寧岢線8米∏型梁病害綜合整治

李隨敏

【摘 要】寧岢線建成于1971年，該線上∏型梁橋存在橫向振幅超限，橫向剛度不滿足規(guī)范要求。經(jīng)對寧岢線19號橋和21號橋檢測、分析、研究病害成因，制定病害綜合整治方案。通過對橋梁橫向預(yù)應(yīng)力加固，梁體端部設(shè)置橫向限位裝置，梁體封閉等綜合整治，提高了橋梁的承載能力，延長了橋梁的使用壽命。

【關(guān)鍵詞】∏型梁 病害 整治

1 引言

1971年寧岢鐵路線開通運營，建線等級較低，線上18座∏型梁橋從未進行檢測和大修。近年來，大秦線運煤量大幅增加，寧岢線作為大秦線的煤源地之一，運量也大幅增加。2009年寧岢線開通C80萬噸重載列車，而原有的∏型橋梁結(jié)構(gòu)能否滿足該重載列車通過要求呢？為此對寧岢線8米∏型梁橋進行動力性能測試和梁體結(jié)構(gòu)物運營狀態(tài)檢查。通過對梁體、支座、墩臺、線上結(jié)構(gòu)物的測試和檢查，判斷梁體的劣化情況，確定橋梁的運營條件，進而為該橋的養(yǎng)護維修提供科學(xué)依據(jù)。

現(xiàn)對寧岢線8米∏型梁進行檢測，發(fā)現(xiàn)寧岢線19號橋第1、2、3孔和21號橋第2、3、4孔梁體跨中橫向振幅多次超過《鐵路橋梁檢定規(guī)范》安全限值，且超限幅度較大，梁橫向剛度不能滿足《鐵路橋梁檢定規(guī)范》要求；梁體腹板有明顯豎向裂紋；梁體混凝土掉塊、露筋。

上述病害已不能滿足運營條件要求，為確保運輸任務(wù)完成及C80萬噸重載列車開行安全，須對上述兩座橋進行綜合整治。

2 病害成因分析

對兩座橋進行動力性能測試，將梁體橫向振幅匯總見表1。

從表1可以看出，寧岢線19號橋第1、2、3孔和21號橋第2、3、4孔梁體超安全限值較大；從超限情況來看，超限值均發(fā)生在上行（重車）列車運行時；從檢測報告的波形圖分析，當(dāng)出現(xiàn)超限值時相應(yīng)梁端水平振幅和墩頂橫向振幅值也相對較大，同時鋼支座的橫向位移也較大。因此橫向振幅超限的主要原因是梁體橫向剛度不足、梁體無橫向限位措施。

此外，∏型梁橋梁體腹板混凝土表面碳化和雨水侵蝕引起梁體腐蝕老化，保護層剝落開裂，梁體腹板出現(xiàn)明顯豎向裂縫，下翼緣出現(xiàn)沿鋼筋方向的縱向裂縫，影響梁體承載力和橋梁的整體性。

3 病害綜合整治方案

針對寧岢線19號橋1、2、3孔和21號橋2、3、4孔梁現(xiàn)有病害提出在梁腹板增設(shè)橫向聯(lián)結(jié)板，并施加預(yù)應(yīng)力；在梁體兩端增加橫向限位裝置。為修復(fù)梁體混凝土表面缺陷，對梁體進行整體封閉。

3.1 橋梁橫向預(yù)應(yīng)力加固

8米∏型梁橫向預(yù)應(yīng)力加固是在不影響行車安全，不引起梁體及橋梁其它設(shè)施產(chǎn)生新?lián)p傷的前提下，在兩片梁梁體、腹板施加預(yù)應(yīng)力，以提高梁的橫向剛度，降低橫向振幅，進而滿足《鐵路橋梁檢定規(guī)范》的要求。

具體施工方法為：探測梁體腹板待加固處的鋼筋分布狀況---確定橫向預(yù)應(yīng)力筋的位置---腹板鉆孔---梁體表面鑿毛及鉆錨固孔位---埋設(shè)錨固筋，綁扎聯(lián)接板鋼筋，布設(shè)預(yù)應(yīng)力筋---支模---第一次初張拉---灌注聯(lián)結(jié)板混凝土---養(yǎng)護至混凝土彈性模量和強度達到設(shè)計值的60%---拆模板---橫向預(yù)應(yīng)力終張拉---切割外露預(yù)應(yīng)力筋---封錨。

