铁路桥梁维修加固的方法及实际应用研究

铁路桥梁维修加固的方法及实际应用研究

王永智

中国铁路乌鲁木齐局集团有限公司阿克苏工务段   新疆 阿克苏市  843000

摘要：铁路桥梁作为铁路运输网络的重要组成部分，其安全性和耐久性直接影响铁路运输的效率和安全。然而，由于铁路桥梁长期处于恶劣环境中，不可避免地会出现各种病害和损伤，严重威胁桥梁结构的安全性能。为了保障铁路运输安全，延长桥梁使用寿命，铁路部门需采取有效的桥梁维修与加固措施。本文概述了铁路桥梁维修加固的意义，总结了几种常见的维修加固方法，并通过实际工程案例，探讨了不同方法在实践中的应用效果，以期为今后铁路桥梁维修加固工程提供参考。

关键词：铁路桥梁；维修加固；裂缝修补；粘钢加固

引言：我国铁路桥梁资产规模庞大，截至2022年底，全国铁路桥梁达17.8万座、总长度5962.43公里。其中大中型桥梁占比73.4%。随着铁路网规模不断扩大，运营强度不断增加，桥梁病害问题日益突出。据不完全统计，全路存在不同程度病害的桥梁占比超过30%。病害类型主要包括裂缝、剥落、钢筋锈蚀、混凝土碳化等，直接影响桥梁的承载能力和使用寿命。因此，有必要采取科学有效的维修加固措施，消除安全隐患，延长桥梁服役年限。

1 铁路桥梁维修加固概述

铁路桥梁是铁路运输网络中的关键节点，其安全性和耐久性直接关系到铁路运输的效率和质量。然而，在长期的使用过程中，铁路桥梁不可避免地会出现各种病害，如裂缝、剥落、锈蚀等，严重影响桥梁的承载能力和使用寿命。为了保障铁路运输的安全和畅通，对病害桥梁进行维修加固就成为一项必要而紧迫的任务。本文将对铁路桥梁维修加固的相关问题进行探讨[1]。

1.1 铁路桥梁病害成因分析

铁路桥梁病害是在诸多因素作用下综合形成的。这些因素包括：桥梁材料在长期载荷作用和环境侵蚀下发生劣化；施工过程中控制不当而埋下质量隐患；早期修建的桥梁设计标准较低抗灾能力差；货运量增长导致桥梁超载运营；缺乏日常养护未能及时发现和处理病害等。分析铁路桥梁病害的成因，有助于我们针对性地制定维修加固方案[2]。

1.2 铁路桥梁维修加固的目标和原则

铁路桥梁维修加固的根本目的是确保桥梁结构安全，满足铁路运输需求，并尽可能延长桥梁使用寿命。在实施维修加固时，应当遵循安全第一、全面检测、因地制宜、适度加固、减少交通影响等基本原则。只有在全面诊断桥梁病害的基础上，根据不同情况采取恰当的技术手段，才能达到事半功倍的效果。同时，维修加固不应盲目追求高标准，而应与实际需求相适应，以节约成本。维修工程还要尽量减少对正常交通的影响[3]。

2 铁路桥梁维修与加固的常见方法

2.1 针对混凝土桥梁的维修加固

2.1.1 表面修补法

表面修补法主要针对轻微的混凝土表面剥落、开裂等病害，通过喷涂水泥砂浆或环氧树脂材料，修复混凝土表面，防止钢筋锈蚀。具体做法是：先将松动、破损的混凝土凿除，露出新鲜、坚实的基层，然后用高压水枪冲洗，再涂刷界面剂，最后喷涂修补料，整平抹光。该方法简便易行，可在不停运的情况下进行，但只能解决表浅的病害，对桥梁承载力改善有限。

2.1.2 裂缝修补灌浆法

裂缝是混凝土桥梁常见的病害之一。当裂缝未完全贯通时，可采用压力灌浆法进行修补。首先在裂缝表面进行V型槽口，用高压风枪将灰尘、杂物清理干净，然后安装灌浆嘴，最后用注浆机压入水泥浆液或环氧树脂胶，直至裂缝完全充填密实。裂缝宽度小于0.2mm时也可直接涂抹环氧树脂胶。灌浆法可有效阻止裂缝进一步发展，恢复桥梁的整体性，但对于已发生较大位移、影响受力的贯通性裂缝，则不宜采用。

2.1.3 粘贴钢板加固法 

对于开裂、损伤严重的混凝土梁体，可在其表面粘贴钢板进行加固。钢板可采用热轧钢板或冷轧钢板，厚度一般为4—10mm。粘贴前，先将梁底表面进行凿毛、除锈处理，涂刷环氧树脂胶，将钢板准确定位，再用专用千斤顶加压，直至胶液完全凝固。该方法可显著提高梁的抗弯承载力，施工也较为方便，但受钢板宽度限制，对梁高较大的桥梁效果欠佳。

