刘坤毕业设计打印(1)2014-6-711.50.42资料

1、装订线浅谈桥梁的维修与加固技术第1章 绪论【摘要】通过维修与加固，恢复原有桥梁建筑物的整体使用效能和延长使用年限，并提高原有桥梁建筑物的荷载等级和通过能力。 随着我国国民经济的日益发展，交通运输量的迅速增长，危桥总长逐渐增多。若将其拆除重建，不仅要耗费大量资金，而且工期也较长；若有计划、有步骤的对现有旧桥进行加固改造，桥梁加固后，可以延长桥梁的使用寿命，用少量的资金投入，使桥梁能满足交通量的需求，还可以缓和桥梁投资的集中性，为国家带来巨大的经济和社会效益。发生重大病害和不能满足运输要求的桥涵，应对其设备彻底进行整治加固、改善、更新，以恢复原有桥梁建筑物的整体使用效能和延长使用年限，并提高原有桥

2、梁建筑物的荷载等级和通过能力。桥梁维修与加固的主要内容在于：对服役桥上部构件维修加固，对服役桥下部构件维修加固，拓宽桥梁的行车道或人行道，升高桥梁上部构造的高度，更换桥梁行车道路面或引桥路面的结构，部分或全部更换桥梁损坏或破坏服役了的结构物。桥梁的维修与加固工作，须充分利用原有部分，凡能加固的，则不宜改建，凡能部分改建的，则不应全部改建。对服役桥进行维修加固，常有如下步骤：检查桥梁现状和损坏情况；调查桥梁历史技术资料和现有交通状况；提出维修加固或改建方案，随时进行分析比较；确定方案并付诸实施，即进行维修加固或改建施工。第2章 桥梁的基本知识2.1 铁路桥梁技术现状和发展趋势国内外的实践经验表明

3、，结构选型应考虑设计、施工、养护、维修甚至加固、改建的长期综合经济效益和社会效益，探索新材料、发展新结构，重视和提高结构的使用功能和艺术功能等必将成为21世纪桥梁的发展方向。 一、 桥跨结构向大跨、长联发展 在具有一定的承载能力的条件下，跨越能力仍然是反映桥梁技术水平的主要指标之一。 为避免修建或少修深水桥墩，加大通航能力，世界上各种桥式的跨度记录一再被打破。 从有利于行车，减少养护维修工作量等方面考虑，桥跨结构的连续长度也呈增加趋势。 二、 预应力混凝土桥梁成为发展主体 中等跨度桥梁已逐步被预应力混凝土桥梁所替代。 连续梁和刚构成为大跨度铁路桥的优选桥式。（连续梁的主要特征：内力分布均匀合理

4、，超静定结构赘余力作用使结构刚度大变形小，支座只有一排墩帽尺寸小，墩梁固结减小维修工作量，内力计算要分段进行，结构变形会产生支座反力和内力称“二次内力”等。） 三、 结构型式和构造呈多样化发展 近年来修建的PC斜拉桥和PC连续梁桥及其之间的新的结构形式，曲线连续刚构型式，V型支撑结构和钢桥的整体节点技术，低塔、斜拉索加劲的连续钢桁梁结构。 四、 桥梁设计理论更趋完善和合理 国际上开始逐步采用以可靠性理论为基础，以分项安全系数表达的概率极限状态设计法。与过去采用的容许应力设计和破坏强度等方法相比，极限状态设计理论更趋完善和合理。 五、 桥梁CAD技术应用更趋广泛 桥梁CAD技术的主要内容有以下几

5、部分：结构分析、图形绘制、结构优化、工程数据库、专家系统。 六、 建桥材料向高强、新功能、轻质方向发展 材料强度方面：钢材的屈服点和强度越来越大，预应力钢筋向大直径、高强度、低松弛、耐腐蚀、与混凝土粘结力高、拼接便利的方向发展。混凝土材料的强度也越来越高，高强度混凝土具有强度高、抗冲击性能好、耐久性强等。 材料新功能方面：抗腐蚀性能好、结构表面不需油漆的耐候钢，按TMCP（热力控制加工）生产的高质量、高强度厚钢板、变厚度钢、波纹钢、无磁性钢；在水中不离析、自行流平和密实的絮凝混凝土；用于航天工业的碳纤维强化复合材料。 桥梁建设的基本目标是适用、安全、经济、美观。 铁路桥梁发展的一般方向是：发展

