铁路钢桥维修加固对策
现有钢桥多为不同年代设计、采用不同钢材和不同连接方法建造的桥梁，给钢桥的维修管理带来了一定的难度，甚至有些钢桥已无当时设计、施工的原始资料。另一方面，由于钢材的高强度、高延性、易于通过加固恢复或提高其承载力，钢桥往往不会被轻易报废。所以，归纳总结钢桥常见病害，研究其加固措施，对延长既有钢桥寿命，提高桥梁的维修养护质量具有重要的意义。
1 维护对策
建立桥梁检测→诊断→修补加固的维护系统，是钢桥维修管理的重要环节。钢桥的检查分日常检查、定期检查、特殊检查和检定试验4种。日常检查主要通过日常巡视，采用目视法，对桥梁主体结构和墩台进行检查。定期检查一般周期为4-5年，采用目视和简单仪器对基础、支座、易发生劣化和损伤的部位进行检查。当发生车辆船舶撞击、台风、地震、火灾等意外情况时，进行特殊检查。当上述3项检查结论认为必要时，进行静力和动力检定试验，全面测试结构机能(应力和变形)和动力性能。
1．1 检查项点
(1)涂膜劣化及腐蚀状态。
(2)下承式桥梁建筑限界有无富裕量，特别是大型货物通过时。
(3)列车通过时梁的振动状态，在桥上感觉是否有异常振动和声音。
(4)支座的异常及破损。
(5)铆钉和螺栓的变化(松动、断裂和脱落)。
(6)焊缝和母材的变化(裂纹等)。
(7)排水设备的状态。
(8)步行道及桥上附属设施的变化。
(9)修补和加固处的再变化。
(10)火灾、撞击和地震等引起的损伤。
1．2 钢桥性能的测试及评定
(1)列车荷载测定 推算耐久性评定的荷载、推算换算挠度计算的轴重、计算现有承载力时的实测荷载。在钢轨(枕木之间)轨腰上布置应变计测轴重，在一定测定距离内(货车大于40m，客车大于60m)测试列车速度。根据实测的列车活载(轴重和轴距)，计算最大应力(用实测断面计算)，进而用下式评定现有的应力比：
式中，σm为维修容许应力，σmax为由实测活载计算的最大应力。
(2)主梁的承载力和耐久性 评定构件的承载力、危险构件细节的疲劳累积损伤度和剩余寿命。测定主梁(或主桁架)、横梁和纵梁的最大应力和挠度，被评定细节的应力谱。用现有应力比评定承载力：
式中：[σm]为维修容许应力；σmax为列车以容许最大速度通过时的实测最大应力。
采用专用程序统计被评定细节的应力谱并计算疲劳累积损伤度，进行耐久性评定：Dp≤ 1.0 (6)
式中：Dp为至今的疲劳累积损伤度。
由式(7)推算剩余疲劳寿命：Dk=1-Dp (7)
式中：Dk为将来的疲劳累积损伤度。
(3)主梁挠度 评定列车走行安全性和乘员的舒适性，求算主梁健全性的刚度指标。测定内容为主梁跨中最大挠度，纵横交点处最大挠度，斜梁的主梁端部左右钢轨位置的挠度差。根据表1～3进行列车走行性评定。
用相应于设计挠度的现行状态挠度进行主梁刚度健全度评定：
换算挠度
式中：fm为实测挠度；η为换算系数， η=Ms/M1。其中：Ms为设计荷载引起的弯矩；M1为特定列车下实际轴重引起的弯矩。
(4)主梁横向变位及振动 评定列车走行安全性和乘员的舒适性。在主梁或纵梁跨中下翼缘，垂直于桥轴的水平方向设置加速度仪，测定列车通过时的加速度，由加速度波形计算横向振动频率及振幅。根据式(9)对横向振幅临界值进行评定。
式中：a为横向振幅临界值(半振幅)，cm；v为列车速度，m/s；L为主梁跨度,m；nh为横向振动频率，Hz。
(5)支座与梁、支座与墩台之间的错位变位 考察桥梁各构件是否正常移动，测定列车通过时支座与主梁之间的纵向滑动变位、支座与墩台之间的纵向错位和横向错位。评定支座位置错动，即支座与梁之间的位移实测值应小于式(10)的计算值：
δ=1.5L/2+50mm (10)
式中：L为跨长，m。
评定支座的活动机能，通过支座与墩台之间的错位、支座前后与墩台之间的垂直变位(倾斜)的实测值评定。
(6)测定主梁恒载状态 根据梁在恒载时的固有频率可推算恒载的大小和恒载挠度，维修时千斤顶的顶力、梁的拱度等。用加速度仪于跨中测得梁的固有振动频率，计算得到恒载的大小和恒载挠度。梁非加载时的固有振动频率由列车通过后残留的自由振动波形通过频谱分析求得。由式(11)进行恒载大小的估算：
式中：w为单位长度梁重；E为弹性模量；J为惯性矩；fn为n阶固有振动频率；n为振动阶数；L为梁的跨长；g为重力加速度。
由式(12)估算恒载挠度：
式中：d为恒载引起的挠度；fn为n阶固有振动频率；n为振动阶数。
2 修补和加固
2．1 补修设计的基本注意事项
桥梁结构出现病害并导致承载能力的降低，必须恢复其承载能力，要明确划分修补和加固之间的界限是很难的。补修设计必须考虑结构对象损伤的种类、损伤原因、损伤程度、施工方法和补修后的效果，难以用同样的模式规定补修合计是否恰当，但基本注意事项如下：① 强度是否满足要求；② 是否带来其他新的问题；③ 必须考虑施工方法；④ 是否经济；⑤ 补修后的美观。
2．2 钢桥的修补及加固
(1)涂装维修涂装维修在钢桥维修中占有重要地位，这一方面是由于涂装费用在钢桥维修管理费中占很大比例，更因为钢材腐蚀将直接削弱构件断面，导致承载力降低，涂装还会直接影响钢桥的外观。更换涂装的寿命周期和涂装设计根据环境、桥梁结构及构件、涂料及其配套体系、涂装工艺和涂料价格确定。铁路钢桥涂膜最易劣化部位是桥面系机车通过的上方构件(尤其是纵梁上翼缘)、节点和支座处、板件棱角和螺栓处，这些部位的涂装应予特别关注，如纵梁上翼缘，因积水、受磨及化学腐蚀，应采用超厚膜涂装体系，即热喷锌+玻璃鳞片漆。
(2)补强及加固 通常有钢材腐蚀补强、疲劳裂纹补强和提高承载力的加固。根据不同病害部位设计相应补强方案。宜用高强度螺栓拼接加固，慎用现场焊接拼接、补焊加固。
(3)铆钉和高强度螺栓脱落 在用高强度螺栓更换铆钉时，宜整节点更换，不宜部分更换。
3 结语
铁路钢桥作为交通工程的重要组成部分，数量大，结构规模大，改造周期长，需要长期保持其机能。而桥梁经过多年劣化必将逐步降低其性能，因此必须建立铁路钢桥检测→诊断→修补加固的维护系统，对病害做到及时发现、跟踪、整治。随着桥梁建设技术的进步，病害也会不断“更新”，维护系统也必须与时俱进提出新的对策，有针对性地进行维修与加固，方能保证桥梁结构的安全。
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