铁路特殊结构桥梁的养护维修

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　　摘要：桥梁是高速铁路应用的一种重要支撑结构，为保证列车运营的安全性、舒适性，高速铁路桥梁结构必须具备应有的横向、豎向和抗扭刚度。自20世纪90年代开始，为建设世界一流的高速铁路，中国开始研究高速铁路桥梁的关键技术，特殊结构桥梁在高速铁路中也得以成功应用。然而，对于特殊结构桥梁的养护维修仍处于探索阶段，如何利用高速铁路仅有的天窗时间对特殊结构桥梁进行养护维修，是当前铁路设备管理单位面临的难题。下面我想结合多年对桥梁设备的管理经验探索特殊结构桥梁高效、直接的养护维修办法。
　　一、养护维修基本规定
　　（一）维修周期
　　特殊结构桥梁维修按照“预防为主，防治结合，有病治病，治病除根”的原则，全面推行预防修。按照不同设备类型确定维修周期，混合桥可分类、特大桥可分孔或分段划分维修单元开展维修，以恢复或部分恢复各部件的功能，保持整座设备质量均衡完好。钢梁桥（包括钢桁拱、钢管拱）维修周期为三年，混凝土桥维修周期为五年。
　　（二）维修主要内容
　　1.圬工梁拱、墩台裂缝整治、圬工勾缝、抹面、小量喷浆和压浆，局部翻修和加固修理及局部增设防水层，排水设备的修理和部分增设。
　　2.桥上无砟轨道混凝土底座和凸形挡台外露部分裂缝修补，有砟轨道挡砟块零小更换、整修。
　　3.梁缝止水装置修理或更换。
　　4.梁端横向位移的限位装置的修理。
　　5.桥面护轨、防火设备、安全检查设备、抗震设施、水标尺、支座防尘罩以及各种标志的修理、零小更换和增设。
　　6.钢结构局部维护性涂装、死角防锈、更换失效螺栓；少量铆钉、螺栓或联结系杆件的更换，杆件裂纹、损伤和弯曲等就地修理，结构不良的小型改善，增设防爬角钢。
　　7.混凝土梁裂缝、露筋修补、防水层局部修理、桥梁防排水设施局部整修，梁端伸缩装置整修。
　　8.支座整治空吊翻浆，处理折断锚栓，整修防尘装置，钢质部分涂装，整修墩顶排水坡等。
　　9.墩台裂缝缺损修补，顶面排水处理，基础防护整修等。
　　10.桥面及作业通道栏杆的局部更换。
　　11.桥梁防护设备及河调建筑物整修。
　　12.各种防护设备的砌体勾缝修补。
　　13.防护墙、作业通道、救援疏散通道、安全检查设备、抗震设施、空心墩检查梯等的局部整修。
　　14.桥涵标志的增设、修理和更换。
　　15.桥涵限高防护架、桥墩防撞护栏的整治修补。
　　二、钢—混凝土结合梁桥的养护维修
　　钢—混凝土结合梁桥是通过剪力钉等抗剪器把钢梁和桥面板连成整体而共同受力，抗剪器传递钢梁与混凝土桥面板之间的剪力，它是保证钢—混凝土结合梁桥整体工作的关键部位。抗剪器对混凝土桥面板的作用相当于对桥面板产生纵向劈裂效应。如果出现混凝土纵向劈裂，就会导致整体工作性能降低直至失去组合作用。钢—混凝土结合梁桥面板不得有纵向裂缝。应及时采取加固措施。
　　在连续结合梁支座及其附近的桥面板，如有横向裂缝和渗漏水部位，应重做防水和封闭裂缝。纵向钢筋失效引起的裂缝，应采取纵向受力加固措施。预应力混凝土桥面板中预应力失效产生的裂缝应立即修复加固。
　　跨中区域桥面板压裂、压碎、磨损，应及时加固修复。结合板贯穿性裂缝和缺陷应及时修补，以免引起钢梁的锈蚀。对于较大的破碎带，修补时至少应在无活载下进行。全部RC板更换应按原设计施工程序卸载进行。当由于承载力不足对结合梁进行加固时，除对RC板（或PC板）和钢梁加固外，应同时验算剪力键是否满足要求。
