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向沛昀
摘要：橋梁是高速鐵路應(yīng)用的一種重要支撐結(jié)構(gòu)，為保證列車運營的安全性、舒適性，高速鐵路橋梁結(jié)構(gòu)必須具備應(yīng)有的橫向、豎向和抗扭剛度。自20世紀90年代開始，為建設(shè)世界一流的高速鐵路，中國開始研究高速鐵路橋梁的關(guān)鍵技術(shù)，特殊結(jié)構(gòu)橋梁在高速鐵路中也得以成功應(yīng)用。然而，對于特殊結(jié)構(gòu)橋梁的養(yǎng)護維修仍處于探索階段，如何利用高速鐵路僅有的天窗時間對特殊結(jié)構(gòu)橋梁進行養(yǎng)護維修，是當前鐵路設(shè)備管理單位面臨的難題。下面我想結(jié)合多年對橋梁設(shè)備的管理經(jīng)驗探索特殊結(jié)構(gòu)橋梁高效、直接的養(yǎng)護維修辦法。
一、養(yǎng)護維修基本規(guī)定
（一）維修周期
特殊結(jié)構(gòu)橋梁維修按照“預(yù)防為主，防治結(jié)合，有病治病，治病除根”的原則，全面推行預(yù)防修。按照不同設(shè)備類型確定維修周期，混合橋可分類、特大橋可分孔或分段劃分維修單元開展維修，以恢復(fù)或部分恢復(fù)各部件的功能，保持整座設(shè)備質(zhì)量均衡完好。鋼梁橋（包括鋼桁拱、鋼管拱）維修周期為三年，混凝土橋維修周期為五年。
（二）維修主要內(nèi)容
1.圬工梁拱、墩臺裂縫整治、圬工勾縫、抹面、小量噴漿和壓漿，局部翻修和加固修理及局部增設(shè)防水層，排水設(shè)備的修理和部分增設(shè)。
2.橋上無砟軌道混凝土底座和凸形擋臺外露部分裂縫修補，有砟軌道擋砟塊零小更換、整修。
3.梁縫止水裝置修理或更換。
4.梁端橫向位移的限位裝置的修理。
5.橋面護軌、防火設(shè)備、安全檢查設(shè)備、抗震設(shè)施、水標尺、支座防塵罩以及各種標志的修理、零小更換和增設(shè)。
6.鋼結(jié)構(gòu)局部維護性涂裝、死角防銹、更換失效螺栓；少量鉚釘、螺栓或聯(lián)結(jié)系桿件的更換，桿件裂紋、損傷和彎曲等就地修理，結(jié)構(gòu)不良的小型改善，增設(shè)防爬角鋼。
7.混凝土梁裂縫、露筋修補、防水層局部修理、橋梁防排水設(shè)施局部整修，梁端伸縮裝置整修。
8.支座整治空吊翻漿，處理折斷錨栓，整修防塵裝置，鋼質(zhì)部分涂裝，整修墩頂排水坡等。
9.墩臺裂縫缺損修補，頂面排水處理，基礎(chǔ)防護整修等。
10.橋面及作業(yè)通道欄桿的局部更換。
11.橋梁防護設(shè)備及河調(diào)建筑物整修。
12.各種防護設(shè)備的砌體勾縫修補。
13.防護墻、作業(yè)通道、救援疏散通道、安全檢查設(shè)備、抗震設(shè)施、空心墩檢查梯等的局部整修。
14.橋涵標志的增設(shè)、修理和更換。
15.橋涵限高防護架、橋墩防撞護欄的整治修補。
二、鋼—混凝土結(jié)合梁橋的養(yǎng)護維修
