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文檔簡介

1、高速鐵路橋梁維修養護劉廣欣鄭州鐵路局摘要:橋梁是高速軌道的重要組成部分,保持橋梁的良好狀態對確保高速鐵路安全運行具有重要意義。通過介紹國內 外高速條件下橋梁養護經驗,對下步我國高速鐵路橋梁維修養護提出建議。關鍵詞:高速鐵路橋梁 養護 管理高速鐵路最早出現于二十世紀,是世界交通運輸的重大成果,也是鐵路現代化的重要標志。自1964年日本東海道新干線開通以來,目前,世界上投入運營的高速鐵路總長約達6300公里,主要分布在德國、日本、法國、西班牙等國家。正在修建高速鐵路的有10個國家和地區,累計約為 2660公里;同時,國外鐵路既有線通過改造達到時速200公里及以上的營業里程有 2萬余公里。我國于19

2、94年12月將廣深線改建成時速 160km/h的準高速鐵路。1997年至2007年間,鐵道部在京 廣、京滬等主要干線先后進行了六次大提速,基本掌握了 200km/h等級線路的修建技術和既有線改造技術。2006年,鐵路“十一五”規劃開始實施,京津、武廣、鄭西等多條客運專線開工建設,按照規劃要求, 到2010年,中國鐵路的營業里程將達到九萬公里以上,新建客運專線10條,快速客運網將達到兩萬公里以上。中國高速鐵路發展的春天已經到來。高速鐵路橋梁作為高速鐵路基礎設施的重要組成部分,高速行車條件下橋梁的維修養護是一個必須面 對的課題。本文從高速行車對橋梁的要求、國外高速鐵路和我國既有線提速橋梁的經驗教訓

3、、國外高速鐵 路橋梁維修養護經驗等方面探討我國高速行車條件下橋梁的維修養護問題,但由于資料收集不全及本人工 作經驗所限,日本高鐵的問題收集的是80年代資料,歐洲只收集到法國的情況。不當之處請批評指正。1高速鐵路橋梁主要特點鐵道部何華武總工程師在高速技術體系講座中指出,高速鐵路橋梁主要承重結構要滿足100年使用壽命的要求;橋梁上部結構優先采用預應力混凝土結構;在適宜的條件下,優先采用連續結構。盡管高速鐵路橋梁實際承受的活載小于普通鐵路,但高速鐵路具有高速度、高舒適性、高安全性、高 密度連續運營等特點,至使橋梁結構所受到的動力作用遠大于普通鐵路橋梁,實際應用的高速鐵路橋梁, 在梁高、梁重上,均超過

4、普速鐵路橋梁。高速鐵路橋梁設計主要由剛度控制。對于橋梁的撓度、預應力徐變上拱和不均勻溫差引起的結構變形、梁端轉角、扭轉變形、橫向變形、結構自振頻率和車輛豎向加速度等必須嚴格限制,以保證橋上軌道的平 順性,避免結構物承受很大的沖擊力,造成旅客舒適性和列車運行安全性受到影響。無縫線路鋼軌在橋上的受力狀態與在路基上不同。橋梁結構的溫度變化、列車制動、橋梁撓曲等,使 橋梁在縱向產生一定的位移,引起橋上鋼軌產生附加應力。過大的附加應力會造成橋上無縫線路失穩,影 響行車安全。因此,墩臺基礎要有足夠的縱向剛度,以盡量減小鋼軌附加應力和梁軌間的相對位移。機車車輛高速過橋時,由于振動的影響,上部結構會產生更大的

5、應力及撓度,同時會使橋上軌道的幾 何形狀發生變化,從而影響行車安全和乘坐舒適的要求。因此,高速鐵路要求橋梁結構具有足夠的強度、 抗撓和抗扭剛度,并要求橋上軌道幾何形狀保持良好狀態。近 30年來,德國、法國、西班牙及日本等國 家結合發展高速鐵路的需要,對高速行車條件下橋梁的動力響應采用模型、模擬、現場等各種試驗,進行 理論分析和計算工作,總結分析后應用于高速鐵路橋梁設計中,并在實踐中改進。現將國內外有關高速鐵 路橋梁的主要技術標準、結構類型及其它有關研究成果簡介如下,以便有針對性地開展維修養護工作。(1)橋梁數量多、所占比例大。所以高速鐵路中橋梁總延米在線路總長中所占比例比普通鐵路大。德國高速鐵

