宁岢线8米∏型梁病害综合整治

李随敏

【摘 要】宁岢线建成于1971年，该线上∏型梁桥存在横向振幅超限，横向刚度不满足规范要求。经对宁岢线19号桥和21号桥检测、分析、研究病害成因，制定病害综合整治方案。通过对桥梁横向预应力加固，梁体端部设置横向限位装置，梁体封闭等综合整治，提高了桥梁的承载能力，延长了桥梁的使用寿命。

【关键词】∏型梁 病害 整治

1 引言

1971年宁岢铁路线开通运营，建线等级较低，线上18座∏型梁桥从未进行检测和大修。近年来，大秦线运煤量大幅增加，宁岢线作为大秦线的煤源地之一，运量也大幅增加。2009年宁岢线开通C80万吨重载列车，而原有的∏型桥梁结构能否满足该重载列车通过要求呢？为此对宁岢线8米∏型梁桥进行动力性能测试和梁体结构物运营状态检查。通过对梁体、支座、墩台、线上结构物的测试和检查，判断梁体的劣化情况，确定桥梁的运营条件，进而为该桥的养护维修提供科学依据。

现对宁岢线8米∏型梁进行检测，发现宁岢线19号桥第1、2、3孔和21号桥第2、3、4孔梁体跨中横向振幅多次超过《铁路桥梁检定规范》安全限值，且超限幅度较大，梁横向刚度不能满足《铁路桥梁检定规范》要求；梁体腹板有明显竖向裂纹；梁体混凝土掉块、露筋。

上述病害已不能满足运营条件要求，为确保运输任务完成及C80万吨重载列车开行安全，须对上述两座桥进行综合整治。

2 病害成因分析

对两座桥进行动力性能测试，将梁体横向振幅汇总见表1。

从表1可以看出，宁岢线19号桥第1、2、3孔和21号桥第2、3、4孔梁体超安全限值较大；从超限情况来看，超限值均发生在上行（重车）列车运行时；从检测报告的波形图分析，当出现超限值时相应梁端水平振幅和墩顶横向振幅值也相对较大，同时钢支座的横向位移也较大。因此横向振幅超限的主要原因是梁体横向刚度不足、梁体无横向限位措施。

此外，∏型梁桥梁体腹板混凝土表面碳化和雨水侵蚀引起梁体腐蚀老化，保护层剥落开裂，梁体腹板出现明显竖向裂缝，下翼缘出现沿钢筋方向的纵向裂缝，影响梁体承载力和桥梁的整体性。

3 病害综合整治方案

针对宁岢线19号桥1、2、3孔和21号桥2、3、4孔梁现有病害提出在梁腹板增设横向联结板，并施加预应力；在梁体两端增加横向限位装置。为修复梁体混凝土表面缺陷，对梁体进行整体封闭。

3.1 桥梁横向预应力加固

8米∏型梁横向预应力加固是在不影响行车安全，不引起梁体及桥梁其它设施产生新损伤的前提下，在两片梁梁体、腹板施加预应力，以提高梁的横向刚度，降低横向振幅，进而满足《铁路桥梁检定规范》的要求。

具体施工方法为：探测梁体腹板待加固处的钢筋分布状况---确定横向预应力筋的位置---腹板钻孔---梁体表面凿毛及钻锚固孔位---埋设锚固筋，绑扎联接板钢筋，布设预应力筋---支模---第一次初张拉---灌注联结板混凝土---养护至混凝土弹性模量和强度达到设计值的60%---拆模板---横向预应力终张拉---切割外露预应力筋---封锚。

3.1.1 主要材料

预应力筋采用Φ=15.2mm，M=1860Mpa的无粘结低松弛钢绞线，其技术性能见表2。

3.1.2 技术要点

施工条件复杂：⑴既有线梁体加固全部为高空作业，施工危险性较大，使用的材料、机具到位比较困难；⑵8米∏型梁，梁体高较低，腹板间距较小，作业空间不足，施工难度较大；⑶8米∏型梁，预应力横向加固需横穿四块板，较T型梁多两块板，工作量较大。

施工工艺复杂：（1）梁体钻孔要尽量避开梁体钢筋，用精密钢筋探测仪探测既有梁体的钢筋分布情况。当钻孔空位遇有钢筋时，可适当移动钻孔位置，但移动距离不宜大于50mm，而且要保证孔眼在一条直线上，使预应力钢绞线能顺利通过，并保证在施加横向预应力时，不改变既有混凝土梁桥的受力结构；（2）横向预应力张拉要进行两次张拉，为使梁体的受力更合理，在联结板模板支好后，进行初张拉，8米∏型梁在梁端各布置一个加固点，每个点设置两根预应力钢绞线，张拉时要单根张拉，每根钢绞线的初张拉力为0.15fpu（39KN）。在联接板混凝土灌注好，强度达到设计强度的60%后，进行横向预应力终张拉，也要单根张拉，拉力应控制为0.73fpu（190KN），由于预应力筋较短，为达到设计预应力值，减小锚具的压密变形和夹片内缩量，采用低回缩锚具；（3）为防止高温对锚具夹片的影响，在切割外露预应力筋时，严禁电焊切割，应使用砂轮片切割，并预留2～3cm钢绞线。在封锚时，露在锚具外的钢绞线采用专用的封锚盖筒，进行扣锚；（4）新旧混凝土接触面采用混凝土角磨机进行凿毛，用高压水枪清洗，锚固筋的锚固深度应大于10cm。为使混凝土有足够的强度抵抗外来压力，联接板混凝土和封锚混凝土采用C50级高强度混凝土，严格控制水灰比和配合比，并进行保湿养生。

