既有铁路桥梁维修与加固分析

既有铁路桥梁维修与加固分析

张杰 岳佳蕊 何雪婷

中国铁路呼和浩特局集团有限公司呼和浩特工务段

摘要：随着国家经济快速发展在，带动了铁路交通技术的完善。新时期，国内铁路交通发展取得了明显进步，同时部分既有桥梁已经不能满足要求，既有线路不能满足提速后的行车安全等问题，文章分析了现有铁路桥梁病害，并提出了相关改造与加固措施。

关键词：既有铁路；铁路桥梁；加固维修

1 引言

铁路交通作为我国重要的一个交通动脉，其会对社会经济的发展以及稳定产生一定的影响。而铁路桥梁作为铁路系统的一个重要组成部分，由于其常年累月暴露在大气中，长时间的使用后，很多桥梁会出现混凝土脱落、裂缝等问题，为了保证桥梁的长期正常使用，则需要不断改进既有桥梁的加固施工工艺。因此，加强对桥梁的维修以及加固有着十分重要的意义。

2 影响铁路桥梁稳固的主要原因

2.1 铁路桥梁设计的原因

早期有关桥梁的设计标准还不够规范，因此桥梁的设计还存在着很多不足。而目前，随着荷载设计要求的不断增多，铁路运力的不断加大，桥梁设计的不合理性会影响到桥梁的稳固性。

2.2 铁路桥梁施工存在着缺陷

在一些既有的铁路桥梁的施工中前期的勘测工作未落实到位，导致桥梁在实际施工中对基底地质情况以及桥梁所隐藏的部分的尺寸出现了的遗漏，并且受到来自水的冲刷，河床出现了一些变化，导致桥梁的墩台基础逐渐出现在河水表面，导致沉降过多或者过少，桥台跟拱圈受到力的作用后会对其稳定性产生影响。

2.3 超负荷使用

近几年，我国社会经济的快速发展，人们的生活水平得到了明显的提高，交通压力也变得越来越大，而越来越多重型车辆的增加，导致桥梁长期处于超负荷的工作状态，其工作性能也会不断降低，因此，若不能够及时的对既有的桥梁进行养护和维修，采取相应的加固措施，则会影响到桥梁的质量。

3 桥梁维修与加固的特点

既有的铁路桥梁跟新建的桥梁工程相比，对既有桥梁进行加固时所具有的特点更加的显著。具体可以体现在以下几点：①和新建桥梁工程相比，旧桥的维修加固施工有着自身特点。首先，对既有桥梁进行维修加固时所使用的标准跟设计时所使用的标准存在着一定的差异，究其原因在于旧有的桥梁结构设计跟未来实际使用的年限要求不一，要视具体的使用性以及耐久性的基本要求而定，进行适当的加固、改造。②对既有桥梁进行维修加固时的工作难度跟新建桥梁时工作难度相比要大很多，对其进行加固时，由于要考虑不影响或少影响铁路的正常运营的因素，这无疑增加了施工的难度。因此，对既有桥梁进行维修加固时，要树立“保证行车安全”的目标，遵循“设备质量保安全”的指导思想，对设备状态的变化规律以及劣化程度进行掌握，并适当的进行修理，使其能够达到“状态控制，周期均衡，设备改善，保证安全”。