6、路橋梁總延長約占線路總長8%左右,日本的高速鐵路橋梁平均達到48%我國京滬高速鐵路全長1318km,橋梁比例占 81.5%,達到1075km,(2)以中小跨度為主。(3 )剛度大、整體性好。盡量選用剛度大的結構體系如連續梁、剛架等,大量采用混凝土橋梁。采用 雙線整孔橋梁,主梁整孔制造或分片制造整體聯結。雙線橋梁一方面提供很大的橫向剛度,同時在經常出 現的單線荷載下,豎向剛度比單線橋增大了一倍;除了小跨度橋梁外,都采用雙線單室箱形截面;加大簡 支梁的梁高,如歐洲各國高速鐵路預應力簡支梁高跨比一般選擇1/91/10,而普通鐵路的預應力混凝土簡支梁的高跨比約為 1/101/11 (除了跨度32m梁因

7、運輸凈空限制梁高定為2.5m);通過加強上部結構的豎向剛度、橫向剛度和抗扭剛度,使其滿足剛度限值的要求,同時加強結構的整體性,以提高結構的動力 特性,保證列車運行安全和旅客乘坐舒適。(4)限制縱向力作用下的結構產生的位移,避免橋上無縫線路的受力出現過大的附加應力。(5)重視改善結構耐久性,橋梁要便于檢查、維修。設計時將改善結構物耐久性作為主要設計原則、 統一考慮合理的結構布局和構造細節并在施工中嚴格控制,保證質量。國外部分國家規定高速鐵路橋梁在 結構耐久性方面要求的設計基準期,一般以50年不需維修為目標;在正常檢查、養護前提下,期待能達到100年的耐用期。我國新建鐵路的設計使用年限現已經提高到

8、100年。由于高速鐵路運營繁忙、列車速度高,造成橋梁維修、養護難度大、費用高。因此,橋梁結構構造應易于檢查和維修。(6)全面采用無硝軌道是客運專線發展趨勢。(7) 強調結構環境的協調。2國外高速鐵路橋梁養護維修經驗2. 1日本高速橋梁養護維修經驗。日本是最早進行高速鐵路運營的國家,現介紹日本最早投入運營的東海道新干線的橋梁養護。(一)橋梁現狀設備數量橋梁總延長 484.7公里,其中一般橋梁 203 .9 公里,高架橋280.8公里。高架橋除特殊 情況外一般為雙線兩柱式鋼筋混凝土柱板式剛構,東海道新干線的高架橋為跨度6米兩邊伸出3米的三跨連續剛構的標準建筑。一般橋梁則根據河流與線路等不同情況,以

9、混凝土梁為多。(二)病害的種類現在發生的橋梁病害有以下八種。(1)高架橋不均勻下沉與橫向變位;(2)預應力梁橫向連接鋼筋露出;(3)橋墩臺支座墊石破損;(4)支座破損;(5)明橋面下承式板梁與析梁的橋面系發生細裂紋;(6)箱型梁端部加強隔板與內部橫肋的裂紋;(7)下承式桁梁的下部連接系挪釘松動;(8)下承式桁梁縱、橫梁腹板加勁板材端部開裂。(三)病害原因與整治措施。(1)高架橋通車以后在 1965年8月,京都一新大阪間 504公里附近三島高架橋與跨線橋發生不 均勻下沉,同時基礎混凝土發生裂紋,以后繼續下沉,最大下沉量達到25毫米,列車通過時發生搖晃。病害原因經調查認為是支承力不足,1968年采

