铁路钢桥维护对策
建立桥梁检测→ 诊断→ 修补加固的维护系统,是钢桥维修管理的重要环节。
(一)钢桥的检查
分日常检查、定期检查(详细检查)、特殊检查和检定试验四种。日常检查主要通过日常巡视,采用目视法,对桥梁主体结构和墩台进行检查。定期检查一般周期为4~5年,采用目视和简单仪器对基础、支座、易发生劣化和损伤的部位进行检查。当发生车辆船舶撞击、台风、地震、火灾等意外情况是,进行特殊检查。当上述三项检查结论认为必要时,进行静力和动力检定试验,全面测试结构机能(应力和变形)和动力性能。
1、检查项点
①涂膜劣化及腐蚀状态;
②建筑界限。指下承式桥梁建筑限界有无富裕量,特别是大型货物通过时;
③列车通过时梁的振动状态。在桥上感觉是否有异常振动和声音;
④支座的异常及破损;
⑤铆钉和螺栓的变化(松动、断裂和脱落);
⑥焊缝和母材的变化(裂纹等);
⑦排水设备的状态;
⑧步行道及桥上附属设施的变化;
2、钢桥性能的测试及评定
进行检定试验时,需要测定的主要内容:
(1)列车荷载测定
①目的:推算耐久性评定的荷载,推算换算挠度计算的轴重,计算现有承载力时的实测荷载;
②测定内容:在钢轨(枕木之间)轨腰上布置应变计测轴重,在一定测定距离内(货车大于40m,客车大于60m)测试列车速度;
③根据实测的列车活载(轴重和轴距),计算最大应力(用实测断面计算),进而用下式评定现有的应力比:
(2)主梁的承载力和耐久性
①目的:评定构件的承载力,评定危险构件细节的疲劳累积损伤度和剩余寿命;
②测定内容:主梁(或主桁架)、横梁和纵梁的最大应力和挠度,被评定细节的应力谱;
③用现有应力比评定承载力:
④采用专用程序统计被评定细节的应力谱并计算疲劳累积损伤度,进行耐久性评定:
(3)主梁挠度
①目的:评定列车走行安全性和乘员的舒适性,求算主梁健全性的刚度指标;
②测定内容:主梁跨中最大挠度,纵横交点处最大挠度,斜梁的主梁端部左右钢轨位置的挠度差;
③根据表1~表3进行列车走行性评定。
(4)主梁横向变位及振动
①目的:评定列车走行安全性和乘员的舒适性;
②测定内容:在主梁或纵梁跨中下翼缘,垂直于桥轴的水平方向设置加速度仪,测定列车通过时的加速度,由加速度波形计算横向振动频率及振幅;
③根据式(10)对横向振幅临界值进行评定。
(5)支座与梁、支座与墩台之间的错位变位
①目的:考察桥梁各构件是否正常移动;
②测定内容:列车通过时,测试支座与主梁之间的纵向滑动变位,支座与墩台之间的纵向错位和横向错位;
③评定支座位置错动,即支座与梁之间的位移实测值应小于(11)式的计算值:
式中: -跨长(m)。
④评定支座的活动机能,通过支座与墩台之间的错位、支座前后与墩台之间的垂直变位(倾斜)的实测值评定。
四、修补和加固
(一)补修设计的基本注意事项
桥梁结构出现病害并导致承载能力的降低,必须恢复其承载能力,要明确划分修补和加固之间的界限是很难的。补修设计必须考虑结构对象损伤的种类、损伤原因、损伤程度、施工方法和补修后的效果,难以用同意的模式规定补修合计是否恰当,但基本注意事项如下:
①注意强度是否满足要求。由于局部补强,使原结构体系、应力分布和应力传递途径发生变化,在计算上往往要从不同角度进行分析;
②注意是否带来其它新的问题。如更换局部构件,应考虑影响范围。局部加固将使重量增加,注意对下部结构、基础和对其它构件的影响,以及是否造成应力集中等;
③设计必须考虑施工方法。不中断交通进行补修作业时,需要在交通荷载作用下和振动状态下施工,设计时需进行充分的研究,如钢材现场焊接、构件切割等施工质量问题。此外,由于作业空间和作业时间制约,作业方式、加固构件大小等问题均需研究。
(二)钢桥的修补及加固
1、涂装维修
涂装维修在钢桥维修中占有重要地位,这一方面是由于涂装费用在钢桥维修管理费中占很大比例,更因为钢材腐蚀将直接削弱构件断面,导致承载力降低,涂装还是钢桥影响外观的着装。
更换涂装的寿命周期和涂装设计根据环境、桥梁结构及构件、涂料及其配套体系、涂装工艺和涂料价格确定。铁路钢桥涂膜最易劣化部位是桥面系机车通过的上方构件(尤其是纵梁上翼缘)、节点和支座处、板件棱角和螺栓处,这些部位的涂装应予特别关注,如纵梁上翼缘,因积水、受磨、及化学腐蚀,应采用超厚膜涂装体系:热喷锌 玻璃鳞片漆。
2、补强及加固
通常有钢材腐蚀补强、疲劳裂纹补强和提高承载力的加固。根据不同病害部位设计相应补强方案。宜用高强度螺栓拼接加固,慎用现场焊接拼接、补焊加固。
3、铆钉和高强度螺栓脱落
在用高强度螺栓更换铆钉时,宜整节点全部更换,不宜部分更换。
五、结语
桥梁作为交通工程的重要组成部分,数量大,结构规模大,改造周期长,需要长期保持其机能。因此必须建立健全桥梁维修管理系统,对病害做到及时发现、跟踪、整治。随着桥梁建设技术的进步,常见病害也会不断“更新”,这将是一门不断发展的学科,随着经验的积累和加固技术的进步发展着。
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