重載鐵路混凝土梁常見(jiàn)病害分析及處理對(duì)策研究

高國(guó)良

(朔黃鐵路發(fā)展有限責(zé)任公司，河北肅寧 062350)

?

重載鐵路混凝土梁常見(jiàn)病害分析及處理對(duì)策研究

高國(guó)良

(朔黃鐵路發(fā)展有限責(zé)任公司，河北肅寧 062350)

以朔黃鐵路近2000孔混凝土梁為研究對(duì)象，開(kāi)展重載運(yùn)輸對(duì)既有鐵路混凝土梁的影響分析、常見(jiàn)病害統(tǒng)計(jì)及原因分析，并提出相應(yīng)的加固處理對(duì)策。結(jié)果表明：重載運(yùn)輸導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)主梁、墩臺(tái)基礎(chǔ)、支座等結(jié)構(gòu)橫向、豎向和縱向受力大幅增加，活載儲(chǔ)備量降低，振動(dòng)和疲勞加劇，進(jìn)而引起混凝土梁體開(kāi)裂、撓度過(guò)大、橫向振動(dòng)加劇、梁端頂死等一系列病害大量出現(xiàn)并迅速擴(kuò)展，軸重和運(yùn)量的大幅提高是病害快速出現(xiàn)和發(fā)展的直接原因，通過(guò)采取體外預(yù)應(yīng)力加固、輔助鋼梁加固和裂縫灌封等措施，可以達(dá)到提高混凝土梁結(jié)構(gòu)承載能力、抗裂性能和耐久性能的目的。

重載鐵路;混凝土梁;病害;對(duì)策;影響

近些年來(lái)，作為效率最高、功能最全的一種運(yùn)輸方式，重載鐵路運(yùn)輸在我國(guó)得到了迅速發(fā)展[1]，大秦、朔黃、大包、瓦日多條鐵路線相繼開(kāi)行了重載列車(chē)，而提高列車(chē)軸重、增加編組則是我國(guó)鐵路實(shí)現(xiàn)重載運(yùn)輸?shù)闹饕緩?，這兩項(xiàng)措施在大幅提高鐵路運(yùn)輸能力的同時(shí)，也導(dǎo)致既有橋梁病害顯著增多，劣化速度加快[2]。對(duì)于鐵路橋梁中數(shù)量最多的混凝土梁而言，重載運(yùn)輸引起了多種類(lèi)型橋梁病害出現(xiàn)并急劇發(fā)展，亟需對(duì)其進(jìn)行深入分析并開(kāi)展相應(yīng)處理對(duì)策研究。

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在鐵路橋梁病害分析及處理方面完成了很多研究，孔祥仲[3]針對(duì)沈陽(yáng)鐵路局管內(nèi)的混凝土橋梁常見(jiàn)病害完成了整治技術(shù)研究，提出了多種病害的整治方法；沈志文等[4]對(duì)廣深線200余座混凝土橋梁完成了病害分析和整治技術(shù)研究；劉壽山[2，5]以朔黃鐵路為對(duì)象，開(kāi)展了重載鐵路橋梁劣化評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)和病害分析及維管對(duì)策研究，從宏觀角度對(duì)重載鐵路橋梁病害檢查和評(píng)定方法以及維管措施進(jìn)行了深入研究；徐新利[6]針對(duì)朔黃鐵路12 m跨度低高度板梁，完成了低高度梁病害分析和性能試驗(yàn)；陳學(xué)民[7]針對(duì)辛泰線北馬鹿大橋，完成了現(xiàn)場(chǎng)病害檢查和分析處理；殷濤[8]完成了嚴(yán)寒地區(qū)鐵路提速后橋梁產(chǎn)生病害的原因分析與整治措施研究，李輝[9]、田青[10]針對(duì)公路混凝土箱梁的常見(jiàn)病害和成因進(jìn)行了深入研究?？偨Y(jié)來(lái)說(shuō)，既有研究成果主要集中在普通鐵路和公路混凝土梁病害分析和處理方面，且年代較早，針對(duì)重載運(yùn)輸對(duì)橋梁病害影響研究主要集中在病害宏觀分析或某個(gè)實(shí)橋病害分析方面，缺少大量的重載鐵路實(shí)橋病害數(shù)據(jù)調(diào)查，樣本數(shù)少。

