摘要：随着我国铁路的跨越式发展，铁路运输量日益增大、速度逐渐提高，既有桥梁由于原设计规范不符合现行规范的标准和施工不当、自然因素等影响，无法满足目前铁路运输发展的需要。通常情况下，重新建造一座桥要花费巨大的投资，且施工耗时长。而对桥梁采用加固方法可以节省大量的投资，收到良好的经济效益。对现有老龄桥的安全状况及剩余寿命进行科学的评估，以便有计划、有步骤地采用适当的加固和改造技术措施，恢复和提高桥梁的承载能力及通行能力，延长桥梁的使用寿命，以满足铁路提速的要求，具有重要意义。
关键词：铁路混凝土桥梁；病害；加固
随着铁路运输运量的不断加大及列车的不断提速，既有的一些旧、老桥梁由于受到原建设阶段设计、施工及材料的限制，病害大大增加，为保证运输行车安全及运量要求，对既有桥梁的维修、加固就显得尤为重要。而国家及各行业部门均未出台专门针对铁路既有桥梁加固的设计、施工规范及验收标准，所以铁路既有桥梁加固维修实践经验的总结和理论的进一步完善就显得尤为重要。这就使得既有铁路桥梁的加固也成为一个新的课题。
1 主要存在的问题
在铁路提速改造时，我们发现一部分既有线桥梁已经不能满足要求，主要表现在以下几个方面：（1）构造设计上的缺陷；（2）施工质量控制不严；（3）材料使用不当；（4）使用环境的影响；（5）不重视运营过程中的检查和维修养护；（6）运输负荷不断增长，桥梁逐步老龄化；（7 ）提速后的荷载刚度要求很高，既有线路不能满足提速后的行车安全。所以，对既有铁路桥梁的评估和加固具有十分重要的现实意义。
2 钢筋混凝土桥梁加固的原则
1）桥梁结构由于结构失效或损伤经评估不满足结构安全或正常使用要求时，必须进行加固。加固设计的内容及范围应根据评估结论和委托方提出的要求确定，可以包括整座桥梁，亦可以是指定的区段或特定的构件。2）充分发挥原有结构的承载能力，节省投资，缩短工期。3）加固设计应与施工方法紧密结合，并采取有效措施，保证新老结构连接可靠、协同工作。4）选取桥梁加固方案时，应根据实桥的特点，选取经济有效、设备简单、技术可靠、便于施工并能取得明显效果的加固方案。5）加固设计及施工应尽量不损伤原结构，并保留具有利用价值的构件，避免不必要的拆除或更换。6）加固施工应在尽量不中断或少中断交通的情况下进行，加固改造材料应性能良好，养护工作量应尽量减少。7）加固施工过程中，应采取安全监测措施，确保人员及结构安全。8）加固后的桥梁在使用荷载作用下，结构体系各部分的强度、刚度和裂缝，均应符合现行设计规范的要求，耐久性也应满足要求。
3 修补加固施工技术的应用
3.1 工程概况
某市郊铁路提速改造工程京包下行线某中桥为6×10m+2×12m简支T梁，建于建国初年，主梁性能良好，但梁部无横向连接，桥梁在行车过程中截面存在斜弯曲现象，而且两片梁横向振动有相位差，横向位移超过《桥梁检定规范》的参考限值，有可能造成桥上脱轨事故，已不能满足铁路提速的要求。针对主梁性能良好但横向联系薄弱、结构整体性差等情况，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带来的经济损失，本桥加固方案通过对该混凝土梁梁部增设横隔板及横向预应力加固，墩身采用植筋包箍混凝土加固粉化裂缝部分，基础采用增设树根桩提高基础承载力，使加固后的桥梁能保证列车提速后安全通行。
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3.2 加固技术
1）预应力体外索加固
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。体外索加固桥梁上部结构，就是在梁的下部受拉区，以冷拉粗钢筋、钢绞线或高强钢丝束为预应力筋，通过张拉对梁体产生偏心预压力，在此偏心压力作用下，梁体发生上拱，荷载挠度减小，改善梁体受力状况，从而达到提高承载能力的目的。
体外索加固具有如下优点：（1）显著提高承载能力，抗裂性和刚度可同时得到提高；（2）不中断行车或短时限制行车；（3）加固工艺所需设备简单，工期短，经济效益高；（4）对原结构损伤少。
2）粘贴纤维布法的应用
（1）粘贴法材料的选择：芳纶纤维因为抗疲劳性能较好，适合动态荷载梁体加固。碳纤维适合静态荷载，同时碳纤维导电性能限制了在铁路梁体加固中应用。日本新干线曾经因为碳纤维加固梁体后由于其导电性引起中断行车，造成事故。（2）集通铁路对全线的低高度桥梁均进行粘贴纤维法加固，加固材料选择芳纶纤维加固。芳纶纤维加固施工简单，不破坏梁体，投资费用小，受力可靠，工期短，对行车不产生影响。施工完成后，梁底裂缝得到很好的控制。
3）墩身包箍植筋加固
桥墩主筋锚固施工采用RE500锚固胶粘剂。主要施工步骤如下：1）准备：检查被植筋混凝土表面是否完好，钢筋探测核对标记植筋部位，尽量避免伤及钢筋，植筋应控制对原结构物内钢筋破坏低于15%。2）钻孔：根据钢筋直径及设计要求，根据直径对应深度打孔，检查孔径及孔深。3）清孔：利用压缩空气清孔，用毛刷刷三遍，吹三遍，确保孔壁无尘。4）注胶：首先将植筋胶直接放入胶枪中，将搅拌头旋到胶的头部，扣动胶枪直到胶流出为止，前两次打的胶不用。注胶时，将搅拌头插入孔的底部开始注胶，逐渐向外移动，直至注满孔体积的2/3即可。5）植筋：将备好的钢筋旋转着缓缓插入孔底，按照相应的固化规定时间进行安装，使得植筋胶均匀地附着在钢筋的表面及缝隙中，待其固化后再进行焊接，绑筋及挂钢丝网，浇筑混凝土等其他各项工作。
4）横向预应力技术
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，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，已不能满足铁路提速的要求。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160km/h（客车）和90km/h（货车）安全通过。
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的无粘结钢绞线，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。
5）增加惯性矩法
施工主要是将截面加宽、加厚、加高，提高截面的惯性矩。在梁体的下翼缘隔一定间距打孔，锚固钢筋，将梁底表面凿毛，保证新旧混凝土结合良好。该方法的优点是施工工艺简单，适应性强，有成熟的施工工艺；缺点是施工工序多，减小桥梁的净空，增加结构体积和荷载，新旧混凝土连接质量难保证。
综上所述，在铁路提速改造过程中采用适当的加固和改造技术措施，恢复和提高桥梁的承载能力及通行能力，延长桥梁的使用寿命，能适应现代化交通运输的需要。对既有桥梁进行加固节省了大量的投资，收到了良好的经济效益。
参考文献
[1]凌雪.既有铁路桥梁钢筋混凝土Ⅱ型梁强度、刚度衰减及加固研究[D].长安大学,2015.
[2]何亚雄,林桂宾.铁路既有混凝土桥梁病害整治新材料和新方法[J].铁路技术创新,2003,01:42-46.
论文作者:勾艳阳
论文发表刊物:《基层建设》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/7
标签：桥梁论文; 铁路论文; 结构论文; 预应力论文; 横向论文; 混凝土论文; 横隔论文; 《基层建设》2017年第19期论文;