2.1.4 碳纤维布加固法

碳纤维布具有高强度、轻质、耐腐蚀等优点，采用碳纤维布对梁体、柱、墩等构件进行加固，可达到很好的效果。首先将构件表面进行打磨，涂刷底胶，然后将碳纤维布沿受力方向裁剪，分层粘贴于构件表面，待胶液固化后，再涂刷面胶。该方法不但可提高构件承载力，还能很好地适应构件的不规则形状，但造价偏高。

2.2 针对钢桥梁的维修加固

2.2.1 局部更换法

当桥梁钢构件出现局部损伤、腐蚀时，可进行局部更换，如更换伸缩缝、支座等。拆换时，先用千斤顶对钢梁进行顶升，将受损构件切割拆除，再将新构件焊接、固定到位，注意尺寸匹配，焊缝质量控制。此法适用于局部病害，但大范围更换则工程量较大。

2.2.2 焊接加固法

钢桥梁常因焊缝开裂、断焊等引发病害。可对开裂、剥离的焊缝进行重新焊接，但须先将原焊缝打磨清理干净，确保新旧焊缝的有效连接。对于一些裂纹，也可在裂纹两端钻孔，阻止裂纹扩展。焊接作业要严格控制工艺参数，避免新的残余应力、焊接缺陷。

2.2.3 粘钢加固法

对于整体刚度不足的钢梁，可在其腹板、下翼缘粘贴钢板，增大截面面积，提高抗弯刚度。粘钢加固可采用环氧树脂胶粘剂，也可采用高强螺栓连接。要注意新旧钢材的相容性，做好防腐处理。

2.3 针对基础的维修加固

2.3.1 置换加固法

当桥梁基础出现不均匀沉降、倾斜等病害时，可采用置换加固法进行处理。即在基础周围进行开挖，将软弱土层挖除，换填密实的砂石料或素混凝土，提高地基承载力。开挖过程中，要对桥梁采取必要的支撑，防止沉降加剧。

2.3.2 灌注桩加固法

在桥梁基础四周打设一定数量的灌注桩，增大基础底面积，减小地基应力，提高桥梁稳定性。灌注桩施工时，要避开既有基础，并控制好桩位偏差，以免破坏桥梁。同时，可在桩顶设置连系梁，将新桩与旧基础连为整体。

3. 案例分析

案例1：某铁路混凝土简支梁桥维修加固

该桥为20孔32m预应力混凝土简支梁，建于上世纪80年代。经检查，发现部分梁体出现纵向裂缝，宽度0.2—0.4mm。同时，桥面铺装层也出现大量裂缝和沉陷，严重影响行车质量。

维修单位经综合评估，决定对裂缝梁体采用表面修补和粘钢加固相结合的方法。首先，在裂缝两侧凿出20—40mm深的沟槽，用环氧树脂胶进行灌浆，封闭裂缝；同时，在梁底粘贴10mm厚钢板，每隔2m设一道粘钢，钢板宽度与梁宽相等。对桥面铺装层，铲除损坏部分，整体铺设5cm厚环氧沥青混凝土面层。维修后，梁体裂缝得到有效控制，整体刚度提高，桥面平整，汽车通过时振动明显减小，取得良好的加固效果。

案例2：某预应力钢筋混凝土T梁桥维修加固

该桥为上、下行两线并列的三跨预应力钢筋混凝土T梁桥。通车20年后，跨中段T梁腹板和底板出现多处裂缝,最大裂缝宽度已达0.3mm。经评估,该桥已不能满足新的运营标准。

维修方案是:在T梁腹板裂缝处两侧各粘贴一道加固碳纤维布,碳纤维布宽度覆盖裂缝及两侧各延伸500mm;在T梁底板粘贴两道宽度与底板相同的碳纤维布,全桥T梁底板均粘贴加固,共需碳纤维布5000m2。采取加固措施后,原有裂缝得到有效控制,T梁整体承载能力显著提高,桥梁动力响应得到改善,继续保持良好的使用状态。

结语：

铁路桥梁维修加固是一项系统工程，涉及建筑、材料、力学等多个专业领域。工程实践表明，通过科学的检测评估，针对不同病害采取有针对性的加固方法，并做好施工质量控制，可有效提高铁路桥梁的承载能力和耐久性，延长其使用寿命。同时，铁路部门还应建立完善的桥梁养护管理体系，加强日常养护和定期检查，及时发现和处置病害隐患，将桥梁维修与日常养护相结合，最大限度地发挥桥梁效能，确保铁路运输安全和经济运行。

参考文献：

[1]李林,郭心全,沈鹍,吴霞,李娟.铁路桥梁设备运维单元化管理研究与应用[J].交通科技与管理,2023(21):0009-0011+0008.

[2]柴文礼.铁路桥梁维修加固的方法及实际应用研究[J].中小企业管理与科技,2016(17):65-66.

[3]国家铁路局发布《铁路桥涵设计规范》等4项铁道行业标准[J].铁道标准设计,2017,61(5):162-162.