10、取加打混凝土樁與托梁為主要的加固辦法。另外,東京一新橫濱間、京都一新大阪間在軟弱地基上的高架橋,發生不均勻下沉,最大下沉量達到140毫米,由于各部上、下、左、右變位不等,因而發生大小不同下沉。高架橋的病害由于地質條件復雜及個別基礎施工的質造控制不良,因而同類建筑物均有類似的病害。 發生上述病害的建筑物均采用打棍凝土樁與托梁的方法加固。(2)預應力混凝土梁。預應力混凝土梁在東海道線有78孔,病害的大致情況為橫向連接鋼筋斷損、 主梁裂紋、補打的混凝土質量不良等。關于這類橋梁的典型情況是錨定部的包裹混凝土周邊裂開與混凝土 發生裂紋,鑒定預應力橫向連接鋼筋的斷損,在有斷損的處所鋼筋可以拔出。預應力鋼筋

11、的腐蝕,從施工 開始到發現為止,以后用了 7年多的時間對鋼筋進行了全部檢查,發現在鋼筋的局部有嚴重的腐蝕。經鐵道技術研究所金屬研究室對鋼筋的材質進行試驗,找出預應力鋼筋折斷的原因,主要是鋼筋與 管道間的灌漿不密實引起腐蝕所造成。處理的辦法是把折斷的鋼筋拔出,用鋼棍插入管道內,把腐蝕的殘余碎片及管道內壁清理干凈,換 入符合設計要求的預應力鋼筋,施加預應力,再進行灌漿復舊。因對鋼筋的腐蝕情況和灌漿情況無法掌握,所以對所有的橋梁都采取更換新的預應力鋼筋,重新灌漿 的辦法進行整修。(3)鋼筋凝土梁。鋼筋混凝土建筑物使用壽命的長短與混凝土裂紋的情況有很大關系。裂紋的發生, 主要由于建筑物的自重與荷載能力

12、等原因造成,由此造成鋼筋的銹蝕,雨水侵入裂紋發生凍滋,使混凝土 劣化,所以這是鋼筋混凝土建筑物的嚴重病害。鋼筋混凝土梁下部裂紋以雙鋼筋梁為多,鋼筋混凝土建筑 物因干燥收縮造成的裂紋是不可避免的,但有時發生超過允許應力的情況,使裂紋超過容許寬度。混凝土 發生裂紋的原因是綜合性的較多,如高速運行的撓曲與振動、反復應力的影響、建筑物的變形、定位等。 鋼筋梁的整治要考慮裂紋的寬度、方向與撓度等。采取涂料防護(聚脂樹脂涂料)與壓注樹脂的措施來保 護鋼筋。(4)鋼梁。病害最早在1972年12月,津川橋下承板梁的端橫梁發生裂紋。以后相繼發生前面所說 的5、8類的病害。各種病害的原因與整治措施敘述如下:明橋面

13、下承板梁在梁下高度受到限制的地方采用下承板梁,這種梁的縱梁與橫梁的兩端切割部份發 生裂紋,這種病害是由于切割部位的應力集中,發生向上的斜向開裂。多數裂紋裂到一定程度終止,但也 有的繼續開展,故需立即進行加固。病害原因是端橫梁下冀緣的連接板與主梁的下翼緣沒有連接在一起,因此下翼緣對橫梁的直角方向約 束力較小,由于振動及焊接的缺欠,在焊接的缺口處產生裂紋。應急的辦法首先是在裂紋的頂部鉆孔終止 裂紋的發展,然后加連接板加固縱梁端的三角板。另外三島一靜同間的赤溯川橋等縱梁下部與橫梁連接處 發生裂紋,其原因是在連接部附近縱梁的下翼緣被割斷,無法承受線路的橫向振動力,由于振動變位的造 成裂紋。整治的措施是

14、在縱梁下具緣端部加三角板加固。下承板梁的橋面由小斷面桿件組成,因切割部分 較大,且切割部分的制作與加工上有缺點,且支點反力較大,因而造成病害。下承桁梁發現的病害主要是縱橫梁的加勁板端部裂紋和下部挪釘松動。橫梁加勁部位的裂紋是由于 縱梁的撓曲和反復振動所引起。開裂的長度是小范圍的。由于應力集中與加勁板的中斷,故采用高強度螺 栓安裝下部加勁板,使部分應力分散,進行修補加固。關于縱梁端部的裂紋與下承板梁一樣,由于縱梁下 其緣的割斷和受振動與變位的影響造成。加固措施是在下部用連接板與角鋼聯接加固。下部挪釘的松動多 發生在鋼軌接頭與鋼軌發生波浪磨耗處,主要是由于高速振動所造成。采取逐步以高強度螺栓的措施

