張有科

摘要：隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展、鐵路交通技術(shù)的不斷提高以及生活節(jié)奏的不斷加快，我國鐵路交通發(fā)展已取得巨大進步，但同時一部分既有橋梁已經(jīng)不能滿足要求，既有線路不能滿足提速后的行車安全等問題，文章分析了現(xiàn)有鐵路橋梁病害，并提出了相關(guān)改造與加固措施。

關(guān)鍵詞：鐵路橋梁病害分析；鐵路交通；改造加固

中圖分類號：U445文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1009-2374（2009）07-0163-02

一、鐵路橋梁現(xiàn)狀

鐵路是推進我國城鎮(zhèn)建設(shè)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，我國人口眾多、幅員遼闊，這種國情決定了中長距離客貨運量要求巨大，需要大力發(fā)展鐵路，同時也能加快我國工業(yè)化發(fā)展進程。此外，根據(jù)我國土地資源和能源的實際情況，發(fā)展鐵路這種占地少、能耗低的交通方式，對于國民經(jīng)濟的發(fā)展具有重要意義。

鐵路提速到時速200公里，可以加快城際和區(qū)域間交流，在人流、物流方面發(fā)揮重要作用，隨著速度和服務(wù)質(zhì)量的提高，可以誘發(fā)各種新的潛在需求，從而促進國民經(jīng)濟的發(fā)展。

針對鐵路提速，鐵路部門建立健全六大安全保障體系，包括：科學(xué)的檢測監(jiān)控體系、設(shè)備維修體系、規(guī)章制度體系、應(yīng)急預(yù)案體系、治安防控體系和沿線安全防護體系。但是由于原先設(shè)計或者材料適用不當(dāng)?shù)仍?，提速后的既有鐵路不能滿足需求，甚至出現(xiàn)損耗。特別是鐵路既有橋梁橫向振幅超限，成了鐵路提速的重大障礙。

我國鐵路橋梁梁部多采用12、16、20、24、32m標(biāo)準(zhǔn)孔跨，涵蓋各個跨度的普高梁、低高度梁及超低高度梁，采用最多的是16、24、32m普高梁和低高度梁。該系列梁型為單線鐵路橫向2片T梁形式，此種梁型橫向聯(lián)結(jié)較弱。不能滿足鐵路提速的要求。

二、既有鐵路梁橋存在問題分析及加固措施

（一）橫向加固

橫向預(yù)應(yīng)力加固。我國鐵路上使用的混凝土橋梁中，20m及以下跨度的無橫向聯(lián)結(jié)，24m以上有橫向聯(lián)結(jié)的，發(fā)現(xiàn)不少橫隔板已斷裂，在鐵路多次提速后，這部分橋梁在行車過程中，不僅截面存在斜彎曲現(xiàn)象，而且兩片梁橫向振動有相位差，甚至有反向振動現(xiàn)象，影響列車運行時的舒適度，已不能滿足鐵路提速之后的需要。常用的橋梁加固技術(shù)有橋面補強層加固、增焊主筋法、粘貼鋼板補強法、增設(shè)輔助構(gòu)件法、改變結(jié)構(gòu)體系加固法和體外預(yù)應(yīng)力（體外索）法等。針對主梁性能良好但橫向聯(lián)系薄弱、結(jié)構(gòu)整體性差的橋梁，為保證高速行車的穩(wěn)定性和安全性、提高舒適度、盡量減少因更換橋梁而帶來的經(jīng)濟損失，在既有混凝土梁上進行橫向預(yù)應(yīng)力加固是一種很有效的方法。通過對橋梁結(jié)構(gòu)的補強，改善結(jié)構(gòu)受力性能，使加固后的橋梁能保證列車以最高200km/h能安全通過，同時改善梁的橫向整體性能，延長使用壽命。這項加固技術(shù)還可應(yīng)用于不同類型、不同跨度的鐵路混凝土橋梁，施工中不影響列車的正常運行，施工費用較低，可節(jié)省換梁所需的大量資金。并且加固方法簡單，在不影響列車正常運營的情況下進行，所需設(shè)備輕型、簡便，施工單位易于掌握，施工質(zhì)量易于保證。只需在兩片梁間增設(shè)橫隔板共同承受外載，預(yù)應(yīng)力筋設(shè)置在隔板內(nèi)，以減少施加橫向預(yù)應(yīng)力時產(chǎn)生的主梁腹板彎曲應(yīng)力，避免對腹板產(chǎn)生不利的影響，同時有利于預(yù)應(yīng)力筋的防護。橫隔板與腹板連接處用錨固鋼筋連接，橫隔板的位置與數(shù)量根據(jù)不同梁型、不同跨度而定。20m以下雙片式并置梁一般增設(shè)3塊橫隔板，跨中和兩端各一塊。橫向預(yù)應(yīng)力筋采用強度為1860MPa的無黏結(jié)鋼絞線，由于橫向預(yù)應(yīng)力筋長度僅為2.2m左右，需使用外加螺母的夾片式錨具錨固，保證預(yù)應(yīng)力筋的回縮量控制在2mm以內(nèi)，以免預(yù)應(yīng)力損失過大。

