铁路桥梁工程的常见病害与施工处理技术分析

铁路桥梁工程的常见病害与施工处理技术分析

刘林飞

中铁一局集团第四工程有限公司，陕西省咸阳市 712000

摘要：为了保证桥梁结构和列车运行的安全，针对梁、墩、支座及附属结构的变形和结构性病害，进行了相应的病害预测分析和处理技术研究，并提出了多种针对性的病害处理方法。同时，结合桥梁健康检测系统给出了标准化维护模式。

关键词：铁路桥梁；病害；施工处理技术

1桥梁主要病害处理措施

桥梁病害需要在治疗前进行检测，桥梁病害的检测和分析需要根据桥梁病害的预警和分类结果进行判断。为了准确检测铁路桥梁的病害，需要获得监测结果和各种力学响应指标的阈值分布。按照这个思路，在这个分类中，所有监测数据都要进行筛选，剔除不合理的数据。同时考虑到监测数据在时间和监测位置上的复杂性，对数据进行简单的力学分析，提取待评价的特征数据，提高评价的可操作性。最后，根据各种环境、变形和结构指标，确定铁路桥梁的病害，并根据监测结果和以往铁路沿线的灾害调查，提出相应的处理措施。

1.1桥梁材料病害处理

桥梁结构由于材料强度不足或材料缺陷与环境因素的相互作用而劣化。例如，桥梁混凝土结构中积累的水使腐蚀介质与桥梁材料相互作用，加速桥梁材料病害，破坏桥梁结构。常见的材料病害有:一是化学侵蚀，主要包括溶解侵蚀、溶解侵蚀和膨胀侵蚀，会导致混凝土膨胀开裂松动，降低桥梁强度；二是碱-骨料反应，主要是混凝土中的碱与具有碱活性的骨料发生反应，导致桥梁材料劣化，强度降低；三是桥梁材料的冻融效应。当桥梁处于低温环境时，桥梁材料中残留的水在结冰时膨胀，导致桥梁开裂。

桥梁材料病害的化学反应造成的破坏大多是不可逆的，处理起来比较麻烦。目前没有成熟的经验。因此，预防是预防此类疾病的主要途径，主要有两种预防方法:

(1)改善混凝土的组成，提高混凝土的密实度，降低材料的渗透性，减缓碳化和氯离子的影响，提高桥梁材料的耐腐蚀性。具体来说，如果在混凝土中掺入硅粉，可以提高材料对氯离子的抵抗力；磨细粉煤灰水泥，提高抗侵蚀能力；采用加气混凝土，在气温较低时，材料中所含的水分有足够的移动空间，减少了冻融造成的破损。

(2)采用电化学处理方法，通过电场的作用，将碱化物质从临时阳极源输入碳化区，从而降低氯离子含量，提高碳化混凝土的pH值，使钢筋再次钝化，加固桥梁结构，减少混凝土材料的病害。

1.2桥梁结构腐蚀病害处理

桥梁结构的钢筋和钢板生锈后，鳞片会吸水膨胀，导致桥梁病害更加严重，削弱桥梁材料的粘结力，降低承载力。腐蚀会减小钢筋的截面，容易导致应力集中，增加材料的脆性。桥梁预应力钢筋锈蚀时，在高应力作用下会加速锈蚀，称为应力腐蚀现象，加速桥梁结构的损伤。可见桥梁结构的钢筋腐蚀对桥梁的危害是非常大的，有时甚至是致命的。

当发现桥梁钢筋锈蚀时，必须对锈蚀钢筋进行彻底除锈。对于腐蚀严重的，需要对钢筋进行修补焊接，以弥补钢筋的腐蚀，然后尽快浇筑混凝土，并用混凝土包裹保护；当结构表面混凝土脱落，外露钢筋锈蚀时，也必须对锈蚀钢筋进行彻底除锈，同时浇筑混凝土，达到一定强度后在混凝土表面粘贴钢板或碳纤维布，以补充钢筋截面的损失；当保护层混凝土已全面碳化，达不到防锈效果时，用XYPEX(塞比什)浓缩浆刷闭孔，将水和腐蚀性物质隔离，防止钢筋继续锈蚀；为防止锈蚀，可在混凝土表面涂上渗透缓蚀剂，以防止钢筋生锈。在混凝土浇筑过程中，应严格按照施工规范进行施工，并对施工进行细化，防止海水和化学水进入模板。