15、來更 換。箱型板梁發生的病害是內部中間加勁板端部切割處的腹板裂紋及內部縱、橫肋交接處的焊接裂紋。 加勁板切割的端部與縱、橫肋焊接處的裂紋,是因箱型板梁在加勁板切割處的剛度比較弱,在外力作用下 由于振動與應力集中造成。另外,縱、橫肋焊接部位的裂紋還因枕木底與頂板之間沒有間隙,當枕木受磨 損與發生撓曲,使頂板與肋板承受全部荷載造成。整治辦法是對腹板的開裂采用在腹板與加勁板間用角鑰 加固,對肋板的裂紋用 CT形鋼進行加固。箱型板梁內部大斷面的隔板與肋板的安裝處的裂紋目前尚未進 行加固,正密切監視裂紋的發展狀態。(5)支座。列車活載與梁部的靜載通過支承部位傳至墩臺,分布到基礎,其中支承部位要承受集中應

16、 力。支承部位由于梁的種類和跨度不同而設計成不同類型的支座。在施工過程中有種種原因未能達到設計 的要求。東海道新干線的混凝土梁支座的種類如下表。混凝土梁支座部份的病害,主要發生在小跨度梁活動端,摩阻力大,使固定支座的鋼筋部分發生裂紋。預應力混凝土梁有少數在薄壁式橋墩上因架設誤差,使支座的邊緣與橋墩臺的距離太小,還有在支座下部未設支承應力與抗剪力的鋼筋或者鋼筋設置不當,造成支座附近的混凝土發生裂紋。混凝土梁的支座病害原因,大部分是在支座安裝時的干硬墊層施工不良和支座破損與鐵墊板破損造成 支承點的應力集中。另外由于架梁的誤差,使支座與墩臺邊緣距離太小,在通車以后大多數發生了病害, 就立即進行了修補

17、。鋼梁的病害與支承部病害有聯帶關系,所以鋼梁的支座病害約有 61 %進行了整修。病害的主要原因與混凝土梁相同,同時在結構上也容易破壞, 活載的比重大, 橫向荷載對支座影響大(主梁中心距小的結構),端部轉角大的結構等。鋼梁支座的整修方法,根據梁的種類有一些不同, 但一般在開通以后就采用樹脂水泥填充和灌注樹脂,同時對梁支承部份的墩臺頂面用帆土水泥進行加固。但是用灌注樹脂的補修方法暫時是有效的,長期使用還需要研究。針對這種病害,研究采取了下述的支座 補修方法。橋梁支座下的整修施工,不論在新線和運營線上都是需要的。在新線施工中沒有時間的限制, 所以不需要早強性混凝土,只要用與梁部支承處同樣強度的無收縮

18、性混凝土即可。但是在運營線上施工, 要在列車的間隙時間進行。在只有兩小時以下的列車間隙時間下施工,必需使用臨時支承與早強樹脂。東 海道新干線作業時間平均有 4小時30分,因此補修施工必需根據這個條件來安排。、在支座下灌注的樹脂,現在有環氧樹脂與聚脂樹脂兩類。聚脂樹脂的流動性、早強性、經濟性比較好,環氧樹脂施工比較容 易,硬化以后質量也好,因此工地施工多采用合成樹脂。2. 2法國鐵路橋梁維護情況介紹法鐵鐵路橋梁維護在以預防性維護為主,故障發生后采用修復性維護,在設施達到了疲勞極限時進行 改造措施。橋梁維護管理采用信息化系統,對全部的橋梁進行資料收集、整理、分析,對設施的老化和維 護需求進行準確的