6、大跨度和特大跨度的铁路桥梁；研究和解决准高速和高速铁路桥梁的设计、施工及加固问题；开发预应力混凝土桥跨结构的新的截面型式；广泛采用以可靠性理论为基础的方法指导桥梁设计和评估；更多地将高强度钢、耐候钢、新型混凝土和高强低松弛线材应用于桥梁工程；建立桥梁管理系统，提高既有桥梁的养护、评估和加固水平。2.2 高速铁路桥梁的主要特点 自有铁路以来,速度一直是人们追求的目标,一 般认为时速低于200km的铁路,称为普通铁路或快速铁路,高于200km,称为高速铁路。1964年世界第一条高速铁路日本东海道新干线建成,行车速度达到210km/h,揭示了铁路这一运输工具同其它运输行业竞争的巨大潜力。高速铁路速度

7、快,运输能力大,节省能源及土地,环境污染轻,是一种有发展前途的现代化交通工具。继东海道新干线之后,日本及西欧积极开展高速铁路技术研究与建设,现在全世界高速铁路总营业里程已超过15000km,最高运营时速为300km,最高试验时速达51513km。 与普通铁路相比,高速铁路在动力牵引、信号安全系统、线路建筑和养护等方面都有很高技术要求,作为线路的组成部分,高速铁路的桥梁设计主要有下述几个方面的特点。 2.3 桥梁结构、分类 桥梁按照结构体系划分，有梁式桥、拱桥、刚架桥、悬索承重（悬索桥、斜拉桥）四种基本体系。梁桥一般建在跨度很大，水域较浅处，由桥柱和桥板组成，物体重量从桥板传向桥柱。 桥拱桥一般

8、建在跨度较小的水域之上，桥身成拱形，一般都有几个桥洞，起到泄洪的功能，桥中间的重量传向桥两端，而两端的则传向中间。悬桥是如今最实用的一种桥，桥可以建在跨度大、水深的地方，由桥柱、铁索与桥面组成，早期的悬桥就已经可以经住风吹雨打，不会断掉，吊桥基本上可以在暴风来临时岿然不动。长度分类1、按多孔跨径总长分：特大桥（L>1000m）；大桥（100mL1000m）；中桥（30m<L<100m）；小桥（8mL<30m）2、按单孔跨径分：特大桥（L>150m）；大桥（40mL150m）；中桥（20m<L<40m）；小桥（5mL<20m）.其他分类按用途分为：

9、公路桥、公铁两用桥、人行桥、舟桥、机耕桥、过水桥。按跨径大小和多跨总长分：为小桥、中桥、大桥、特大桥。按行车道位置分为：上承式桥、中承式桥、下承式桥按承重构件受力情况可分：为梁桥、板桥、拱桥、钢结构桥、吊桥、组合体系桥（斜拉桥、悬索桥）。按使用年限可分为：永久性桥、半永久性桥、临时桥。按材料类型分为：木桥、圬工桥、钢筋砼桥、预应力桥、钢桥。2.4 桥梁的巩固方法 桥梁使道路、铁路或人行道跨越河流、湖泊、河谷、峡谷或其他道路。桥梁大多是固定的，但有些桥梁可以升起或旋转。无论是哪一类桥梁，工程师面对的设计及建筑问题是使桥梁结构牢固，不会因承受重量而下陷或破裂。解决这个问题有好几种方法。悬臂桥桥身分

10、成长而坚固的数段，类似桁梁式桥，不过每段都在中间而非两端支承。梁式桥: 包括简支板梁桥,悬臂梁桥,连续梁桥.其中简支板梁桥跨越能力最小,一般一跨在8-20m.连续梁 桥桥国内最大跨径在200m以下,国外已达240m（目前世界上最大跨径梁桥最跨是330m，是位于中国重庆的石板坡长江大桥复线桥）.拱桥: 在竖向荷载作用下,两端支承处产生竖向反力和水平推力,正是水平推力大大减小了跨中弯矩,使跨越能力增大.理论推算,混凝土拱极限跨度在500m左右,钢拱可达1200m.亦正是这个推力,修建拱桥时需要良好的地质条件.钢架桥： 有T形钢架桥和连续钢构桥,T形钢架桥主要缺点是桥面伸缩缝较多,不利于高速行车.连

