水對(duì)橋梁的動(dòng)力沖擊最為直觀，水流直接從側(cè)向?qū)蛄菏┘泳薮蟮淖饔昧?，使橋梁發(fā)生脆性破壞。在極端洪水災(zāi)害下，河道內(nèi)水位可能暴漲甚至漫過(guò)橋面，洪水對(duì)橋梁上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大水平推力與豎向浮托力，通常會(huì)導(dǎo)致橋梁支座滑動(dòng)、剪切破壞以及上部結(jié)構(gòu)的整體滑移與傾覆。
氯離子腐蝕是由海水引起的橋梁病害，表現(xiàn)為混凝土開(kāi)裂、脫皮、鋼筋外露以及鋼筋銹蝕?？绾蛄洪L(zhǎng)期暴露在飽和鹽分的海洋空氣和海水中，特別是橋梁墩臺(tái)和基礎(chǔ)下部結(jié)構(gòu)，處于深海水的浸泡中，受到多種鹽類(lèi)特別是氯離子的長(zhǎng)期作用。這些鹽類(lèi)對(duì)工程材料具有嚴(yán)重的腐蝕性，直接影響工程的質(zhì)量和耐久性。
各種水災(zāi)分類(lèi)中，基礎(chǔ)沖刷是最常見(jiàn)，也是對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的影響和破壞性最大的一種水災(zāi)形式。沖刷是水流侵蝕河床、堤岸、橋梁基礎(chǔ)周?chē)嗌臣捌渌镔|(zhì)的過(guò)程，受到水深、流向、流速等水文條件與橋墩或基礎(chǔ)形式、泥沙特性、氣候變遷等環(huán)境因素的影響，主要表現(xiàn)為自然演變沖刷、一般沖刷和局部沖刷。無(wú)論哪種形式?jīng)_刷，均會(huì)減少橋梁基礎(chǔ)埋深，甚至造成擴(kuò)大基礎(chǔ)底部的掏蝕、裸露及脫空，嚴(yán)重降低橋梁結(jié)構(gòu)的安全與穩(wěn)定性。
1966年至2005年期間，美國(guó)統(tǒng)計(jì)的1502 座倒塌的橋梁中，有58%的橋梁破壞是由于橋梁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)沖刷病害及其相關(guān)水力學(xué)作用引起的，每年因橋梁沖刷破壞而造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)3000萬(wàn)美元。新西蘭科學(xué)與工業(yè)研究部（DSIR）1990年的一份研究報(bào)告指出：1960年至1984年，新西蘭境內(nèi)發(fā)生的108 起橋梁破壞事故中，29起是由橋墩沖刷引起的，用于橋墩沖刷修繕的費(fèi)用占到了橋梁維護(hù)費(fèi)用的70%。中國(guó)在2000年~2014年間運(yùn)營(yíng)階段發(fā)生的106 起橋梁坍塌事故中，有30%是由于水流沖刷引起的。水害對(duì)橋梁的結(jié)構(gòu)安全和耐久性構(gòu)成重大威脅，因此在橋梁設(shè)計(jì)、施工和維修養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，必須充分考慮水害對(duì)橋梁的影響，并采取相應(yīng)的防治措施。