19、定義,以此作為橋梁維護的依據,達到最合理地分配維護資源,最合理采取維護措施。法鐵采用維護信息化管理系統,制定統一的缺陷評級標準對,法鐵范圍內的橋梁統一建檔,進行評級 管理,依據評級來確定橋梁維護的手段和措施,這種科學的檔案評級能夠及時發現橋梁的缺陷,分析橋梁 出現缺陷的原因,這種計算機評級管理系統對做好我國橋梁維護有很好的借鑒意義。(一)法鐵橋梁維護管理體制。法國鐵路有30000座橋梁,每年維護費用約為1.7億歐元。法鐵橋梁維護實行三級管理:法鐵基礎運營部基礎維修處主要負責橋梁專業維修規程制定,負責大型橋梁改造工程項目維修計劃制定,在法鐵范圍 內為橋梁檢測與維修提供指導和幫助;設在各個地區的2

20、3個鐵路局維修處(負責橋梁維護有23人)負責監督和檢查下屬綜合維修段橋梁檢測與維護工作;鐵路局的綜合維修段設線路生產單位(橋梁維護人員:高速線2-3人,既有線10人左右)負責對本段范圍內的橋梁進行預防性維護、修復性維護和更新改造。(二)橋梁維護的總體原則法鐵橋梁維護原則就是在橋梁設計使用壽命期的基礎上以最優化總成本保持設施的最佳工作狀態,保 證設施的通行安全和設施的運轉穩定。橋梁維護目標就是采取檢查、保養、維修等手段保證橋梁在正常使 用壽命期內不發生超過其承受力的疲勞或荷載,保證橋梁的通行安全和可維護性,避免出現橋梁過快衰減 或出現無法修復的損失。在保證安全的前提下通過制定維護質量及成本控制規

21、范標準,改善維護人員的工 作環境,改進資產的儲備狀態,追求總體效益的最大化。分為預防性維護、修復性維護和改造。(三)橋梁結構維護內容(1)橋梁結構的預防性維護橋梁預防性維護的目的就是減少橋梁故障發生的概率或衰減度,保證橋梁的正常狀態。維護措施分為 檢查、保養和維修。第一,檢查。通過目測或實地觀測對橋梁的狀態進行測試和對相關指標進行測量,對產生的偏差進行 分析比較,從而發現缺陷,及時進行修復。一是持續性檢查。參加人員為法鐵所有員工,檢測方式為隨時隨地不定期在線路到和橋梁上,采用方法為目測觀察法,觀察到橋梁及結構物有異常情況立即通知線路中斷行車,然后請專家檢測后再予以放行。采用這種檢測方法的目的是

22、提高和培養法鐵全體員工對基礎設施安全責任意識,基礎設施的安全涉及到法 鐵及全體員工,人人有責任來檢查和監督基礎設施的安全狀況。二是年度檢查。每年進行一次,由綜合維修段的線路生產單位負責,檢查人員為由段長選擇確定(上 崗前進行橋梁專業維修知識培訓,合格后上崗,有效期 5年)的高級技工,檢測后寫出橋梁檢查報告,并 簽名負責。檢查的方法是目測。在沒有進行綜合檢查前,年檢是唯一的定期檢查手段,已經進行了綜合檢 查的重點檢查橋梁最敏感的部位,檢查的目的是為及時發現橋梁損壞或失常情況下的潛在危險。三是綜合檢查。每 5年進行檢查一次。檢查人員由線路生產單位的專業檢查人員、綜合維修段的橋梁 專家、地區鐵路局的

23、橋梁專家組成,通過帶可伸縮液壓托架的橋梁檢測車和特長高架檢測平臺進行,是一 項詳細、深入的檢查,目的是發現橋梁的一切不足,對檢查報告進行分析,根據經驗對橋梁的隱患和缺陷 確保進行全面診斷和評估,而且持續到下次綜合檢查前,在特別必要的情況下用專用的工具鉆探取樣進行 強化檢測。四是特別檢查。特殊的專業由法鐵委托特殊的企業進行,法鐵派代表參加。如近幾年法國洪水泛濫成 災,造成河床損壞,橋梁水下的檢測由專業的水下檢測機構來完成。五是具體缺陷檢查內容(鋼梁橋、鋼筋土橋梁)。檢查前的準備工作A橋梁附近清除雜草;B排水溝清理;C查閱每一座橋梁上一次檢查后的檢查報告及維修記錄。鋼筋混凝土及予應力鋼筋混凝土橋梁