鋼—混凝土結(jié)合梁橋是通過剪力釘?shù)瓤辜羝靼唁摿汉蜆蛎姘暹B成整體而共同受力，抗剪器傳遞鋼梁與混凝土橋面板之間的剪力，它是保證鋼—混凝土結(jié)合梁橋整體工作的關(guān)鍵部位?？辜羝鲗炷翗蛎姘宓淖饔孟喈斢趯蛎姘瀹a(chǎn)生縱向劈裂效應(yīng)。如果出現(xiàn)混凝土縱向劈裂，就會導(dǎo)致整體工作性能降低直至失去組合作用。鋼—混凝土結(jié)合梁橋面板不得有縱向裂縫。應(yīng)及時采取加固措施。
在連續(xù)結(jié)合梁支座及其附近的橋面板，如有橫向裂縫和滲漏水部位，應(yīng)重做防水和封閉裂縫?？v向鋼筋失效引起的裂縫，應(yīng)采取縱向受力加固措施。預(yù)應(yīng)力混凝土橋面板中預(yù)應(yīng)力失效產(chǎn)生的裂縫應(yīng)立即修復(fù)加固。
跨中區(qū)域橋面板壓裂、壓碎、磨損，應(yīng)及時加固修復(fù)。結(jié)合板貫穿性裂縫和缺陷應(yīng)及時修補，以免引起鋼梁的銹蝕。對于較大的破碎帶，修補時至少應(yīng)在無活載下進行。全部RC板更換應(yīng)按原設(shè)計施工程序卸載進行。當由于承載力不足對結(jié)合梁進行加固時，除對RC板（或PC板）和鋼梁加固外，應(yīng)同時驗算剪力鍵是否滿足要求。
根據(jù)試驗研究結(jié)果，當梁端相對滑移達到0.1m時，組合作用大大降低。支座及梁端區(qū)域結(jié)合梁結(jié)合面，不得有相對滑移和開裂，當梁端相對滑移時，應(yīng)及時進行修復(fù)。
剪力連接件失效會造成鋼梁與混凝土橋面板之間的相對分離，即掀起。出現(xiàn)掀起時會表現(xiàn)出混凝土鋪裝層鼓出、破損等現(xiàn)象，也會導(dǎo)致組合作用降低。剪力連接件加固方法可以在橋面板原連接件位置處鑿眼，直到能夠?qū)⒓袅B接件補焊到鋼梁的翼緣上為止，然后用不低于橋面板混凝土強度等級的細石混凝土將鑿眼灌實。
結(jié)構(gòu)尺寸及線形不得有超過規(guī)定的變形。針對超標變形可采取下列幾種方法加固：
（1）在經(jīng)驗算保證結(jié)構(gòu)安全的前提下，加鋪或重鋪鋼筋混凝土墊層。
（2）鋼梁補強。
（3）施加體外預(yù)應(yīng)力。
三、系桿拱橋的養(yǎng)護維修
（一）鋼管混凝土拱肋
當焊縫承受與其方向垂直的交變荷載時，在焊接缺陷及局部應(yīng)力集中處均易誘發(fā)疲勞裂紋。該裂紋一旦形成，在應(yīng)力與腐蝕介質(zhì)的共同作用下，裂紋迅建擴展，如不及時修復(fù)，會引起起嚴重后果。因此，對拱肋的焊接部位應(yīng)注意保持焊接的正常狀態(tài)。
若發(fā)現(xiàn)橋梁在使用過程中焊接處有異常情況，應(yīng)注意分析裂縫發(fā)生原因，及時處理。當拱肋發(fā)現(xiàn)裂縫后，應(yīng)及時用手電鉆在裂紋端鉆一直徑2～3mm的圓孔，制止裂紋的擴展。在確定鋼管混凝土的管內(nèi)有空洞或離析時可先鉆孔注入環(huán)氧樹脂、水泥砂漿后再封閉鉆孔。
主梁的撓度值出現(xiàn)異常時要及時限制運輸，并應(yīng)查明原因，委托設(shè)計部門計算，采取措施進行處理。
（二）拱座
在拱座與裸露的鋼管混凝土交界段以上露出的鋼管表面，若涂層出現(xiàn)褶皺、龜裂，在排除涂層質(zhì)量、氣溫、老化等原因外，宜再將包裹混凝土向上延長。若拱座的外包混凝土出現(xiàn)褶皺、龜裂、裂紋，當無明顯變形時，可暫用水泥砂漿涂抹，加強觀察，分析原因，待穩(wěn)定后再根據(jù)情況進行修復(fù)（如壓漿，封閉或鑿除裂損部分進行修復(fù)）。對拱座處的積水要及時排除，保持清潔干燥。每年冬夏來臨之前，對裸管段與有外包混凝土的管段交界處要涂厚油脂。