为了增强钢筋的耐腐蚀性，市场上出现了一系列新的钢筋品种或保护方法，如不锈钢钢筋和环氧树脂涂层钢筋。到目前为止，镀锌钢筋和覆铜钢筋已经很少使用，合金钢筋(耐腐蚀钢筋)已经在桥梁工程中得到发展。不锈钢钢筋和环氧涂层钢筋在工程中得到了广泛的应用，并被确认为解决桥梁钢筋腐蚀的有效措施之一。

1.3桥墩病害处理

高速铁路桥梁一般采用混凝土或钢筋混凝土桥墩和桥台，以保证桥梁和轨道结构的安全性、舒适性、耐久性和良好的动力性能。由于为高速铁路设计的桥梁活载较小，桥台的力学指标并不控制桥台的设计，而是采用大量的工字形桥台或空心桥台，而不是采用大体积重力式桥台。常见的桥墩病害主要有裂缝、腐蚀、倾斜、下沉等。

如果桥墩和桥台出现局部损坏，可在彻底处理前设置拉杆、轨箍或排架进行临时加固或减少。发生桥墩沉降或位移病害时，首先应对桥墩及其支座和桥墩附近的梁结构进行全面检查，判断是否会引起其他病害，同时应查明病害原因，监测桥墩的沉降和位移，确认无发展变化后进行加固处理，并对线路位移进行整改。

1.4桥梁支座病害处理

桥梁支座是桥梁结构的重要组成部分。然而，由于其在桥梁工程造价中所占比例较小，工程技术人员对其重视不够，导致桥梁支座病害频发。设计单位和施工单位应更加重视桥梁支座，从源头上预防和减少桥梁支座病害的发生。桥梁支座失效的原因有所不同。因此，应根据轴承的实际故障，提出相应的故障处理措施。

支座病害主要表现为侧向位移过大，支座损坏严重。采用更换板式橡胶支座和增加梁端限位装置的方法完成病害处理。通常先拆下轴承的地脚螺栓，再重新埋设，但这种方法并不能根治疾病，效果也不理想。可以采取以下措施:

(1)首先必须保证固定轴承无失效变形，轴承倾斜度在允许范围内；

(2)释放桥面应力，保证桥梁和支座处于正常位置，通过测量温度，计算出活动支座在变温范围内的正确位置；

(3)拆除地脚螺栓后重新固定轴承，并在活动面内注入钙基润滑脂，使轴承活动更加灵活，进而解除此病。

轴承的维护和更换应在列车运行的天窗时间内完成，以确保安全。

1.5桥梁加固处理

预应力混凝土梁在重载作用下会发生过大的挠度，伴随着振动增大、梁开裂、钢筋锈蚀等一系列问题，因此应从提高承载力和抗裂性的角度对桥梁进行加固。根据不同的梁型，采用体外预应力、梁体裂缝处理、辅助钢梁等多种加固方法。通过加固，可以提高梁体的竖向刚度，改善桥梁结构的受力，提高承载力，大幅度降低梁体在恒载和活载下的应力，减小活载下的挠度，满足重载运输下的适用性。