24、檢查A梁部和基礎檢查內容a結構變形情況:以原有橋梁建造時的狀態為參考值,檢查縱坡面和平面的局部變形和整體變形等b混凝土缺陷(不含裂縫):碳化、多孔隙、表面化學腐蝕、露筋、外部缺陷、堿性反應等;c鋼筋:鋼筋受腐蝕的長度、鋼筋截面受腐蝕的面積比例、斷筋、不連續等;d予應力鋼筋:受腐蝕程度、斷裂、混凝土與予應力鋼筋的連結等;e混凝土裂紋:裂紋的大小、傳播方向、裂紋的含水程度、周期性變化等;f支座:道硝落入、支撐變形、金屬盤老化等。g圍欄檢查:檢查狀態良好程度;h結構受潮情況。B墩臺(含墩、臺、擋墻、護坡)檢查a整體變形情況檢查:縱向、橫向變形等;b砌體:裂縫、局部變形、砌體材料(強度、機械撞擊、化學

25、侵蝕、大風水流產生的沖擊)等;c混凝土:強度、空洞深度及面積、鋼筋的腐蝕及與混凝土的結合、受撞擊損壞、化學腐蝕等;d結構受潮情況。鋼梁橋檢查A檢查部位:主梁、扣件、支座等。B腐蝕:受腐蝕長度、面積、表面腐蝕的厚度等;C裂紋:裂紋部位、裂紋長度等;D裝配:裝配缺陷;E受碰撞情況;F支座:雜物嵌入、滾軸老化、位移等;G防水性情況。第二,保養。保養是通過有限的工作推遲或避免通常因橋梁周邊環境造成的、后果嚴重的維護工作。保養由綜合維 修段在每年年度檢查時進行。保養的主要內容是清除橋梁上或周邊的植物、引水槽及涵洞清污、清除鋼結 構橋梁及其它部位的污垢等。保養采用隨時逐點推進的辦法進行。第三,維修。維修是

26、恢復橋梁結構最接近設計期望值的服務狀態和預期壽命。維修可以保證橋梁的質量。根據 橋梁的檢查分析情況確定維修,維修的主要內容為鋼結構梁刷漆、磚石、碎填補縫、修繕密封系統等。(2)修復性維護修復性維護指在故障出現后恢復橋梁的正常狀態。故障的產生原因可能是一些不明的、偶然的、無法 預見的、事故性的,如地震、突然撞擊、惡劣天氣等。修復性維修的工作包括排除故障和修理恢復。排除 故障是指采取臨時措施使設施臨時具備其功能(如出現洪水導致橋梁坍塌,采用臨時支墩讓列車臨時通 過)。修理恢復是指使設施重新恢復其功能。(3)改造改造是指通過關鍵部件更換(或更新)恢復設施狀態。改造的原因是設施達到了其疲勞極限或設施過

27、 于老化導致維修成本大幅提高,設施已不能在短期內以合理的成本維持其應有的安全性能、良好運行或動 力舒適水平。第一,鋼結構橋梁鋼結構橋梁改造的主要原因是疲勞損傷,主要表現在部件開裂直至斷裂或挪接結構松散。老化的鋼結 構橋梁被列為法鐵最關注的和最優先考慮的問題。解決這種橋梁的唯一辦法就是更換橋梁或限速通過。第二,水中建造的橋梁基礎水中建造橋梁的退化基本上與運營無關,主要是水流的沖刷導致基礎的輕微位移或斷裂,容易產生軌 道變形,影響行車安全。改造的主要方法是預先加固橋梁基礎(通過系統的潛水檢查和探測)來保證橋梁 基礎穩固。第三,小型橋涵由于小型橋涵難以接近(植物較多、淤塞),年久失修,有可能導致涵洞