據(jù)此，以朔黃鐵路為工程背景，以數(shù)量最多的混凝土梁為研究對(duì)象，實(shí)地調(diào)查重載條件下混凝土梁出現(xiàn)的病害類(lèi)型及其嚴(yán)重程度，結(jié)合近2 000孔混凝土梁的劣化檢查結(jié)果，開(kāi)展重載運(yùn)輸條件下的混凝土梁典型病害分析和相應(yīng)的處理對(duì)策研究，為后期的橋梁養(yǎng)護(hù)維修提供技術(shù)依據(jù)。

1 重載運(yùn)輸對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的影響

我國(guó)于20世紀(jì)末開(kāi)始著手進(jìn)行重載運(yùn)輸技術(shù)的研究，近些年來(lái)以大秦、朔黃鐵路為代表的重載運(yùn)輸發(fā)展迅速。我國(guó)重載運(yùn)輸?shù)哪Ｊ酱蠖疾捎脝螜C(jī)或者多機(jī)重聯(lián)牽引整列重載列車(chē)，由不同形式和載重的貨車(chē)混合編組[1]，軸重一般在23～30 t，編組一般為5 000～20 000 t。相對(duì)于普通鐵路而言，重載鐵路典型特點(diǎn)是軸重大、運(yùn)量大，且伴隨有編組長(zhǎng)、速度快、密度大等其他特點(diǎn)，列車(chē)軸重和運(yùn)量大幅提高，給軌道、橋梁以及路基等基礎(chǔ)設(shè)施帶來(lái)的是更大的沖擊、荷載效應(yīng)、作用頻次和疲勞循環(huán)，尤其是對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)而言，重載運(yùn)輸快速發(fā)展給橋梁結(jié)構(gòu)帶來(lái)巨大不利影響。重載運(yùn)輸對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的影響主要體現(xiàn)在豎向、橫向和縱向受力以及振動(dòng)特性變化幾個(gè)方面[2，11-12]。

(1)荷載效應(yīng)大幅增加：重載列車(chē)軸重一般都在25 t以上，軸重提高和車(chē)廂變短必然引起局部沖擊增大，支座反力、梁端剪力、梁體跨中彎矩和墩臺(tái)基礎(chǔ)受力均顯著增大，活載儲(chǔ)備量降低，梁體開(kāi)裂，尤其對(duì)中小跨度橋梁影響最大。

(2)疲勞加?。夯炷灵_(kāi)裂導(dǎo)致鋼筋應(yīng)力增加，而荷載和作用頻次的大幅增加引起混凝土、鋼筋以及鋼結(jié)構(gòu)疲勞加劇，對(duì)小跨徑橋涵和鋼結(jié)構(gòu)影響最大。

(3)振動(dòng)加劇：列車(chē)通過(guò)曲線橋時(shí)的離心力與軸重成線性關(guān)系，重載列車(chē)運(yùn)營(yíng)導(dǎo)致曲線段橋梁離心力增大，振動(dòng)加劇，影響安全運(yùn)營(yíng)，同時(shí)，軸重和運(yùn)量增加導(dǎo)致梁體豎向振動(dòng)加劇。

(4)縱向力增大：既有規(guī)范中縱向力統(tǒng)一按照豎向荷載的10%考慮，而重載列車(chē)運(yùn)行會(huì)出現(xiàn)列車(chē)牽引質(zhì)量增加和頻繁制動(dòng)情況，引起橋梁下部結(jié)構(gòu)承受的縱向力大幅增加，進(jìn)而導(dǎo)致支座和墩臺(tái)縱向受力增大，引起支座剪切變形過(guò)大、梁體縱向滑動(dòng)等病害出現(xiàn)。

因此，重載運(yùn)輸引起鐵路橋梁主梁、支座以及墩臺(tái)基礎(chǔ)豎向、橫向和縱向受力增大，疲勞及振動(dòng)加劇，梁體開(kāi)裂，安全儲(chǔ)備降低，多種類(lèi)型病害出現(xiàn)并迅速擴(kuò)展。

2 橋梁概況及劣化檢查

朔黃鐵路是我國(guó)第二條開(kāi)通運(yùn)行的重載鐵路，年運(yùn)量已經(jīng)超過(guò)2億t，沿途地質(zhì)條件復(fù)雜，橋梁結(jié)構(gòu)類(lèi)型多樣，小跨度橋梁和低高度、超低高度等特殊類(lèi)型橋梁也普遍存在，其中K258～K578區(qū)段范圍內(nèi)共有橋梁262座(1 807孔)，表1為橋梁數(shù)量及類(lèi)型明細(xì)。