　　根据试验研究结果，当梁端相对滑移达到0.1m时，组合作用大大降低。支座及梁端区域结合梁结合面，不得有相对滑移和开裂，当梁端相对滑移时，应及时进行修复。
　　剪力连接件失效会造成钢梁与混凝土桥面板之间的相对分离，即掀起。出现掀起时会表现出混凝土铺装层鼓出、破损等现象，也会导致组合作用降低。剪力连接件加固方法可以在桥面板原连接件位置处凿眼，直到能够将剪力连接件补焊到钢梁的翼缘上为止，然后用不低于桥面板混凝土强度等级的细石混凝土将凿眼灌实。
　　结构尺寸及线形不得有超过规定的变形。针对超标变形可采取下列几种方法加固：
　　（1）在经验算保证结构安全的前提下，加铺或重铺钢筋混凝土垫层。
　　（2）钢梁补强。
　　（3）施加体外预应力。
　　三、系杆拱桥的养护维修
　　（一）钢管混凝土拱肋
　　当焊缝承受与其方向垂直的交变荷载时，在焊接缺陷及局部应力集中处均易诱发疲劳裂纹。该裂纹一旦形成，在应力与腐蚀介质的共同作用下，裂纹迅建扩展，如不及时修复，会引起起严重后果。因此，对拱肋的焊接部位应注意保持焊接的正常状态。
　　若发现桥梁在使用过程中焊接处有异常情况，应注意分析裂缝发生原因，及时处理。当拱肋发现裂缝后，应及时用手电钻在裂纹端钻一直径2～3mm的圆孔，制止裂纹的扩展。在确定钢管混凝土的管内有空洞或离析时可先钻孔注入环氧树脂、水泥砂浆后再封闭钻孔。
　　主梁的挠度值出现异常时要及时限制运输，并应查明原因，委托设计部门计算，采取措施进行处理。
　　（二）拱座
　　在拱座与裸露的钢管混凝土交界段以上露出的钢管表面，若涂层出现褶皱、龟裂，在排除涂层质量、气温、老化等原因外，宜再将包裹混凝土向上延长。若拱座的外包混凝土出现褶皱、龟裂、裂纹，当无明显变形时，可暂用水泥砂浆涂抹，加强观察，分析原因，待稳定后再根据情况进行修复（如压浆，封闭或凿除裂损部分进行修复）。对拱座处的积水要及时排除，保持清洁干燥。每年冬夏来临之前，对裸管段与有外包混凝土的管段交界处要涂厚油脂。
　　（三）吊杆及锚具
　　吊杆出现病害的主要部位是上、下锚头处。冷铸锚头和螺栓是暴露在大气中的，要注意防水防锈，丝扣部分应经常涂润滑油防腐。应定期对吊索系统涂漆防锈，补刷防锈漆。吊杆两端锚固处及锚头、吊杆出口密封处、防护套等部位，发现有损坏时，应及时处治。当锚头发现裂缝或破损，应更换该吊杆。 　　（四）系杆
　　吊杆、系杆为钢管混凝土系杆拱桥的关键部件，钢筋锈蚀已成为影响结构使用寿命和安全的主要因素之一。特别是目前设计中采用的高强度材料，桥梁设计时是在材料无缺陷前提下进行的设计，这些材料如果有0.02mm的压痕，即为材料缺口，局部缺口处应力将大幅增加，0.05mm压痕为肉眼可见的腐蚀坑，就会大幅影响结构的承载力。因此，系杆要避免横向冲击，注意防水、防锈。在钢管及防护罩内均应压注防锈油脂作防护。发现系杆及防护板损坏应及时处理。如发现油脂渗漏，应补注防锈油脂，并找出渗漏部位，加以堵塞。对系杆锚头、锚板防护罩、滚珠轴承等应使其保持在完好状态。混凝土防护板裂缝宽度超过0.2mm者应压浆修补。
　　（五）拱上混凝土立柱
　　在检查中若发现混凝土有开裂现象，應注意观察其发展情况。待稳定后，再根据开裂情况进行修复。如裂缝发展严重时，应查明原因，委托有相应资质的单位，采取加固处理措施。若发现混凝土有露筋、剥落等现象，应及时修补。