28、坍塌,石砌排水溝由于 受荷載增加和振動的原因,引起坍塌或損壞,應經常清理植物、挖淤,并全面更新損壞的橋梁。(四)橋梁維護信息化管理系統法鐵采用Fichier Corurin OA軟件對橋隧維護實行信息化管理,收集、整理、分析法鐵范圍內的橋隧信息和資料,以此做為橋梁維護措施和確定維護預算費用。法鐵對橋梁維護信息化管理采用分級授權,法鐵基礎運營維護部可以查閱法鐵范圍內的橋隧維護信息但無權修改信息,地區鐵路局可以查閱本地區范圍內的橋梁維護信息但不可修改 ,綜合維修段只可查閱本段范圍內的橋梁維護信息并可根據檢查情況修改 增加信息。系統分為橋梁檔案管理系統和維護評分管理系統。橋隧檔案管理分為4個系統:橋

29、梁、擋墻、隧道、小橋涵。檔案信息按不同類型進行分類,包括橋梁建設時的資料、位置、結構、特性等信息。維護 評分檔案按橋梁的組成部分進行分類,對缺陷進行定義,量化缺陷,按缺陷大小進行評分,缺陷越小 ,評分越低,橋梁的建造時間越久,評分越高。把每一次檢查觀察到的資料都輸入評分系統。建立橋梁維護信息化系 統的目的中對橋梁實行評級管理,為橋梁結構狀態設立可靠的指標,精確在衡量橋梁狀態的演變過程,利 用統計手段對不同橋梁出現缺陷的原因進行橫向比較和評估,為橋梁的維護、更新提供可靠的依據。2. 3國外高速鐵路橋梁養護維修的經驗1維修管理日常維修工作一般由相應的機構負責管理,和我國的工務段類似。維修方式也基本

30、采取綜合維修和經 常保養相結合的方式。但國外非常重視日常檢查的數據整理,將橋梁的技術狀態參數如裂縫的長度、裂縫 的寬度、鋼構件的銹蝕情況、螺栓的上緊程度等匯總成表,并經數據化形成數據庫,保持對橋梁的狀態有 深刻地了解,以方便日后的評估和大修。美國、丹麥及日本等國都已建立了計算機橋梁管理數據庫系統。 有些國家還開發了利用計算機進行橋梁診斷的程序系統。關于養護維修原則各國大同小異,共同經驗是:日常檢修周期為3-15個月,每3-5年再進行詳細的檢查,之后再根據橋梁造價、檢查費用、修理費用和工程殘值建立檢查周期目標函數。關于如何整 治,有不壞不修、定期維修和保持結構不發生病害等不同的出發點。總之,科學

31、地養護維修應建立從狀態預測和評估、必要的橋梁數據庫直到各種維修工作的成套程序。還應注意日常科研、應付突發事件及人員培訓等方面的事先安排。2大修管理橋梁的大修工作國外一般由專門的維修公司來進比如通過招標,選擇最合適的公司。大修前必須的工 作是對橋梁進行評估,評估的客觀性一是依賴于前述橋梁日常維修建立的數據庫,二是依賴于先進的計算 理論,所以國外非常重視有關橋梁老化和腐蝕的研究工作。在評估的基礎上,論證維修和換梁的優缺點。由于行車密度加大,為了減少中斷行車和限制行車速度的時間,應開辟“天窗”維修時間。在重視大 修質量的同時,更重視對中斷行車時間的控制。國外的大修方案制定得非常周密,要從交通量、橋梁

32、的結 構形式、橋址處的地形、現有的施工機具、人員等多種因素制定最省時的方案。3關于養修機械化為了減少中斷行車和限制行車速度的時間,應高度重視橋梁的養護維修,加大投人力度,提高維修養 護的機械化程度及高性能設備的應用。美國就橋梁養修的機械化問題進行過專門的討論。由于橋梁的形式 多種多樣,不像線路軌道那樣單一, 給橋梁養修的機械化帶來很大困難,但各國一直在進行這方面的努力。德國、英國等國家已經研制了大型橋梁檢查車,可對梁式結構橋梁的上部結構和下部結構方便地進行檢查,提高了效率。另外,一些日常的小型養護維修工具例如鋼梁的涂漆工具、高強螺栓的施擰工具也多為自動 化設備。3我國既有線養護維修經驗(1)橋