11、续钢构主梁连续无缝,行车平顺.施工时无体系转换.跨径我国最大已达270m(虎门大桥辅航道桥)缆索承重桥(斜拉桥和悬索桥) 是建造跨度非常大的桥梁最好的设计.道路或铁路桥面靠钢缆吊在半空，缆索悬挂在桥塔之间。斜拉桥已建成的主跨可达890m,悬索桥可达1991m.组合体系桥有梁拱组合体系,如系杆拱,桁架拱,多跨拱梁结构等.梁刚架组合体系,如T形钢构桥等.桁梁式桥：有坚固的横梁，横梁的每一端都有支撑。最早的桥梁就是根据这种构想建成的。他们不过是横跨在河流两岸之间的树干或石块。现代的桁梁式桥，通常是以钢铁或混凝土制成的长型中空桁架为横梁。这使桥梁轻而坚固。利用这种方法建造的桥梁叫做箱式梁桥。 桥悬臂桥

12、：桥身分成长而坚固的数段，类似桁梁式桥，不过每段都在中间而非两端支承。拱桥：借拱形的桥身向桥两端的地面推压而承受主跨度的应力。现代的拱桥通常采用轻巧、开敞式的结构。吊桥：是建造跨度非常大的桥梁最好的设计。道路或铁路桥面靠钢缆吊在半空，钢缆牢牢地悬挂在桥塔之间。较古老的吊桥有的使用铁链，有的甚至使用绳索而不是用钢缆。拉索桥：有系到桥柱的钢缆。钢缆支撑桥面的重量，并将重量转移到桥柱上，使桥柱承受巨大的压力。玻璃桥：纯玻璃制成的一种桥梁。（平板桥） 廊桥：加建亭廊的桥，称为亭桥或廊桥，可供游人遮阳避雨，又增加桥的形体变化。2.5 高速重载运输对桥梁的要求 高速旅客运输 高速线路上的桥梁应尽量采用刚劲

13、的桥跨结构，保证结构有足够的刚度，严格限制结构的变形。 为防止车桥产生共振现象，高速线路上的桥梁宜设置刚性桥面而不采用明桥面，采用无缝线路而不采用普通线路。 高速铁路线上的桥梁通常采些特殊结构来有效传递纵向力。1、RS铁路传力杆；2、徐变连接器；3、纵向力连续器 时变系统；列车在桥上运行。与桥梁相互作用，形成车桥系统的振动，这一系统的质量、刚度、阻尼及两者的相互作用都瞬息万变成为时变系统。 要保证桥梁具有足够的竖向刚度。当桥梁挠度较大时，造成桥上轨道不平顺，引起车辆较大的竖向振动和竖向振动惯性力，产生轮重减载率，易引起脱轨并增加桥梁结构次应力，影响桥上列车安全、平稳运行和司机、乘客的舒适感。

14、二、重载货物运输 机车牵引动力改变和货车轴重提高，需重新制定铁路桥梁活载标准。 参照新的活载标准，对既有线路上的那些承载能力不足的桥梁进行加固或改 建。 第3章 桥梁的检测与与维护3.1 桥梁的检测与评价1）对桥梁进行各种检查及检验了解桥梁的技术状况、掌握病害情况及其发展情况,针对具体的桥梁提出具体的养护措施,各种小修、中修甚至大修及改造等应建立在对桥梁进行的各种详尽的检查检验基础上。a、通过检查与检验,系统地掌握桥梁的技术状况,较早地发现缺陷、损坏等;掌握交通状况,取缔桥梁不正当使用及非法占用,严格管理超载车、特种车过桥,必须通过时采取防护、加固措施,以免桥梁损坏;对可能发生台风、暴雨、暴雪

15、、地震、火灾、流冰、洪水危害的桥,应作好各种应急处理措施及防范措施,特大桥应设护桥机构。b、对通过检验,需进行限载、限速或停止交通的桥梁,应及时办理审批手续并进行交通管制。对桥梁各部分经常保养,对检查发现的缺陷、损坏处进行及时的维修,对检验不能维持原设计载重等级要求者,应有计划地进行维修加固。2）桥梁检查的方法桥梁检查可分为经常检查、定期检查及特殊检查三种。a、经常检查:主要指对桥面设施、上部结构、下部结构及附属构造物的技术状况进行的检查。经常检查采用目测方法,也可配以简单工具进行测量,当场填写“桥梁经常检查记录表”,现场登记所检查项目的缺损类型,估计缺损范围及养护工作量,提出相应的小修保养措

