混凝土梁桥改造加固措施殷宁骏

'既有铁路混凝土梁改造加固技术南广铁路施工作业指导书由www.kdy.la看电影啦网站独家提供铁道科学研究院铁建所殷宁骏1．既有线混凝土梁的构造特点及其影响为了改善结构的使用和耐久性能，世界各国的混凝土桥梁一般都优先选用上承式结构、整体桥面。它使承力结构处于密闭的整体桥面遮盖下，免受有害物质的直接侵蚀，并使桥梁具有良好的整体性与横向刚度。在我国铁路建设中，长期以来，为了保证制梁质量和加快施工速度，混凝土桥梁的施工一直习惯于由工厂集中预制、铁路运输、架桥机架设的原则。由于运输限界和起吊重量的限制，每孔桥梁均由两片T梁组成。分片预制、运输、架设后，通过焊接横隔板，将其联成整体。部分底缘较宽的T梁甚至不设横隔板联结（并置梁）。这种标准化构造导致每孔梁的桥面并不成整体，在两片梁间有纵向通缝。造成了以下不良后果：（1）由于桥面设有断缝，桥梁的横向刚度减弱，随着行车速度的提高，跨度32m的桥梁时有跨中横向振幅超限的现象发生。（2）桥面污水由上翼缘两侧流经梁体、腐蚀混凝土，使结构耐久性受损。（3）横隔板开裂甚至断裂。（4）并置梁桥整体性差，行车时振动不同步。铁路桥梁承受重型活载，随着行车速度的提高，桥梁不仅要有足够的强度，同时要有良好的竖向和横向刚度以保证行车安全和乘客的舒适度。根据我国既有线混凝土梁的结构特点，在提速改造中，横向刚度较弱是必须注意的问题。7 2．提速对混凝土梁的要求当既有线的旅客列车和货物列车速度分别提高到160和90km/h时，混凝土梁必须满足以下要求：（1）结构无病害。（2）养护维修达到“铁路桥隧建筑物大修规则”（2000年）标准。（3）8m及以上跨度的双片式并置梁，必须增设横隔板。（4）采用板式橡胶支座或无支座的混凝土梁，应在梁端增设横向限位装置。（5）跨度27.7m以上的混凝土梁在客、货列车作用下，如跨中横向振幅超过“铁路桥梁检定规范”的限值时，应采取相应的横向加固措施。（6）既有横隔板出现较大裂缝或存在断裂现象时，要采取横向预应力加固。3．混凝土梁的病害检查（1）近年来，已陆续发现一些混凝土梁在使用了一、二十年后就已产生各种病害。其主要原因是：①设计忽视了结构耐久性要求。如钢筋和预应力管道设计保护层厚度偏小、混凝土压应力过大、不限制结构的预应力徐变上拱量、不重视桥面防、排水体系的质量要求等。②制梁质量控制不严。如混凝土性能不匀、保护层厚度离散性大、部分混凝土有碱骨料反应等。③运营阶段的桥梁检查、养护不认真。如错误地认为混凝土梁是免维修结构、不设检查设备、桥上道床不清筛、桥梁检查、维修技术落后等。（2）我国混凝土桥梁主要病害表现7 ①桥面污水长期流经梁体，造成泄水孔附近的梁段混凝土表面渗出锈水、钢筋腐蚀、混凝土脱落。②梁体混凝土碳化深度已达到或接近钢筋表面。③由混凝土碱集料反应造成的预应力混凝土梁沿管道产生纵向裂纹。④横隔板钢筋焊接处断裂。⑤近年来，已先后发现京广线唐庄特大桥、石家庄百孔特大桥、徐州枢纽夹孟线大山二号特大桥等三座位于曲线上的桥梁，由于货物列车上的含盐货物倾洒于桥面，并伴随污水流经梁体，使混凝土遭受高浓度氯离子污染，产生钢筋或预应力钢丝腐蚀，甚至锈断的严重病害。（3）在既有线桥梁提速改造中，首先要对混凝土梁进行病害检查，尤其对于未设检查设备、长期未进行就近检查的桥梁以及位于车站附近曲线桥的内侧梁应进行认真、详细检查。确认提速改造的桥梁无病害。（4）当发现桥梁病害比较严重时，应通过多种无损检测方法进一步查明病害原因、严重程度及受损范围，以制订有效的整治方案。