表1 橋梁數(shù)量統(tǒng)計(jì)

由表1可知，區(qū)段范圍內(nèi)共有橋梁1 807孔，其中鋼橋3孔，12 m以下鋼筋混凝土梁48孔，占橋梁總數(shù)的2.66%，16～32 m跨度預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土T梁1 643孔，占橋梁總數(shù)的90.92%，框構(gòu)橋113孔，占總數(shù)的6.25%，混凝土梁占到橋梁總數(shù)的99.83%，混凝土梁的重要性不言而喻。

作為朔黃鐵路數(shù)量最多的一種橋梁類(lèi)型，混凝土梁主要包括預(yù)應(yīng)力混凝土梁和普通鋼筋混凝土梁兩種類(lèi)型，常見(jiàn)T梁、板梁兩種類(lèi)型，16 m以下跨度基本上均為普通鋼筋混凝土梁，16 m及以上跨度大都為預(yù)應(yīng)力梁，分別配備板式橡膠支座和盆式橡膠或球型支座。相對(duì)于其他類(lèi)型結(jié)構(gòu)而言，混凝土梁具有受力明確、剛度大、類(lèi)型多樣、穩(wěn)定性強(qiáng)、耐久性好、維護(hù)簡(jiǎn)便以及應(yīng)用廣泛等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也存在自重大、跨度小、耐火性差等一些不足。

目前，鐵路橋梁日常檢查和劣化等級(jí)評(píng)定主要依據(jù)《鐵路橋隧建筑物劣化評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》[13]、《鐵路橋隧建筑物修理規(guī)則》[14]和《鐵路橋梁檢定規(guī)范》[15]相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。橋梁整體劣化等級(jí)評(píng)定按劣化程度分為A、B、C、D四級(jí)，按照結(jié)構(gòu)構(gòu)件最嚴(yán)重結(jié)果評(píng)定全橋等級(jí)。A級(jí)分為AA、A1兩等；凡結(jié)構(gòu)物或主要構(gòu)件功能?chē)?yán)重劣化，危及行車(chē)安全，可以評(píng)定為A級(jí)AA等；凡結(jié)構(gòu)物或主要構(gòu)件功能?chē)?yán)重劣化，進(jìn)一步發(fā)展會(huì)影響行車(chē)安全，評(píng)定為A級(jí)A1等；凡結(jié)構(gòu)物或構(gòu)件功能劣化，進(jìn)一步發(fā)展將會(huì)升為A級(jí)，評(píng)定為B級(jí)；凡結(jié)構(gòu)物或構(gòu)件劣化，對(duì)其使用功能和行車(chē)安全影響較小，評(píng)定為C級(jí)，對(duì)使用性能和行車(chē)無(wú)影響，評(píng)定為D級(jí)。

具體評(píng)定時(shí)將橋梁結(jié)構(gòu)分為明橋面、混凝土梁、支座、墩臺(tái)基礎(chǔ)、橋渡、涵渠、鋼梁共7個(gè)部分，先分別對(duì)上述不同結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查及等級(jí)評(píng)定，每種結(jié)構(gòu)評(píng)定也分為A、B、C、D四級(jí)，有多項(xiàng)劣化類(lèi)型時(shí)按照最嚴(yán)重的一項(xiàng)評(píng)定，最終完成全橋劣化狀況評(píng)定?；炷亮旱臋z查內(nèi)容主要包括：梁體裂縫、防排水措施、梁體損傷、鋼筋銹蝕、橫隔板斷裂、上拱度、梁體縱向位移、道砟厚度、橋梁限界、線梁偏心，并檢算承載能力。

混凝土梁劣化等級(jí)分為A、B、C、D四級(jí)，其中A級(jí)又分為AA等和A1等；有多項(xiàng)劣化類(lèi)型時(shí)按照最嚴(yán)重的一項(xiàng)評(píng)定其劣化等級(jí)。

鑒于混凝土梁在朔黃鐵路橋梁中的重要性，在進(jìn)行橋梁病害檢測(cè)時(shí)，在嚴(yán)格遵守鐵路橋梁相關(guān)檢查規(guī)范的基礎(chǔ)上，借鑒文獻(xiàn)[4]提出的重載鐵路橋梁劣化檢查標(biāo)準(zhǔn)化檢查及評(píng)定方法開(kāi)展橋梁檢查工作，系統(tǒng)全面檢查混凝土梁病害類(lèi)型及其嚴(yán)重程度，評(píng)定其劣化等級(jí)，分析原因并提出措施。