16、施,为编制辖区内的桥梁养护(小修保养)计划提供依据。经常检查的内容丰富,大部分是经目测可以发现并作出定性判断的缺损。如:外观是否整洁、伸缩是否堵塞卡死、支座是否明显缺陷等。检查应做到有序而严密,防止漏项。经常检查的检查周期为每月至少一次,遇汛期或其他自然条件变化时应加密检查频率。b、定期检查:定期检查周期最长不得超过三年。新建桥梁交付使用一年后,进行第一次全面检查,临时桥梁每年检查不少于一次;在经常检查中发现重要部位的缺损明显达到三、四、五类技术状况时,应立即安排一资定期检查;定期检查以目测观察结合仪器观测进行,必须接近各部件仔细检查其缺损情况;定期检查 应由具相应的资质和素质的桥梁养护工程师

17、主持,根据检查情况及以往检查情况的对比、相关经验等,在现场完成“桥梁定期记录表”的填写,判断缺损原因、维修范围、提出建议等。对于难以判断的,提出进一步检查的要求。c、特殊检查: 特殊检查应根据桥梁的破损状况和性质,采用仪器设备进行现场测试、荷载试验及其他辅助试验,针对桥梁现状进行检算分析,形成鉴定结论。特殊检查应委托有相应资质和能力的单位承担。在以下五种情况下,应作专门检查:定期检查中难以判明损坏原因及程度的桥梁;桥梁技术状况为四、五类者;拟通过加固手段提高荷载等级的桥梁;条件许可时;特殊重要的桥梁在正常使用期间可周期性进行荷载试验。 3)对检查的桥梁进行评定 桥梁检查的目的为了及时发现病害,

18、根据病害的情况提出相应的保养、维修与加固方案。桥梁检查人员在进行桥梁检查后,应根据病害的情况进行整理分析、评定,提出那些部分应进行保养、那此部位应进行维修、是否应进一步检测等报告,以向决策者提供有效的依据,及时对桥梁进行相应的保养、维修与加固。 在检查评定中,评定为:一类的桥梁应进行正常的养护工作;二类的桥梁需进行小修保养工作;三类的桥梁需进行中修,根据病害的情况考虑进行交通管制;四类的桥梁需进行大修或改造,及时进行交通管制,如限载、限速通过,当缺损较严重时应关闭交通;五类的桥梁需要进行改建或重建,及时关闭交通。 4)建立完善的桥梁档案及检查台帐 桥梁养护应建立完善的桥梁档案。桥梁档案包括:项

19、目批示、相关协议书、施工合同、施工日志、设计及竣工图纸、各类相关文件、管理办法、请示报告、工程决算、验收意见、财产移交表、审计报表、新旧照片等静态的书面材料,还应收集养护过程的动态材料。桥梁养护同时应建立完善的桥梁检查台帐。如:日常及经常检查的情况记录表、特殊检查记录、等级评定资料、病害的发展图片等。建立桥梁的检查台帐,是掌握桥梁病害发展动态的重要手段。建立桥梁检查台帐,可以及时了解桥梁病害的发展趋势以及发展速度,为及时地对桥梁进行维护、维修提供有效依据。 桥梁的常见病害 表层缺陷,桥梁的表层缺陷主要有:蜂窝、漏筋、麻面、空洞、磨损、锈蚀、老化、表层成块脱落等类型。结构裂缝,砼结构裂缝的成因复

20、杂而繁多,甚至是多种因素相互影响,桥梁的构裂缝的主要有以下几种:网状裂缝、下缘受拉区的裂缝、腹板竖向裂缝、腹板斜向裂缝、梁侧水平裂缝、梁底纵向裂缝。 面对这些病害经常的维修方法梁(板)体砼的空洞、蜂窝、麻面、表面风化、剥落等应先将松散部分清除,再根据情况用高标号砼或水泥砂浆填补。梁体若出现漏筋或保护层剥落等现象,应先将松动的保护层凿去,并将钢筋锈迹清除,如损坏面积不大可用环氧砂浆修补,如损坏面积过大,可喷射高标号水泥砂浆修补。钢筋砼简支梁产生裂缝时,按下列方法进行处理:当裂缝宽度大于限值规定时,应采用压力灌浆法灌注环氧树脂胶;如裂缝发展严重时,应查明原因,按照不同情况采取加固措施,并加强观测。