检查内容有：裂缝宽度、深度及分布；钢筋锈蚀程度和锈蚀分布；混凝土碳化深度；混凝土保护层厚度；混凝土强度；混凝土氯离子含量、碱含量的化学分析；混凝土有无碱集料反应；防、排水系统的检查等。在对结构的承载能力和刚度发生怀疑时，应进行静、动载检验。（5）对于有病害的桥梁，必须按其劣化程度制订整治方案，进行整治，达到2000年“铁路桥隧建筑物大修维修规则”的要求。4．并置梁增设横隔板加固7 （1）由于T形梁截面不对称，无横隔板联结的并置梁为斜弯曲受力，导致并置梁中每片梁的两侧应力不匀，而且在动荷载作用下，两片梁的振动也不同步。在提速改造中，有必要在并置梁间增设横隔板，将两片梁联成整体，消除上述影响。（2）不同跨度的并置梁，均需增设三块混凝土横隔板，其位置为跨中及两个梁端。隔板厚30cm，混凝土强度等级C50。当T形梁腹板厚度为30cm以内时，应采用预应力横隔板，通过在腹板上钻孔，将隔板的预应力筋锚固在两片梁的腹板外侧。每个隔板施加约500kN预压力（图1，3）。当腹板厚度大于30cm时，由于腹板钻孔困难，并易钻断梁内既有钢筋，宜采用普通钢筋混凝土隔板，隔板主筋由8~9根直径16mm的螺纹钢筋组成。（3）既有线混凝土桥梁提速加固施工特点①施工不能中断线路的正常行车。②不影响既有结构的受力。③尽量采用易于搬运、便于施工的小型机具设备。④预应力筋采用无粘结预应力高强度低松弛钢绞线，单根张拉。（4）增设横隔板施工要点①预应力横隔板的腹板钻孔工艺必须做到两个腹板的钻孔不能误伤既有钢筋，而且要保证孔眼顺直且在一直线上，使预应力钢绞线能顺直通过。占孔前应采用钢筋位置探测仪查清下钻点附近的既有钢筋分布情况、确定准确的下钻位置。待一侧腹板钻孔完成后，穿入直径20mm的直钢筋，核对另一侧腹板待钻的孔位，达到预应力筋能顺直通过的目的。②新老混凝土结合面的处理工艺T形梁腹板、上翼缘底面与横隔板的结合面必须认真凿毛、清洗，同时按图纸要求钻孔栽筋，钻孔要达到规定的深度和清洗干净，所用的锚固剂必须符合规定。③横隔板混凝土灌造工艺7 选择水灰比较小的混凝土配合比，以保证混凝土强度、弹性模量符合设计要求，并尽可能降低混凝土的收缩变形。为了防止新灌混凝土在硬化过程中受行车振动影响而开裂，模板必须依托在既有梁上，同时要采取措施使既有梁和模板联成一体，在列车荷载作用下不产生相互错动。一般做法是在两片梁间隔板的上下部位用硬质撑木撑紧，腹板外侧用预应力筋或临时预应力筋拉紧。④预应力工艺由于预应力筋很短，要达到需要的预应力值，必须减小锚具的压密变形和夹片内缩量。设计采用了组合式锚具，通过两次张拉锚固，使上述损失减至最小。⑤封锚及防水处理工艺为了保证增设隔板的耐久性、防止钢筋锈蚀，封锚混凝土顶面要做成流水坡，与老混凝土结合处涂刷防水涂料；既有梁腹板与锚垫板间要有环氧砂浆垫层；无粘结筋在腹板孔眼中的空隙需注满黄油。采用钢筋混凝土隔板时，凡与老混凝土结合处都要涂刷防水涂料两至三道。5．降低跨中横向振幅的横向联结加固对于跨度27.7m以上的混凝土梁，如跨中横向振幅超限，可在两片梁的腹板间增设预应力水平联结板，提高其整体性。水平联结板每块长2.5m，厚25cm，混凝土强度等级C50，采用Ф15.2mm无粘结钢绞线作预应力筋。一般在横隔板位置或隔板间均匀布置7~8块。其结构面图见图2，4。施工原则和要点，与并置梁增设横隔板相同。7 图1并置梁（L=20m）增设预应力横隔板示意图7 图2预应力混凝土梁横向联结及体外预应力加固示意图7 图3增设预应力横隔板横截面示意图图4预应力混凝土梁横向联结及体外预应力加固横截面示意图7'