（二）橫向剛度加固

鐵路提速，列車對橋梁結(jié)構(gòu)的動力作用增大，對橋梁結(jié)構(gòu)的要求愈加嚴(yán)格。由于橋梁的橫向剛度、抗扭剛度不足，橋墩的橫向剛度不足，橋墩基礎(chǔ)不夠穩(wěn)固，路基病害導(dǎo)致的橋頭線路不平順，橋上線路及軌道的不平順，以及轉(zhuǎn)向架的蛇行運動，或者轉(zhuǎn)8A型轉(zhuǎn)向架的橫向擺振等原因，導(dǎo)致部分鐵路橋梁橫向振幅超限，橫向振幅超限。為保證軌道的平順性必須限制橋梁結(jié)構(gòu)的豎向和橫向變形，嚴(yán)格要求橋梁結(jié)構(gòu)的剛度和整體性。因此，為滿足列車提速后對梁整體穩(wěn)定性和橫向剛度要求，需要進行橫向加固。提高橫向剛度的加固方案主要可通過一下幾點進行：增加腹板的厚度；橫向單室改為多室；改進材料，采用高標(biāo)號混凝土。增加上翼緣板的厚度；加大腹板的中心距離；加設(shè)橫隔板；豎向單室改為多室。最終確保鐵路既有橋梁的各項指標(biāo)包括橫向振動、豎向振動、相關(guān)系數(shù)、豎向撓度等明顯低于《檢規(guī)》參考限值，梁的橫向剛度、豎向剛度、整體工作性能良好，并有一定的安全儲備，能夠滿足列車提速后對梁整體穩(wěn)定性和橫向剛度要求。橋梁的橫向水平和垂直振動自振頻率都有所提高，滿足鐵路提速的需求。

三、縱向加固

鐵路提速后，對橋梁縱向力傳遞影響最大的因素有兩個：一是道床的縱向位移阻力規(guī)律及位移阻力系數(shù)；二是橋梁下部結(jié)構(gòu)的縱向水平剛度（簡稱下部結(jié)構(gòu)剛度）。本文主要從狹義的角度來研究和論證線橋相互作用關(guān)系，即橋軌之問的連接單元一道床，在傳遞縱向力時所表現(xiàn)的力學(xué)行為。德國的縱向力傳遞裝置在其高速鐵路橋梁上進行了試用，我國的產(chǎn)品處于實驗室試驗階段，日本、法國和韓國在修建高速鐵路時也研究設(shè)置了縱向力傳遞裝置。縱向力傳遞裝置所起的主要作用是將短期存在的制動和啟動荷載傳向橋臺，而對溫度引起的位移不起作用。

解決鐵路縱向加固問題，主要從以下兩個方面展開：加固鐵路結(jié)構(gòu)上的剛度，是提高火車本身性能。比如修改定型設(shè)計，或者通過對縱向預(yù)應(yīng)力鋼束的合理布置，以提供和提高梁的斜截面強度，以保證各個截面的正截面強度。確保安全，提高乘客舒適度。由于縱向預(yù)應(yīng)力對各截面應(yīng)力狀態(tài)的影響程度及其規(guī)律并不完全一致，設(shè)計時應(yīng)給予充分重視。縱向預(yù)應(yīng)力設(shè)計是預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的核心問題，對既有鐵路橋梁縱向加固，也是需要嚴(yán)肅重視的一個問題。除了對各控制截面進行應(yīng)力驗算外，還應(yīng)做好對縱向預(yù)應(yīng)力鋼束部署方案的優(yōu)化和比較。

四、結(jié)語

中國鐵路提速后，原來時速120km/h老梁現(xiàn)在要改造為能適應(yīng)200公里時速列車運行，但是既有梁橋在橫向和縱向存在剛度不夠，影響列車運行時的舒適度。本文主要介紹了既有鐵路橋梁的現(xiàn)狀、特點，結(jié)合自身特點，從橫向和縱向兩方面分析其面臨的問題和改造加固的方法。

參考文獻

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