3.1.1 主要材料

預(yù)應(yīng)力筋采用Φ=15.2mm，M=1860Mpa的無粘結(jié)低松弛鋼絞線，其技術(shù)性能見表2。

3.1.2 技術(shù)要點

施工條件復(fù)雜：⑴既有線梁體加固全部為高空作業(yè)，施工危險性較大，使用的材料、機具到位比較困難；⑵8米∏型梁，梁體高較低，腹板間距較小，作業(yè)空間不足，施工難度較大；⑶8米∏型梁，預(yù)應(yīng)力橫向加固需橫穿四塊板，較T型梁多兩塊板，工作量較大。

施工工藝復(fù)雜：（1）梁體鉆孔要盡量避開梁體鋼筋，用精密鋼筋探測儀探測既有梁體的鋼筋分布情況。當(dāng)鉆孔空位遇有鋼筋時，可適當(dāng)移動鉆孔位置，但移動距離不宜大于50mm，而且要保證孔眼在一條直線上，使預(yù)應(yīng)力鋼絞線能順利通過，并保證在施加橫向預(yù)應(yīng)力時，不改變既有混凝土梁橋的受力結(jié)構(gòu)；（2）橫向預(yù)應(yīng)力張拉要進行兩次張拉，為使梁體的受力更合理，在聯(lián)結(jié)板模板支好后，進行初張拉，8米∏型梁在梁端各布置一個加固點，每個點設(shè)置兩根預(yù)應(yīng)力鋼絞線，張拉時要單根張拉，每根鋼絞線的初張拉力為0.15fpu（39KN）。在聯(lián)接板混凝土灌注好，強度達到設(shè)計強度的60%后，進行橫向預(yù)應(yīng)力終張拉，也要單根張拉，拉力應(yīng)控制為0.73fpu（190KN），由于預(yù)應(yīng)力筋較短，為達到設(shè)計預(yù)應(yīng)力值，減小錨具的壓密變形和夾片內(nèi)縮量，采用低回縮錨具；（3）為防止高溫對錨具夾片的影響，在切割外露預(yù)應(yīng)力筋時，嚴禁電焊切割，應(yīng)使用砂輪片切割，并預(yù)留2～3cm鋼絞線。在封錨時，露在錨具外的鋼絞線采用專用的封錨蓋筒，進行扣錨；（4）新舊混凝土接觸面采用混凝土角磨機進行鑿毛，用高壓水槍清洗，錨固筋的錨固深度應(yīng)大于10cm。為使混凝土有足夠的強度抵抗外來壓力，聯(lián)接板混凝土和封錨混凝土采用C50級高強度混凝土，嚴格控制水灰比和配合比，并進行保濕養(yǎng)生。

3.2 梁體端部設(shè)置橫向限位裝置

梁體橫向限位裝置是在橋墩臺頂部設(shè)置四對三角形支架，兩片梁內(nèi)外側(cè)成對布置，支架的一邊與墩臺用螺栓錨固，一邊緊貼梁體腹板，用兩對支架的兩邊，將梁體擠死，再將腹板同一側(cè)的支架用型鋼聯(lián)結(jié)，使在腹板同一側(cè)的支架形成一個整體的珩架，使其有較大的剛度，減小梁端的橫向振幅，增加梁體的橫向剛度。

根據(jù)腹板高度和結(jié)構(gòu)，確定限位支架的數(shù)量、尺寸和錨固位置--在墩臺頂鉆錨固孔、制作支架---錨固支架---用臨時拉桿將腹板內(nèi)外側(cè)相對的支架拉緊，并在梁體與支架間用橡膠支座塞緊---用型鋼聯(lián)結(jié)梁體同一側(cè)的支架，使同一側(cè)的支架形成整體---將梁體同一側(cè)的錨固螺栓、螺母和支架角鋼焊結(jié)。

技術(shù)要點：梁間限位裝置為16（厚12mm）的等邊角鋼焊接組成的三角形支架，一邊為兩個小三角形支架并排焊接在一起。擋塊用角鋼焊接在支架上，支架采用錨固螺栓錨固在墩臺頂部；立柱、橫梁及斜撐采用16（厚12mm）的等邊角鋼，中間斜撐頂部與橫梁及立柱焊接在一起，所有接觸面均需焊接，焊口寬度不小于5mm；支座與梁側(cè)向采用GJZ板式橡膠支座加鋼板塞緊，GJZ板式橡膠支座要求：橡膠層厚度5mm，鋼板厚度2mm尺寸為200×300mm，橡膠支座厚度35mm；錨固螺栓采用墩頂鉆孔，錨固兩側(cè)支架采用臨時拉桿拉緊，拉緊力不小于20KN，使橡膠支座與梁體側(cè)面密貼，待錨固砂漿強度達到30Kpa后，方可拆除臨時拉桿；將錨固螺栓、螺母和角鋼，焊接在一起，防止橫向限位支座發(fā)生移動。