　　（六）钢拱桥
　　钢拱桥的构造比混凝土拱桥复杂，因此加固工艺也更具针对性，钢拱桥局部构件的维修与加固方法与梁桥类似。
　　当钢拱桥因局部构件锈蚀出现截面损失时，可采用除锈、表面涂装、局部钢结构补强的方式予以维修或加固；采用混凝土桥面板的钢拱桥可将桥面板更换为正交异性钢桥面板，通过降低结构恒载达到提高承载能力的目的；两铰拱和三铰拱结构的钢拱桥受弯矩较小，可通过在铰点施加约束，变铰接为固结，通过提高结构的刚度间接达到加固目的。但加固前应进行结构检算，并对基础进行适当加强。
　　四、斜拉桥的养护维修
　　斜拉桥的桥跨结构（无论是混凝土梁还是钢结构）亦存在梁式桥结构类似的缺陷，桥跨结构的养护与修理除按照钢筋混凝土、预应力混凝土桥或钢桥相应内容进行外，日常养护还应从以下方面进行：
　　斜拉索日常养护维修的重点部位是上、下锚头处，拉索梁端锚固处及锚头、斜拉索出口密封处，减振器等部位。若发现有漏水、积水和脱漆、锈蚀时，应及时处治。拉索梁端的锚头及护筒应做好防潮、防锈处理，经常保持干净、清洁和干燥。
　　应定期清洗更换两端锚具锚杯内的防护油；定期更换钢护筒与套管连接处的防水垫圈及阻尼垫圈。做好接缝处的防水处理；应定期对索端钢护筒涂漆、防锈处理；发现拉索护筒开裂、漏水、渗水等现象时应及时处理。必要时，可剥开已损坏护套，将已潮湿的钢索吹干。对已生锈的钢索应做好除锈处理，再涂刷防护漆及防护油，并用玻璃丝布或其他防护材料包扎严密。
　　对锚头、护套应经常检查养护，严防钢丝锈蚀、断丝，发现断丝应及时分析原因并予以更换；斜拉索的减振设施应注意检查维修，必要时可更换；冷铸锚头和螺栓暴露在大气中，尤其要注意防水防锈，当发现冷铸锚开裂或破损时，则应更换相应斜拉索。
　　发现锚固构件锈蚀可首先除去表面油脂，采用手工除漆除锈，然后涂刷环氧富锌底漆两道，最后用防锈油脂涂覆。
　　下锚头渗水或积水应查明渗水来源并进行密封。当拉索下部积水时，应采取以下步骤进行处治：清洁疏通下锚头排水孔，并在护套接近下锚头处开孔，加速积水的排放；积水排放完毕应通过排水孔向其中吹入干燥热空气除湿，使护套内空气湿度RH≤60%；修补索体护套破损处。
　　锚固区混凝土病害。发现锚固区混凝土松动开裂或剥落，可首先将松动的混凝土除去；重新检查混凝土损坏程度；如混凝土开裂是由于钢筋锈蚀导致，应先清除锈蚀钢筋附近混凝土，将钢筋除锈，再用环氧砂浆修补；如混凝土开裂不是锈蚀所致，如裂缝宽度在0.2mm以下可不做处理，如裂缝宽度超过0.2mm则应将裂缝封闭。
　　索力测试发现索力偏差时，应根据偏差的程度采用不同的维修策略；索力偏差10%以内时刻暂时不采取维修措施，但应增加检测频率；如索力偏差超过10%以上应考虑调索。调索应从误差最大或最小的拉索开始，渐次调整直到所有索力达到设计值。索力调整方案应会同设计方确定。
　　五、结束语
　　随着高速铁路在世界各国的不断发展和建设，桥梁工程技术也在不断进步。展望高速铁路桥梁工程的未来，势必会研发出更新型的工程材料、设计出更合理的桥跨结构来满足各项铁路工程的建设需求。为此，设备管理单位必须找到更经济、更高效的养护维修方法，来适应高速铁路的飞速发展，保障列车的安全运营。
　　（作者单位：中国铁路成都局集团有限公司）
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