21、而加固的方法有:塞缝灌浆；塞缝灌浆是把按一定比例配制的水泥(砂)浆、环氧树脂(砂)浆,通过喷浆机按一定压力灌入结构物缝隙内,起到填塞裂缝、避免钢筋锈蚀并提高结构整体强度的作用。上部结构加固；上部结构加固改建在调查研究老桥具体情况的基础上,经过技术、经济比较,采用充分利用原桥进行拼宽,利用桥台将拱式结构改为板式结构的加固方法,使其满足超限运输的要求。老桥下部结构加固；桥台特别是高度较大的桥台,受行车荷载和土压力作用,常见病害有桥台开裂、凸肚,翼墙外崩、开裂、错位等。对于跨径较小,水流不大的石拱桥,采用在桥跨内加钢筋砼框架进行加固。由于桥台太高,且位于长距离的高路堤纵坡上,在行车和土压力的共同作用

22、下,使两岸桥台和拱脚开裂。采用钢筋砼框架加固桥台；对于尚在维持正常交通运输的桥梁,其台背填土破坏棱体引起的主动土压力由原桥台承担,框架结构仅承受在破坏棱体范围内布置超重车所引起的主动土压力。在后来的应用中,取消了钢筋砼立柱,仅在桥台上凿出牛腿的位置,将横系梁、支撑梁、牛腿一起现浇成平面支撑框架,这不仅减少了工作量,而且施工方便。采用这种方法加固的桥涵,经多次实地观察,处理效果良好。基础加固；桥梁基础特别是天然地基上的浅基础,由于埋置深度较浅,易受河水冲刷而淘空。受河水改道冲刷桥梁引道,导致桥台基础冲空,引道被毁。桥梁地基局部软弱,致使桥台发生不均匀沉降,引起桥台开裂等。针对以上病害,我们采取对

23、河床用浆砌片石进行铺砌,上游河床设置丁坝,打木桩扩大桥台基础等方法进行加固。防治桥台基础冲刷；对于跨径较小的桥梁,由于河水改道,洪水直接冲刷桥台基础,导致基础冲空甚至掉脚,可采取在桥跨范围内满铺C15片石砼的方法进行加固,铺砌厚度为30cm,铺砌两端设置截水墙,截水墙的深度为1m,宽度为0.6m。对于桥梁上游河床变迁、水流改道,洪水直接冲刷桥台基础和桥台引道,导致桥台基础冲空、引道被毁的桥梁,采取在桥梁上游适当位置设置丁坝等调治构造物,将河水导入主河道。扩大基础加固法；采用扩大基础进行加固的具体做法:挖除桥台前的淤泥,深度与原基础高度相同;在基底打入木桩,木桩按梅花型布置。桥面铺装层的加固；桥

24、面铺装层开裂或剥离等病害,通过有限元计算结果分析可知,在铺装层结构厚度一定的情况下,铺装层的模量比对铺装层的受力状态影响很大。我们通常的具体做法：首先,清除或刨洗桥梁原铺装层。在清除过程中注意处理的厚度等。在使用机械清除时,尤其注意不得损坏老桥的预制梁板、伸缩缝等构造。其次,认真清洗老桥面。对已经刨洗完毕的老桥铺装层及时外运,用人工清扫废旧料,用高压水冲洗梁板顶面,使之清洁并干燥。最后,重铺新桥面:水泥砼桥面铺装在浇筑砼的强度达到设计等级后,才可开放交通,其车辆荷载不得大于设计荷载。如采用快硬水泥砼铺装,开放交通的时间需根据试验确定。沥青砼桥面铺装应待摊铺的混合料完全自然冷却,其表面温度低于5

25、0后,方可开放交通。需要提早开放交通时,可洒水冷却降温。伸缩装置安装完毕,预留槽浇筑的砼强度达到设计强度后,方可开放。3.2 桥梁日常维护与管理 公路桥梁维护工作应按“预防为主，防治结合”的原则，加强公路桥梁的日常养护、预防性养护及维护管理工作，特别是桥面日常小修保养及排水系统的清理工作，以及结构裂缝及缺陷的及时处治，预防桥梁病害发生和进一步扩大，是关系桥梁安全使用的重要保证。因此，各级公路管理机构应加强桥梁日常养护和维修管理，及时处治发现的问题，保证桥梁安全完好使用，延长使用寿命。 1、加强桥梁日常养护及路政管理工作。对桥梁的缺陷和局部损坏及时处治。应依法禁止对桥位处采挖砂石、淘金、取土以及