33、上線路。橋面狀態對橋梁的動力響應有很大影響,高速鐵路比一般線路的養護標準高,且要保 持更嚴格的容許誤差。要保證橋上線路的上拱度符合要求。因此,應加強橋上線路的檢測、監視和維修養 護工作,增加線路維修與巡回檢查次數,并采用先進的設備以保證線路的質量和行車安全。(2)鋼梁。提速證明,高速行車對鋼橋的影響較大,鋼橋的振動,尤其是橫向振動加劇,引起下承板 梁主梁腹板裂紋:上、下承板梁平聯水平拉桿斷裂;挪釘或螺栓松動;護軌道釘浮離拔起,鉤螺栓和枕木 失效周期縮短;護軌螺栓斷裂、松動。因此,日常養護應著重鋼橋的木枕扣件應從普通的改為K型扣件。并注意明橋面 K式扣件扭力矩保持時間不足的問題;明橋面的鉤螺栓不

34、許有松動,建議取消鉤螺栓將橋枕與縱梁或主梁上翼緣直接相連; 注意觀測鋼橋的橫向振幅。提速試驗表明,上承板梁跨中橫向振幅大大超過橋檢規的參考限值。必要時可 加固橫聯和平聯;注意觀測鋼橋的豎向振幅。提速試驗表明一定速度下會產生豎向共振;注意縱、橫梁切 口處的細部構造,及時監控裂紋發展;注意挪釘、螺栓的松動。注意上蓋板的腐蝕(3)壇工梁。既有線提速試3結果表明,車速 160 km / h 時,跨中撓度、截面應力、橫向振幅、沖 擊系數及橋梁振動特性均未超過現行規范容許值。但是發現混凝土梁橫隔板開裂;雙T普通混凝土和預應力混凝土梁跨中橫隔板開裂,不能起到協調兩片梁共同受力的作用;梁間無橫隔板的雙T梁,橫

35、向振動相位不一致,梁下緣內、外側應變差明顯,呈明顯斜彎曲。因此,養護維修應著重注意監控橫隔板的狀態,應將非預應力隔板改造為預應力隔板。注意混凝土橋 枕開裂問題。注意監測梁的撓度、鋼筋混凝土梁的裂紋發展及預應力混凝土梁的開裂。(4)支座。應注意污工梁支座螺栓剪斷問題;防止弧形支座弧面壓潰,上下擺不能自由滑動,應及時 清理污垢進行涂油養護。板式橡膠支座的傾斜、串動較多,可能使梁形成三條腿現象,威脅行車安全。要 設置橫向限位裝置,并注意支座橫向相對位移不大于2mm。(5)下部結構。下部結構的間題主要是強度不夠。要注意支承墊石混凝土的開裂。注意監測橋墩和下 部結構的下沉量。注意監控輕型墩橫向振幅。(6

36、)橋頭路基。主要是橋頭路基剛度與橋梁剛度不能協調過渡,要采取措施提高橋頭路基的剛度。(7)養修設備。應配備一定數量的高性能養修設備,加強對橋梁的監控。如精密的水準測量儀器及電 測儀表用來觀測橋梁的撓度,高性能的無損檢測設備如電阻探頭、聲發射探頭等探測混凝土中鋼筋的腐蝕 情況,先進的超聲波、射線設備檢測鋼結構的裂縫、缺陷;超聲回探儀測混凝土的強度;先進的防水堵漏 材料和高壓力的壓漿設備;機械化的高強螺栓施擰扳手等。4對我國高速鐵路橋梁養護維修的建議為了適應提速和高速的需要,我國對橋梁養護維修規則及標準一直在進行研究,相繼出臺了一系列的 規則和要求。根據我國鐵路橋梁養護維修現狀,應繼續加強以下幾方面的工作:4.1 切實提高對高速橋梁維修養護管理的認識橋梁作為土木建筑物相比軌道結構使用壽命長,其老化的程度相對也是緩慢的,但絕不能因此而忽視 對橋梁的檢查和維修養護。從既有線和國外高速橋梁的維修養護經驗看,高速橋梁絕不是免維修和免維護 的。高速鐵路要經受高速、同荷重的列車反復振動與沖擊頻率的反復作用,出現病害是不可避免的,日本 東海道新干線在運行一年后,即出現病害,隨后出現大量和集中的病害,為徹底整治病害,確

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