3.3 梁體封閉

將注縫膠壓入梁體裂縫內(nèi)，用WS濃縮膠進行修補找平。對梁體進行封閉，阻止了空氣、水分或有害物質(zhì)與梁體表面的接觸，延長了梁體使用壽命。

3.3.1 施工方案

（1）用鋼釬將裂損混凝土鑿除，用鋼絲刷對鋼筋進行除銹。對梁體表面的不平處采用膏狀膠修補找平；（2）對寬度大于0.25mm的裂縫，采用壓力注漿法灌縫。對整個梁體肋面用彈性較大的WS濃縮膠全部封閉處理，阻止混凝土表面腐蝕及混凝土內(nèi)鋼筋銹蝕，延長了梁體使用壽命；（3）為解決雨水順梁體流淌對梁體的腐蝕，疏通梁體泄水管，對銹蝕的排水管鑿除更換為PVC泄水管。

3.3.2 主要材料

WS濃縮型混凝土裂縫封閉膠，技術(shù)指標(biāo)見表3。

3.3.3 工藝流程

鑿除劣質(zhì)混凝土---裂縫處理---埋設(shè)注漿嘴、盒、管---封縫---配制漿液---灌漿---封口---WS濃縮膠修補表面---WS封縫膠封閉梁體---疏通、更換PVC泄水管

3.3.4 技術(shù)要點

（1）梁體表面的風(fēng)化層需用打磨機處理，用濕布擦洗或高壓水槍沖洗充分干燥后再進行下一道工序；（2）封閉梁體時要對梁體進行表層打磨清洗，修補找平，底層、主層、罩面要分層涂刷；（3）灌漿嘴間距按450～900mm設(shè)置，在一條裂縫上應(yīng)有進漿嘴和排氣嘴。

3.3.5 注意事項

（1）裂縫灌漿前要進行密封檢查，漿液要嚴格按配合比配制，灌漿壓力不易過大。（2）更換的PVC泄水管要伸出梁體長度要足夠，向外傾斜。

4 整治效果

綜合整治后，梁體的橫向振幅明顯減小，梁體橫向剛度顯著提高。為準(zhǔn)確驗證加固效果，對梁體的橫向振幅，分三個階段進行檢測。以寧岢線19號橋為例，進行分析說明。將貨車通過時第1、2、3孔梁跨中橫向振幅值最大的前三位數(shù)見表4。

根據(jù)《鐵路橋梁檢定規(guī)范》，梁體橫向限位加固前，第1、2、3孔梁體超安全限值依次為13、10、9次。超限次數(shù)和超限幅度都偏大，梁體橫向剛度不能滿足《鐵路橋梁檢定規(guī)范》要求。梁體加固后橫向限位加固前，梁跨中橫向振幅雖仍有多次超限，但超限幅度劇減，超限最大值第1、2、3孔分別由4.28mm減小到2.36mm，4.09mm減小到1.91mm，4.03mm減小到3.23mm，降幅依次為45%，53%，20%。梁體橫向限位加固后，第1、2孔分別有1、2次超限，第3孔除2次超限值較大外，其余超限值接近限值。與梁體加固后橫向限位加固前相比，超限最大值第1、2、3孔分別由2.36mm減小到1.01mm，1.91mm減小到1.21mm，3.23mm減小到2.22mm，降幅依次為57%，37%，31%。由以上分析可得：梁體、橫向限位加固后可有效提高梁體的橫向剛度，減小梁體橫向振幅。該橋加固后，在列車運行速度≤80km/h時梁體橫向振幅基本可滿足《鐵路橋梁檢定規(guī)范》要求，極大提高了橋梁的承載能力，延長了橋梁的使用壽命，取的了巨大的經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1]鐵道部.鐵路橋梁檢定規(guī)范.北京：中國鐵道出版社，2004.

[2]鐵道部.鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范.北京：中國鐵道出版社，2006.