3 典型病害類(lèi)型及原因分析

通過(guò)檢查橋梁結(jié)構(gòu)各部件技術(shù)狀況，根據(jù)相關(guān)規(guī)范對(duì)區(qū)段內(nèi)1804孔混凝土梁進(jìn)行檢查及評(píng)定，評(píng)定結(jié)果見(jiàn)表2，表3為A級(jí)A1等橋梁數(shù)量統(tǒng)計(jì)表。

由表2、表3可知：區(qū)段內(nèi)劣化等級(jí)為A級(jí)A1等的橋梁共計(jì)225孔，占到所有橋梁總數(shù)的12.47%，數(shù)量較多，而其中214孔橋梁都是由于混凝土梁狀況較差引起，占A級(jí)A1等橋梁總數(shù)的95.11%，并且近5年橋梁日常檢查資料也表明，從2012年重載列車(chē)大面積開(kāi)行開(kāi)始，混凝土梁出現(xiàn)了很多新發(fā)病害且既有病害迅速發(fā)展?？梢哉J(rèn)為，重載運(yùn)輸條件下，混凝土梁出現(xiàn)了多種類(lèi)型病害并處于一種較為嚴(yán)重的狀況，混凝土梁是重載運(yùn)輸中的最薄弱環(huán)節(jié)。

表2 橋梁劣化等級(jí)評(píng)定結(jié)果

表3 A級(jí)A1等橋梁病害統(tǒng)計(jì)表(病害位置)

3.1 梁體裂縫

梁體裂縫主要包括豎向裂縫、梁端斜裂縫、水平裂縫幾種，12 m及以下跨度鋼筋混凝土梁裂縫多且寬，以豎向裂縫和水平裂縫為主，16 m以上預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁以斜裂縫為主。

豎向彎曲裂縫多出現(xiàn)在小跨度鋼筋混凝土梁跨中部位，普遍存在也較為嚴(yán)重，所有鋼筋混凝土均存在此種類(lèi)型裂縫，裂縫主要集中在1/4～3/4跨度之間，U形裂縫，分布在梁體側(cè)面和底面，底面一般貫通，側(cè)面裂縫一般由底面向上擴(kuò)展到腹板與翼緣板交界處，裂縫間距在20～40 cm之間變化，最大裂縫寬度已經(jīng)超過(guò)0.25 mm。豎向彎曲裂縫屬于受力裂縫，主要由于荷載作用下?lián)隙冗^(guò)大引起，屬受力裂縫，降低結(jié)構(gòu)承載力和耐久性。圖1為梁體豎向裂縫。

圖1 梁體豎向裂縫

斜裂縫主要出現(xiàn)在32 m跨度預(yù)應(yīng)力混凝土T梁的支座至1/8跨區(qū)段的腹板位置，一般分布在支座上方朝向跨中位置，傾斜角為15°～45°，呈“八”字形分布，斜向裂縫一般出現(xiàn)在翼緣板下方1.0 m范圍內(nèi)，方向與主拉應(yīng)力方向垂直，設(shè)計(jì)時(shí)梁端部考慮不足和荷載作用下梁端受力過(guò)大是斜裂縫大量出現(xiàn)的主要原因，屬于結(jié)構(gòu)受力裂縫。圖2為梁體斜裂縫情況。

圖2 梁體斜裂縫

歷年橋梁檢查數(shù)據(jù)表明：隨著重載列車(chē)不斷開(kāi)行，小跨度鋼筋混凝土梁豎向裂縫和預(yù)應(yīng)力混凝土梁斜裂縫大量出現(xiàn)并迅速擴(kuò)展，其中梁體斜裂縫最為嚴(yán)重，已經(jīng)有200余孔32 m跨度T梁出現(xiàn)斜裂縫，均為2012年重載列車(chē)開(kāi)行后出現(xiàn)，長(zhǎng)度在0.5～1.2 m之間變化，寬度為0.04～0.2 mm，橋梁劣化等級(jí)評(píng)定均為A級(jí)A1等。2014年底～2016年初，針對(duì)梁體斜裂縫進(jìn)行了長(zhǎng)期監(jiān)控，監(jiān)控結(jié)果表明：梁體斜裂縫在列車(chē)通過(guò)時(shí)擴(kuò)展，擴(kuò)展寬度在0.1 mm以下，列車(chē)離開(kāi)時(shí)恢復(fù)，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控1年多時(shí)間內(nèi)，裂縫寬度變化不明顯。