（三）吊桿及錨具
吊桿出現(xiàn)病害的主要部位是上、下錨頭處。冷鑄錨頭和螺栓是暴露在大氣中的，要注意防水防銹，絲扣部分應(yīng)經(jīng)常涂潤滑油防腐。應(yīng)定期對吊索系統(tǒng)涂漆防銹，補刷防銹漆。吊桿兩端錨固處及錨頭、吊桿出口密封處、防護套等部位，發(fā)現(xiàn)有損壞時，應(yīng)及時處治。當錨頭發(fā)現(xiàn)裂縫或破損，應(yīng)更換該吊桿。
（四）系桿
吊桿、系桿為鋼管混凝土系桿拱橋的關(guān)鍵部件，鋼筋銹蝕已成為影響結(jié)構(gòu)使用壽命和安全的主要因素之一。特別是目前設(shè)計中采用的高強度材料，橋梁設(shè)計時是在材料無缺陷前提下進行的設(shè)計，這些材料如果有0.02mm的壓痕，即為材料缺口，局部缺口處應(yīng)力將大幅增加，0.05mm壓痕為肉眼可見的腐蝕坑，就會大幅影響結(jié)構(gòu)的承載力。因此，系桿要避免橫向沖擊，注意防水、防銹。在鋼管及防護罩內(nèi)均應(yīng)壓注防銹油脂作防護。發(fā)現(xiàn)系桿及防護板損壞應(yīng)及時處理。如發(fā)現(xiàn)油脂滲漏，應(yīng)補注防銹油脂，并找出滲漏部位，加以堵塞。對系桿錨頭、錨板防護罩、滾珠軸承等應(yīng)使其保持在完好狀態(tài)?；炷练雷o板裂縫寬度超過0.2mm者應(yīng)壓漿修補。
（五）拱上混凝土立柱
在檢查中若發(fā)現(xiàn)混凝土有開裂現(xiàn)象，應(yīng)注意觀察其發(fā)展情況。待穩(wěn)定后，再根據(jù)開裂情況進行修復(fù)。如裂縫發(fā)展嚴重時，應(yīng)查明原因，委托有相應(yīng)資質(zhì)的單位，采取加固處理措施。若發(fā)現(xiàn)混凝土有露筋、剝落等現(xiàn)象，應(yīng)及時修補。
（六）鋼拱橋
鋼拱橋的構(gòu)造比混凝土拱橋復(fù)雜，因此加固工藝也更具針對性，鋼拱橋局部構(gòu)件的維修與加固方法與梁橋類似。
當鋼拱橋因局部構(gòu)件銹蝕出現(xiàn)截面損失時，可采用除銹、表面涂裝、局部鋼結(jié)構(gòu)補強的方式予以維修或加固；采用混凝土橋面板的鋼拱橋可將橋面板更換為正交異性鋼橋面板，通過降低結(jié)構(gòu)恒載達到提高承載能力的目的；兩鉸拱和三鉸拱結(jié)構(gòu)的鋼拱橋受彎矩較小，可通過在鉸點施加約束，變鉸接為固結(jié)，通過提高結(jié)構(gòu)的剛度間接達到加固目的。但加固前應(yīng)進行結(jié)構(gòu)檢算，并對基礎(chǔ)進行適當加強。
四、斜拉橋的養(yǎng)護維修
斜拉橋的橋跨結(jié)構(gòu)（無論是混凝土梁還是鋼結(jié)構(gòu)）亦存在梁式橋結(jié)構(gòu)類似的缺陷，橋跨結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護與修理除按照鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土橋或鋼橋相應(yīng)內(nèi)容進行外，日常養(yǎng)護還應(yīng)從以下方面進行：