26、倾倒垃圾、污物、修筑堤坝等行为，以免造成桥梁基础冲刷、外露而降低桥梁承载力，以及河床压缩而影响桥梁的泄洪能力及使用安全。 2、加强公路超载车辆桥梁通行管理。超载车辆通行桥梁，应对桥梁进行必要的强度、稳定性、刚度验算，特殊情况应进行荷载试验，以确定有效的安全防护措施，确保桥梁安全，并对车辆通过桥梁进行现场指导和管理。 3、对需加固的三、四类以上桥梁，在加固前采取必要的安全通行措施，及时设置限载交通警示标志、危桥警示标志及绕行标志，限制车辆通行，以免造成桥梁安全事故。 4、对桥梁出现意外突发性事件等影响交通安全的，应立即采取应急措施，设置明显的警示标志，采取封闭桥梁、限制车辆等紧急措施后，及时制订

27、处治方案进行处治。 5、加强桥梁技术档案和资料管理，桥梁建设、检查与检测、维修、加固资料收集整理归档，建立健全桥梁管理系统，为桥梁使用和维修加固提供可靠的基础数据。2.3 桥梁的维修与加固桥梁养护工程宜按其工程性质、规模大小、难易程度划分为保养、小修、中修工程、大修工程、加固、改扩建工程。 保养、小修对管辖范围内的桥梁进行日常维护和小修工程。中修工程对桥梁的一般性损坏进行修理，恢复桥梁原有的技术水平和标准的工程。大修工程对桥梁的较大的损坏进行综合治理，全面恢复到原有技术水平和标准的工程及对桥梁结构维修改造的工程。加固、改扩建工程对桥梁因不适应现有的交通量、载重量增长的需要及桥梁结构严重损坏，需

28、恢复和提高技术等级标准，显著提高其运行能力的工程。其中保养小修有养护单位实施，中修、大修以及加固、改扩建工程由相关施工单位实施。3.4 病害整治对于严重病害（如墩台基础的冲刷沉陷、倾斜或冲毁，圬工拱桥的拱圈和拱上立柱处的裂纹，钢梁脆性裂纹等），应综合分析，找出其确切原因，并根据该桥所在地区的线路规划，慎重地拟定不影响或少影响行车的修理、加固或改建方案，避免日后既浪费资金又影响行车的返工重建。即使是为了当时通车的迫切要求，采用临时抢修措施也应慎重考虑，不得给以后正式修复带来困难。 第4章混凝土桥养护维修4.1桥梁养护的意义、内容和原则 桥涵养护的基本任务：是经常保持桥涵建筑物状态的均衡完好，保证

29、列车能按规定速度安全和不间断的运行；有计划地改善桥涵设备状态，提高承载能力，满足建筑界限要求和增强防洪、抗震能力、充分发挥桥涵建筑物的使用效能、适应铁路运输的发展需要；并最大限度的延长建筑物各部分的使用寿命。桥涵养护工作，按业务范围和工作性质可分为检查、维修和大修。 桥涵检查是教好桥涵维修、大修工作的重要依据。认真执行各项检查制度，进行桥梁鉴定和试验工作，可及时发现病害和分析病害原因。据以采取有效的防治措施；积累技术资料，系统地掌握桥涵设备状态变化，以正确规定建筑物的运用条件。桥涵维修工作分经常保养和综合维修两项内容。 经常保养：如清扫、清理、拧紧螺栓等。综合维修：如木质防腐、整治轨缝、钢梁保

30、护涂装、圬工排水、防洪、防冰及防寒等预防性维修，又如桥枕、铆钉的少量更换；钢梁裂纹和损伤的修理，圬工修补、压浆及支座整治等病害整治。桥涵维修工作应按照预防为主，预防与整治相结合的原则进行，采取经常保养和综合维修相结合地方式，有计划地整治病害，及时消除危及行车安全处所，以保持桥涵建筑物经常处于均衡完好状态。 桥涵大修工作，如周期性的整孔更换桥面和钢梁的保护涂装；更换裂纹杆件和破损的支撑垫石、墩台加钢筋混凝土套箍、基础加固等重大病害整治；扩大桥梁建筑界限及提高载重等级设备的改善。桥涵大修工作应根据桥涵技术状态和运输需要进行。整治重大病害和有计划地进行设备改善，以提高桥涵建筑物的使用效能。4.2 桥