由于32 m跨度梁采用全預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，在使用中不容許出現(xiàn)裂縫，而重載列車(chē)開(kāi)行導(dǎo)致32 m跨度梁在梁端部位大量出現(xiàn)斜裂縫，且隨列車(chē)運(yùn)行而開(kāi)合，對(duì)結(jié)構(gòu)受力以及耐久性影響較大，必須引起足夠重視，盡快采取封閉或其他加固措施。

3.2 橫隔板開(kāi)裂

表現(xiàn)為橫隔板處混凝土開(kāi)裂，一般常在曲線橋和小跨徑橋上出現(xiàn)，線梁偏心過(guò)大、左右兩片梁受力不均和橋梁振動(dòng)過(guò)大都是導(dǎo)致橫隔板開(kāi)裂的主要原因，橫隔板開(kāi)裂后會(huì)影響單孔梁整體受力性能，使兩片T梁受力及變形不均勻，可能出現(xiàn)偏載現(xiàn)象，降低整孔梁抗扭性能，降低橋梁橫向穩(wěn)定性。圖3為橫隔板開(kāi)裂情況。

圖3 橫隔板開(kāi)裂

橫隔板開(kāi)裂屬于比較嚴(yán)重病害，現(xiàn)場(chǎng)多座橋梁運(yùn)營(yíng)性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：伴隨此類(lèi)型病害常出現(xiàn)的其他病害是橋梁跨中、端部橫向振動(dòng)過(guò)大、左右兩片梁撓度相差過(guò)大、支座橫向位移超限、線梁偏心大等現(xiàn)象；而橋梁歷年檢查資料也表明，重載列車(chē)開(kāi)行后橫隔板開(kāi)裂情況有增多趨勢(shì)。

3.3 其他病害

其他病害類(lèi)型主要包括跨中撓度過(guò)大、梁端頂死、防排水設(shè)施損壞、梁體損傷等，其中小跨度梁、低高度或超低高度橋梁跨中撓度普遍偏大，主要是由于集中荷載效應(yīng)或全橋彎矩效應(yīng)過(guò)大導(dǎo)致，部分橋梁實(shí)測(cè)撓跨比已經(jīng)接近規(guī)范限值；其他病害類(lèi)型也較多發(fā)生，大都由于梁體豎向、縱向受力過(guò)大引起。圖4～圖7為混凝土梁其他常見(jiàn)病害。

圖4 防排水措施損壞

圖5 梁端頂死

圖6 鋼筋銹蝕及梁體損傷

圖7 附屬設(shè)施損壞

總體來(lái)說(shuō)，在軸重25 t及以上重載列車(chē)作用下，混凝土梁受到更大的豎向、橫向和縱向力作用，鋼筋混凝土梁豎向、斜向和水平裂縫大量出現(xiàn)且寬度增加，梁體剛度降低和振動(dòng)加劇；預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁端部大量出現(xiàn)斜裂縫且情況較為嚴(yán)重；梁端頂死情況日益嚴(yán)重，大部分排水設(shè)施損壞，多種類(lèi)型橋梁跨中撓度偏大，振動(dòng)和疲勞加劇，人行道板等附屬設(shè)施損壞嚴(yán)重。

4 處理對(duì)策研究

4.1 裂縫處理

重載列車(chē)通過(guò)引起很多裂縫出現(xiàn)并擴(kuò)展，以豎向彎曲裂縫和斜裂縫為主，混凝土裂縫危害很大，在高溫、高鹽環(huán)境下極易出現(xiàn)鋼筋銹蝕和鼓包現(xiàn)象，大大降低混凝土耐久性，而針對(duì)不同裂縫對(duì)應(yīng)的處理措施也各不相同。

朔黃鐵路32 m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁按全預(yù)應(yīng)力進(jìn)行設(shè)計(jì)，在重載條件下梁端部大量出現(xiàn)斜裂縫，活載作用下裂縫不斷擴(kuò)展，對(duì)應(yīng)混凝土和鋼筋應(yīng)力也相應(yīng)增大，抗裂性能降低，影響結(jié)構(gòu)安全，對(duì)此種類(lèi)型裂縫的處理要從提高結(jié)構(gòu)耐久性和抗裂性能方面出發(fā)。