3.2 梁体端部设置横向限位装置

梁体横向限位装置是在桥墩台顶部设置四对三角形支架，两片梁内外侧成对布置，支架的一边与墩台用螺栓锚固，一边紧贴梁体腹板，用两对支架的两边，将梁体挤死，再将腹板同一侧的支架用型钢联结，使在腹板同一侧的支架形成一个整体的珩架，使其有较大的刚度，减小梁端的横向振幅，增加梁体的横向刚度。

根据腹板高度和结构，确定限位支架的数量、尺寸和锚固位置--在墩台顶钻锚固孔、制作支架---锚固支架---用临时拉杆将腹板内外侧相对的支架拉紧，并在梁体与支架间用橡胶支座塞紧---用型钢联结梁体同一侧的支架，使同一侧的支架形成整体---将梁体同一侧的锚固螺栓、螺母和支架角钢焊结。

技术要点：梁间限位装置为16（厚12mm）的等边角钢焊接组成的三角形支架，一边为两个小三角形支架并排焊接在一起。挡块用角钢焊接在支架上，支架采用锚固螺栓锚固在墩台顶部；立柱、横梁及斜撑采用16（厚12mm）的等边角钢，中间斜撑顶部与横梁及立柱焊接在一起，所有接触面均需焊接，焊口宽度不小于5mm；支座与梁侧向采用GJZ板式橡胶支座加钢板塞紧，GJZ板式橡胶支座要求：橡胶层厚度5mm，钢板厚度2mm尺寸为200×300mm，橡胶支座厚度35mm；锚固螺栓采用墩顶钻孔，锚固两侧支架采用临时拉杆拉紧，拉紧力不小于20KN，使橡胶支座与梁体侧面密贴，待锚固砂浆强度达到30Kpa后，方可拆除临时拉杆；将锚固螺栓、螺母和角钢，焊接在一起，防止横向限位支座发生移动。

3.3 梁体封闭

将注缝胶压入梁体裂缝内，用WS浓缩胶进行修补找平。对梁体进行封闭，阻止了空气、水分或有害物质与梁体表面的接触，延长了梁体使用寿命。

3.3.1 施工方案

（1）用钢钎将裂损混凝土凿除，用钢丝刷对钢筋进行除锈。对梁体表面的不平处采用膏状胶修补找平；（2）对宽度大于0.25mm的裂缝，采用压力注浆法灌缝。对整个梁体肋面用弹性较大的WS浓缩胶全部封闭处理，阻止混凝土表面腐蚀及混凝土内钢筋锈蚀，延长了梁体使用寿命；（3）为解决雨水顺梁体流淌对梁体的腐蚀，疏通梁体泄水管，对锈蚀的排水管凿除更换为PVC泄水管。

3.3.2 主要材料

WS浓缩型混凝土裂缝封闭胶，技术指标见表3。

3.3.3 工艺流程

凿除劣质混凝土---裂缝处理---埋设注浆嘴、盒、管---封缝---配制浆液---灌浆---封口---WS浓缩胶修补表面---WS封缝胶封闭梁体---疏通、更换PVC泄水管

3.3.4 技术要点

（1）梁体表面的风化层需用打磨机处理，用湿布擦洗或高压水枪冲洗充分干燥后再进行下一道工序；（2）封闭梁体时要对梁体进行表层打磨清洗，修补找平，底层、主层、罩面要分层涂刷；（3）灌浆嘴间距按450～900mm设置，在一条裂缝上应有进浆嘴和排气嘴。

3.3.5 注意事项

（1）裂缝灌浆前要进行密封检查，浆液要严格按配合比配制，灌浆压力不易过大。（2）更换的PVC泄水管要伸出梁体长度要足够，向外倾斜。

4 整治效果

综合整治后，梁体的横向振幅明显减小，梁体横向刚度显著提高。为准确验证加固效果，对梁体的横向振幅，分三个阶段进行检测。以宁岢线19号桥为例，进行分析说明。将货车通过时第1、2、3孔梁跨中横向振幅值最大的前三位数见表4。

根据《铁路桥梁检定规范》，梁体横向限位加固前，第1、2、3孔梁体超安全限值依次为13、10、9次。超限次数和超限幅度都偏大，梁体横向刚度不能满足《铁路桥梁检定规范》要求。梁体加固后横向限位加固前，梁跨中横向振幅虽仍有多次超限，但超限幅度剧减，超限最大值第1、2、3孔分别由4.28mm减小到2.36mm，4.09mm减小到1.91mm，4.03mm减小到3.23mm，降幅依次为45%，53%，20%。梁体横向限位加固后，第1、2孔分别有1、2次超限，第3孔除2次超限值较大外，其余超限值接近限值。与梁体加固后横向限位加固前相比，超限最大值第1、2、3孔分别由2.36mm减小到1.01mm，1.91mm减小到1.21mm，3.23mm减小到2.22mm，降幅依次为57%，37%，31%。由以上分析可得：梁体、横向限位加固后可有效提高梁体的横向刚度，减小梁体横向振幅。该桥加固后，在列车运行速度≤80km/h时梁体横向振幅基本可满足《铁路桥梁检定规范》要求，极大提高了桥梁的承载能力，延长了桥梁的使用寿命，取的了巨大的经济效益。

参考文献

[1]铁道部.铁路桥梁检定规范.北京：中国铁道出版社，2004.

[2]铁道部.铁路工程抗震设计规范.北京：中国铁道出版社，2006.