1.6桥梁裂缝病害处理

重载列车的通过可能会造成桥梁开裂，产生竖向弯曲裂缝和斜向裂缝。对于混凝土桥梁，裂缝产生的原因有:荷载引起的裂缝、温度变化引起的裂缝、收缩引起的裂缝、基础变形引起的裂缝、施工质量引起的裂缝。混凝土空隙、蜂窝、马表面、剥落等。，松动部分应先清除，然后用高强粘贴混凝土和水泥砂浆修补；如果梁外露或剥落，应先凿除松动的保护层，清除钢筋锈蚀，然后修补保护层；如果梁的横向和纵向连接构件开裂、断裂和焊接，可采取更换、补焊和焊接等措施进行修复。当裂缝宽度在限值范围内时，可以封闭，一般涂环氧树脂胶；当裂缝宽度超过限值时，采用压力灌浆法注入环级树脂胶或其他裂缝填充材料；对于不允许出现裂缝或裂缝发展严重的桥梁，应进行动态观察，找出原因，及时加固；当裂缝严重影响交通安全时，应及时停止交通，修复桥梁。

对于桥梁砌体裂缝，低等级基础沉降和砌体灰缝沉降引起的沉降裂缝较为常见，有的是砌体受热不均匀、温差大引起的温度裂缝，少数是砌体强度不足引起的裂缝。对于砌体裂缝的养护，首先要对表面露出的骨料部分进行修补，然后将露出的骨料清除。然后，用细骨料混凝土填充和夯实裂缝，并在用高强混凝土和水泥浆修补前清除松动部分。

2桥梁日常维护

桥梁日常维护是指为保持桥梁及其附属结构正常使用，使桥梁保持良好状态而进行的预防性维护和日常维护。本文从以下几个方面介绍了桥梁的养护要求。

(1)桥面应定期清理，以消除积水，清除杂物和积雪等。保持桥梁清洁，出现轻微病害及时修复，以保持桥梁的整体性。

(2)桥梁伸缩缝的日常维护是一个非常重要的环节，应经常清除接缝处堆积的泥土、垃圾等杂物。如有损坏或功能失效，应及时修复或更换；检查边梁与桥面铺装连接处是否有损伤、裂缝、渗漏，一旦发现及时修复，以免影响伸缩装置与梁、板之间的锚固强度；检查伸缩装置的顶面是否平整。如果出现异常不平，进一步检查滑动压力轴承或滑动压缩轴承是否损坏。如果损坏，及时更换。在日常维护中，如果伸缩装置的接头之间出现过大的不均匀位移，应及时检查位移控制系统的部件是否损坏，如有部件损坏应及时更换；此外，应定期进行防锈处理，以确保伸缩装置的正常使用和良好的耐用性。

(3)桥梁标志、标线和交通安全设施的日常维护。桥梁标志标线是促进桥梁交通安全、提高运输效率的基础设施。桥梁上的交通标志应完整、醒目、牢固，标志牌应保持清洁，无裂缝和缺陷。如有损坏，应及时修理和更换。用于桥梁观察的标点、传感器和接线应保持完好。

(4)钢筋混凝土和预应力混凝土梁桥的桥跨结构的主要缺陷包括表面损伤、裂缝、蜂窝和腐蚀等。桥梁结构因设计标准低、结构布置不合理、施工质量差和荷载因素而受损，导致承载力和通过能力不足，危及结构安全，影响桥梁的正常使用。钢筋混凝土和预应力混凝土梁桥的日常维护包括清除表面污垢、修复混凝土空隙、损伤、剥落、表面风化和裂缝、修复预应力锚固区的损伤和开裂、预应力钢筋束纵向开裂、清除外露钢筋的锈斑、修复保护层、处理各种横向和纵向构件的开裂、焊接和腐蚀。

结束语

本文主要研究铁路桥梁病害的治理措施。首先针对常见桥梁病害给出了相应的处理措施，并结合桥梁健康监测系统提出了标准化管理模式，根据以往桥梁评估分类对不同病害进行处理；介绍了桥梁加固的应用技术，通过采取有效的维修加固措施，恢复了桥梁原有的技术功能，提高了其结构承载力；总结了桥梁日常养护中存在的问题、采取的对策以及桥梁预防性养护和精细化养护的内容。最后，对桥梁的健康管理进行了探讨，为桥梁的日常管理和维护提供了方法和依据。

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