具體措施是：對(duì)于一些細(xì)小裂縫以及不影響承載能力的裂縫一般需要做灌封處理，先將裂縫部位清洗干凈，采用封閉膠涂刷封閉或環(huán)氧樹(shù)脂灌封；對(duì)于裂縫較寬情況，可先將裂縫鑿成V字形凹槽，清洗干凈后用環(huán)氧樹(shù)脂封閉。對(duì)于裂縫較多梁體，一般需要采用碳纖維布封閉加固或混凝土封閉加固方法；對(duì)于影響結(jié)構(gòu)承載能力的較大裂縫，先要計(jì)算裂縫對(duì)承載能力的影響，然后再進(jìn)行下一步的黏貼鋼板加固、體外預(yù)應(yīng)力加固和其他加固方法，當(dāng)裂縫已嚴(yán)重影響行車(chē)安全時(shí)應(yīng)及時(shí)更換橋梁。 圖8為梁體封閉情況。

圖8 梁體封閉

4.2 梁體加固

重載作用下12 m及以下小跨度橋梁和超低高度預(yù)應(yīng)力混凝土梁均出現(xiàn)了撓度過(guò)大情況，伴隨而來(lái)的還包括振動(dòng)加劇、梁體開(kāi)裂和鋼筋銹蝕等一系列問(wèn)題，所以，對(duì)這幾種類(lèi)型梁體需要從提高承載能力和抗裂性能方面進(jìn)行加固。

針對(duì)不同梁型，采用了包括體外預(yù)應(yīng)力、輔助鋼梁在內(nèi)的多種加固方法，圖9、圖10為兩座橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固實(shí)例。通過(guò)加固，可提高梁體豎向剛度，提高承載能力，可大幅降低恒載、活載作用下的梁體應(yīng)力，減小活載作用下?lián)隙?，滿(mǎn)足重載運(yùn)輸條件下的適用性。

圖9 244號(hào)橋加固

圖10 170號(hào)橋加固

4.3 其他處理措施

相對(duì)于混凝土梁承載能力和振動(dòng)性能而言，混凝土梁耐久性也需要引起重視。高溫、高鹽環(huán)境和化學(xué)物質(zhì)侵蝕、梁體表面和裂縫積水、凍融循環(huán)均是影響耐久性的根本原因，而朔黃鐵路很多鋼筋混凝土橋梁均大量出現(xiàn)鋼筋銹蝕和混凝土脫落現(xiàn)象，這都需要盡快進(jìn)行處理。

在進(jìn)行鋼筋銹蝕和混凝土脫落處理時(shí)，可先將表層混凝土鑿除，打磨、清潔鋼筋，然后采用環(huán)氧樹(shù)脂補(bǔ)強(qiáng)加固的方法，也可采用混凝土砂漿涂刷表面封閉方式。對(duì)于排水措施而言，泄水孔腐蝕嚴(yán)重，可以考慮更換滲鋅鋼結(jié)構(gòu)泄水孔，并做好梁體與鋼結(jié)構(gòu)之間的密封處理，避免積水流入到梁體表面和裂縫中，尤其是兩片T梁上部接縫位置處必須引起重視；對(duì)于橋梁附屬設(shè)施損壞、梁端頂死等病害，也需要進(jìn)行及時(shí)處理，避免既有病害的進(jìn)一步發(fā)展。

4.4 養(yǎng)修措施

(1)建立橋梁病害數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)行預(yù)防性管養(yǎng)

結(jié)合正在開(kāi)展的重載鐵路橋梁管理專(zhuān)家系統(tǒng)建設(shè)，盡快建立橋梁基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，將橋梁歷年檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)統(tǒng)計(jì)，完成歷年來(lái)橋梁狀況變化記錄和趨勢(shì)分析，結(jié)合理論分析和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，科學(xué)預(yù)測(cè)橋梁后期結(jié)構(gòu)狀況。同時(shí)，貫徹執(zhí)行“預(yù)防為主、防治結(jié)合、修養(yǎng)并重、安全至上”的方針，預(yù)判、預(yù)判橋梁可能出現(xiàn)的病害，采取相應(yīng)措施消除安全隱患。

(2)建立巡檢、監(jiān)測(cè)和試驗(yàn)有機(jī)結(jié)合的管養(yǎng)模式，重點(diǎn)部位重點(diǎn)監(jiān)測(cè)