斜拉索日常養(yǎng)護維修的重點部位是上、下錨頭處，拉索梁端錨固處及錨頭、斜拉索出口密封處，減振器等部位。若發(fā)現(xiàn)有漏水、積水和脫漆、銹蝕時，應(yīng)及時處治。拉索梁端的錨頭及護筒應(yīng)做好防潮、防銹處理，經(jīng)常保持干凈、清潔和干燥。
應(yīng)定期清洗更換兩端錨具錨杯內(nèi)的防護油；定期更換鋼護筒與套管連接處的防水墊圈及阻尼墊圈。做好接縫處的防水處理；應(yīng)定期對索端鋼護筒涂漆、防銹處理；發(fā)現(xiàn)拉索護筒開裂、漏水、滲水等現(xiàn)象時應(yīng)及時處理。必要時，可剝開已損壞護套，將已潮濕的鋼索吹干。對已生銹的鋼索應(yīng)做好除銹處理，再涂刷防護漆及防護油，并用玻璃絲布或其他防護材料包扎嚴密。
對錨頭、護套應(yīng)經(jīng)常檢查養(yǎng)護，嚴防鋼絲銹蝕、斷絲，發(fā)現(xiàn)斷絲應(yīng)及時分析原因并予以更換；斜拉索的減振設(shè)施應(yīng)注意檢查維修，必要時可更換；冷鑄錨頭和螺栓暴露在大氣中，尤其要注意防水防銹，當發(fā)現(xiàn)冷鑄錨開裂或破損時，則應(yīng)更換相應(yīng)斜拉索。
發(fā)現(xiàn)錨固構(gòu)件銹蝕可首先除去表面油脂，采用手工除漆除銹，然后涂刷環(huán)氧富鋅底漆兩道，最后用防銹油脂涂覆。
下錨頭滲水或積水應(yīng)查明滲水來源并進行密封。當拉索下部積水時，應(yīng)采取以下步驟進行處治：清潔疏通下錨頭排水孔，并在護套接近下錨頭處開孔，加速積水的排放；積水排放完畢應(yīng)通過排水孔向其中吹入干燥熱空氣除濕，使護套內(nèi)空氣濕度RH≤60%；修補索體護套破損處。
錨固區(qū)混凝土病害。發(fā)現(xiàn)錨固區(qū)混凝土松動開裂或剝落，可首先將松動的混凝土除去；重新檢查混凝土損壞程度；如混凝土開裂是由于鋼筋銹蝕導(dǎo)致，應(yīng)先清除銹蝕鋼筋附近混凝土，將鋼筋除銹，再用環(huán)氧砂漿修補；如混凝土開裂不是銹蝕所致，如裂縫寬度在0.2mm以下可不做處理，如裂縫寬度超過0.2mm則應(yīng)將裂縫封閉。
索力測試發(fā)現(xiàn)索力偏差時，應(yīng)根據(jù)偏差的程度采用不同的維修策略；索力偏差10%以內(nèi)時刻暫時不采取維修措施，但應(yīng)增加檢測頻率；如索力偏差超過10%以上應(yīng)考慮調(diào)索。調(diào)索應(yīng)從誤差最大或最小的拉索開始，漸次調(diào)整直到所有索力達到設(shè)計值。索力調(diào)整方案應(yīng)會同設(shè)計方確定。
五、結(jié)束語
隨著高速鐵路在世界各國的不斷發(fā)展和建設(shè)，橋梁工程技術(shù)也在不斷進步。展望高速鐵路橋梁工程的未來，勢必會研發(fā)出更新型的工程材料、設(shè)計出更合理的橋跨結(jié)構(gòu)來滿足各項鐵路工程的建設(shè)需求。為此，設(shè)備管理單位必須找到更經(jīng)濟、更高效的養(yǎng)護維修方法，來適應(yīng)高速鐵路的飛速發(fā)展，保障列車的安全運營。
（作者單位：中國鐵路成都局集團有限公司）