4既有铁路梁桥存在问题分析及加固措施

4.1横向加固

横向预应力加固。我国铁路上使用的混凝土桥梁中，20m及以下跨度的无横向联结，24m以上有横向联结的，发现不少横隔板已断裂，在铁路多次提速后，这部分桥梁在行车过程中，不仅截面存在斜弯曲现象，而且两片梁横向振动有相位差，甚至有反向振动现象，影响列车运行时的舒适度，已不能满足铁路提速之后的需要。常用的桥梁加固技术有桥面补强层加固、增焊主筋法、粘贴钢板补强法、增设辅助构件法、改变结构体系加固法和体外预应力（体外索）法等。针对主梁性能良好但横向联系薄弱、结构整体性差的桥梁，为保证高速行车的稳定性和安全性、提高舒适度、尽量减少因更换桥梁而带来的经济损失，在既有混凝土梁上进行横向预应力加固是一种很有效的方法。通过对桥梁结构的补强，改善结构受力性能，使加固后的桥梁能保证列车以最高200km/h 能安全通过，同时改善梁的横向整体性能，延长使用寿命。这项加固技术还可应用于不同类型、不同跨度的铁路混凝土桥梁，施工中不影响列车的正常运行，施工费用较低，可节省换梁所需的大量资金。并且加固方法简单，在不影响列车正常运营的情况下进行，所需设备轻型、简便，施工单位易于掌握，施工质量易于保证。只需在两片梁间增设横隔板共同承受外载，预应力筋设置在隔板内，以减少施加横向预应力时产生的主梁腹板弯曲应力，避免对腹板产生不利的影响，同时有利于预应力筋的防护。横隔板与腹板连接处用锚固钢筋连接，横隔板的位置与数量根据不同梁型、不同跨度而定。20m以下双片式并置梁一般增设3 块横隔板，跨中和两端各一块。横向预应力筋采用强度为1860MPa 的无黏结钢绞线，由于横向预应力筋长度仅为2.2m 左右，需使用外加螺母的夹片式锚具锚固，保证预应力筋的回缩量控制在2mm以内，以免预应力损失过大。

4.2横向刚度加固

铁路提速，列车对桥梁结构的动力作用增大，对桥梁结构的要求愈加严格。由于桥梁的横向刚度、抗扭刚度不足，桥墩的横向刚度不足，桥墩基础不够稳固，路基病害导致的桥头线路不平顺，桥上线路及轨道的不平顺，以及转向架的蛇行运动，或者转8A 型转向架的横向摆振等原因，导致部分铁路桥梁横向振幅超限，横向振幅超限。为保证轨道的平顺性必须限制桥梁结构的竖向和横向变形，严格要求桥梁结构的刚度和整体性。因此，为满足列车提速后对梁整体稳定性和横向刚度要求，需要进行横向加固。提高横向刚度的加固方案主要可通过一下几点进行：增加腹板的厚度；横向单室改为多室；改进材料，采用高标号混凝土。增加上翼缘板的厚度；加大腹板的中心距离；加设横隔板；竖向单室改为多室。最终确保铁路既有桥梁的各项指标包括横向振动、竖向振动、相关系数、竖向挠度等明显低于《检规》参考限值，梁的横向刚度、竖向刚度、整体工作性能良好，并有一定的安全储备，能够满足列车提速后对梁整体稳定性和横向刚度要求。桥梁的横向水平和垂直振动自振频率都有所提高，满足铁路提速的需求。

5纵向加固

铁路提速后，对桥梁纵向力传递影响最大的因素有两个：一是道床的纵向位移阻力规律及位移阻力系数；二是桥梁下部结构的纵向水平刚度（简称下部结构刚度）。本文主要从狭义的角度来研究和论证线桥相互作用关系，即桥轨之问的连接单元一道床，在传递纵向力时所表现的力学行为。德国的纵向力传递装置在其高速铁路桥梁上进行了试用，我国的产品处于实验室试验阶段，日本、法国和韩国在修建高速铁路时也研究设置了纵向力传递装置。纵向力传递装置所起的主要作用是将短期存在的制动和启动荷载传向桥台，而对温度引起的位移不起作用。解决铁路纵向加固问题，主要从以下两个方面展开：加固铁路结构上的刚度，是提高火车本身性能。比如修改定型设计，或者通过对纵向预应力钢束的合理布置，以提供和提高梁的斜截面强度，以保证各个截面的正截面强度。确保安全，提高乘客舒适度。由于纵向预应力对各截面应力状态的影响程度及其规律并不完全一致，设计时应给予充分重视。纵向预应力设计是预应力混凝土连续梁桥的核心问题，对既有铁路桥梁纵向加固，也是需要严肃重视的一个问题。除了对各控制截面进行应力验算外，还应做好对纵向预应力钢束部署方案的优化和比较。

结语：中国铁路提速后，原来时速120km/h 老梁现在要改造为能适应200 公里时速列车运行，但是既有梁桥在横向和纵向存在刚度不够，影响列车运行时的舒适度。本文主要介绍了既有铁路桥梁的现状、特点，结合自身特点，从横向和纵向两方面分析其面临的问题和改造加固的方法。

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张杰 13474972304内蒙古呼和浩特市新城区呼伦贝尔北路75号呼和浩特工务段（包邮3本）