在軍工局資助下，北極星近幾年一直在穩(wěn)步推進(jìn)新型鉬-99生產(chǎn)技術(shù)的研發(fā)工作。這種技術(shù)以鉬的穩(wěn)定同位素為原料，而不是以傳統(tǒng)技術(shù)使用的濃縮鈾為原料，因此可以消除與濃縮鈾相關(guān)的擴(kuò)散和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

將重載條件下的橋梁管養(yǎng)提升到首要位置。根據(jù)橋梁目前現(xiàn)狀，建立巡檢、監(jiān)測(cè)和試驗(yàn)有機(jī)結(jié)合的管養(yǎng)制度。根據(jù)橋梁病害嚴(yán)重程度不同，將巡檢分成日常巡查、定期巡查、特殊巡查、專(zhuān)項(xiàng)巡查4項(xiàng)，嚴(yán)重病害和橋梁實(shí)行定期和專(zhuān)項(xiàng)巡查相結(jié)合的方式，將現(xiàn)場(chǎng)檢查、檢測(cè)與監(jiān)測(cè)、計(jì)算識(shí)別與判別、維修與預(yù)測(cè)的整個(gè)過(guò)程系統(tǒng)化，重點(diǎn)觀測(cè)病害嚴(yán)重橋梁，加密觀測(cè)頻率；針對(duì)控制橋梁，采用數(shù)字化、信息化、可視化的橋梁管理平臺(tái)完成橋梁數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析與評(píng)判。

(3)實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化管養(yǎng)

橋梁標(biāo)準(zhǔn)化管養(yǎng)包括制度標(biāo)準(zhǔn)化、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化和作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化三項(xiàng)內(nèi)容。在橋梁管養(yǎng)中，首先要建立標(biāo)準(zhǔn)化的橋梁管養(yǎng)制度和模式，然后根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范和重載鐵路實(shí)際情況，制定標(biāo)準(zhǔn)化的橋梁檢查/檢測(cè)技術(shù)規(guī)程和技術(shù)，在具體實(shí)施時(shí)，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)化方法和流程開(kāi)展橋梁檢查，實(shí)現(xiàn)橋梁標(biāo)準(zhǔn)化管養(yǎng)。精細(xì)化管養(yǎng)是以標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化為前提，系統(tǒng)化為保證，信息化為手段，數(shù)據(jù)化為目標(biāo)而進(jìn)行的管養(yǎng)活動(dòng)，通過(guò)結(jié)構(gòu)拆分、細(xì)化目標(biāo)、細(xì)分責(zé)任、細(xì)致工作做到精細(xì)化管養(yǎng)，細(xì)化、量化具體管養(yǎng)工作。

5 結(jié)語(yǔ)

國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用實(shí)踐表明：重載運(yùn)輸是今后鐵路貨運(yùn)的發(fā)展趨勢(shì)，是提高運(yùn)輸能力、降低運(yùn)營(yíng)成本、增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的有效手段，大大促進(jìn)了科技和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，但重載運(yùn)輸?shù)目焖侔l(fā)展也給既有鐵路橋梁結(jié)構(gòu)的管養(yǎng)帶來(lái)新的問(wèn)題、新的挑戰(zhàn)。

(1)重載列車(chē)開(kāi)行降低了橋梁的活載儲(chǔ)備量，尤其是小跨徑橋梁更低，多年橋梁檢測(cè)數(shù)據(jù)表明：荷載效應(yīng)和作用頻次的大幅增加則導(dǎo)致很多新型橋梁病害出現(xiàn)并加重，其中梁端斜裂縫、梁端頂死、振動(dòng)加劇和橫隔板開(kāi)裂是重載列車(chē)引起的混凝土梁典型病害，軸重和運(yùn)量提高則是引起病害出現(xiàn)的直接原因。

(2)大軸重運(yùn)輸條件下，混凝土梁典型病害的類(lèi)型和發(fā)展程度反映的是結(jié)構(gòu)抗裂性能、承載能力、疲勞性能和耐久性能的降低，對(duì)應(yīng)的加固處理措施也從混凝土梁性能提升方面開(kāi)展，主要采取梁體加固和裂縫灌封等措施來(lái)提高混凝土梁的適應(yīng)性，滿(mǎn)足重載運(yùn)輸要求。

(3)重載運(yùn)輸特點(diǎn)對(duì)混凝土梁管養(yǎng)提出了新的要求，這就需要在日常管養(yǎng)中從小處入手，重視微小病害，全面掌握橋梁病害情況及演變規(guī)律，堅(jiān)持“預(yù)防性管養(yǎng)”思想，建立標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、精細(xì)化的管養(yǎng)制度和管養(yǎng)方法，持續(xù)推進(jìn)，達(dá)到保障橋梁結(jié)構(gòu)安全和延長(zhǎng)使用壽命的目的。

[1] 田葆栓.世界鐵路重載運(yùn)輸技術(shù)的運(yùn)用與發(fā)展[J].鐵道車(chē)輛，2015，53(12):10-20.

[2] 劉壽山.朔黃重載鐵路橋梁病害分析及維管對(duì)策研究[J].國(guó)防交通工程與技術(shù)，2015(S1):13-15.

[3] 孔祥仲.混凝土橋梁常見(jiàn)病害的整治[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2000(12):6-7.

[4] 沈志文，陳俏林.廣深線混凝土橋梁病害整治[J].鐵道建筑，2004(11):33-34.

[5] 劉壽山.重載鐵路橋梁劣化評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)研究[J].石家莊鐵道大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2015，28(1):22-27.

[6] 徐新利.朔黃鐵路西留肖中橋病害整治方案研究及施工技術(shù)探討[J].鐵道建筑，2015(1):8-11.

[7] 陳學(xué)民.墩高20-30 m鐵路橋梁的病害診斷及對(duì)策[J].鐵道建筑，2012(12):15-18.

[8] 殷濤.嚴(yán)寒地區(qū)鐵路提速后橋梁產(chǎn)生病害的原因分析與整治措施[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2010(S1):89-91.

[9] 李輝.大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋的病害原因分析及加固設(shè)計(jì)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2011(4):52-54.

[10]田青.某預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁病害成因及其安全性分析[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2013，57(5):76-79.

[11]薛繼連.30 t軸重下朔黃鐵路橋涵結(jié)構(gòu)強(qiáng)化技術(shù)試驗(yàn)研究[J].鐵道學(xué)報(bào)，2015，37(3):92-98.

[12]孫鐵盾.合九鐵路9號(hào)橋體外預(yù)應(yīng)力加固Ansys仿真分析與實(shí)踐[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2015，59(1):74-77.

[13]中華人民共和國(guó)鐵道部.鐵運(yùn)函[2010]38號(hào)鐵路橋隧建筑物修理規(guī)則[S].北京：中國(guó)鐵道出版社，2010.

[14]中華人民共和國(guó)鐵道部.鐵運(yùn)函[1999]2820.1—8鐵路橋隧建筑物劣化評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國(guó)鐵道出版社，1999.

[15]中華人民共和國(guó)鐵道部.鐵運(yùn)函[2004]120號(hào)鐵路橋梁檢定規(guī)范[S].北京：中國(guó)鐵道出版社，2004.

Analysis and Treatment of Common Concrete Beam Damages of Heavy Haul Railway

GAO Guo-liang

(Shuozhou-Huanghua Railway Development Co., Ltd， Suning Hebei 062350， China)

With reference to nearly 2000 concrete beams on Shuo-huang Railway， the impact of heavy haul transportation on the existing railway concrete beams， and the causes of damages are analyzed， and corresponding countermeasures are proposed. The results show that the heavy haul transportation causes the horizontal， vertical and longitudinal forces of bridge girder， pier foundation and support structure to increase significantly， reduces the reservation of live load， exacerbates the vibration and fatigue， and results in such damages as concrete cracking， heavy deflection and vibration and beam end blocking. The substantial increase of load and traffic volume leads directly to the damages and deteriorations. The purpose of improving the bearing capacity， crack resistance and durability of concrete structure can be achieved by means of external prestressed reinforcement， auxiliary steel beam reinforcement and crack encapsulation．

Heavy haul railway， Concrete beam; Damage; Treatment; Impact

2016-05-26；

2016-06-05

國(guó)家科技支撐計(jì)劃(2013BAG20B00)；鐵道部科技研究開(kāi)發(fā)計(jì)劃(2012G011)

高國(guó)良(1961—)，男，高級(jí)工程師，1983年畢業(yè)于上海鐵道學(xué)院交通運(yùn)輸專(zhuān)業(yè)，工學(xué)學(xué)士，主要從事鐵路運(yùn)輸管理和工務(wù)管理方面研究，E-mail：13832303854@163.com。

1004-2954(2016)12-0074-06

U445.7+1

A

10.13238/j.issn.1004-2954.2016.12.017