31、梁养护的组织机构 铁路桥隧建筑物的养护工作有专门机构负责。在铁道部设有桥隧处，铁路局工务段设有桥隧科，分局工务段设有桥随室。桥涵的维修工作由工务段担任，大修工作一般由桥隧大修段（队）担任。为了准确的检查桥涵建筑物地技术状态和检算其承载能力，在公务处下成立由桥梁检定队，专门负责进行桥梁设备的检定和试验工作。 具体地维修工作由工务段下设的桥隧领工区、工区和专职巡守工担任。 桥隧换算米是以跨度40m以下地钢板梁地维修长度为标准，把其他桥涵都换算成钢板桥的换算长度。 工务段根据管辖桥隧设备数量地多少，下设若干个桥隧领工区、工区。 工务段还可根据管内钢桥数量多少和机具设备配备情况，设立一个或几个机械化工

32、队，在全段范围内专门从事适宜于机械化操作的重点作业项目和桥隧大修工程。4.3 桥梁养护与维修的要求 桥梁养护维修工作，必须确立以“保证行车安全”为主要目标 ，遵循“设备质量保安全”的指导思想。正确掌握设备状态的变化规律和劣化程度，适时地进行修理，逐步达到“状态控制，周期均衡，设备改善，保证安全”，其基本任务是： 1.根据桥梁运营中的状态变化，合理投入人力、物力，适时进行维修养护，预防或延缓设备状态的劣化，经常保持状态均衡完好，以保证列车按规定的速度、安全不间断地运行。 2.随着铁路运输强度的提高，有计划地加固和改善桥梁设计状态，提高承载能力，满足建筑限界和孔径要求，增强抗洪、抗震能力，充分发挥

33、使用性能。第五章 混凝土连续箱梁桥裂缝病害和加固维修方法5.1 研究内容本文在对多座大跨径预应力混凝土连续箱梁桥裂缝病害和加固维修方法进行广泛调查分析和总结归纳的基础上，结合湘潭湘江二桥典型裂缝病害的成因分析、结构状态评定、结构加固维修的设计、施工，较深入地研究了预应力混凝土连续箱梁截面应力计算理论。论文主要研究内容如下： (1)以湘潭湘江二桥加固维修前的裂缝病害检测报告和静动载试验报告为依据，对该桥存在的主要工程质量问题进行简要论述； (2)从箱梁截面的受力特性、恒载应力(包括箱梁的剪力滞效应)、预加应力、温度应力、混凝土收缩徐变应力、活载应力(包括扭转、畸变)及主应力的计算分析等七个方面，

34、研究了预应力混凝土连续箱梁截面应力计算理论； (3)分析了湘潭湘江二桥箱梁典型裂缝病害的成因，特别针对箱梁底板纵向裂缝，以单向板计算理论为基础，建立了“平面框架”模型，推导出比较实用的底板横向正应力计算公式，为深入研究箱梁底板纵向裂缝的成因提出了一种简便实用的分析方法。在此基础上，对连续箱梁设计规范、设计理论和施工工艺中不完善之处，提出预防控制裂缝的有效措施； (4)对湘潭湘江二桥几种典型的加固维修方法(壁可法灌浆、体外预应力索加固、粘钢加固、碳纤维加固)从受力作用机理、设计计算方法和施工工艺的角度进行了深入的探讨，并指出其成功所在和不足之处； (5)通过加固施工前后两次静动载对比试验对其加固

35、效果进行了客观评价，表明该桥的加固维修方法总体上是科学有效的，是综合运用现有旧桥加固技术成果的典型范例之一，对其它同类型桥梁的加固维修具有现实的借鉴意义。2.混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多，甚至多种因素相互影响，但每一条裂缝均有其产生的主要原因。 5.2混凝土与钢筋混凝土简支梁桥的常见裂缝 5.2.1网状裂缝 网状裂缝发生在各种跨度的梁上。这种裂缝细小，宽度约为0.030.05mm，用手触及有凸起感觉，网状裂缝多为混凝土收缩所引起的表面龟裂。 5.2.2下缘受拉区的裂缝这种裂缝多发生于梁跨中部，梁跨度越大，裂缝越多。它自下翼缘向上发展，至翼缘与梁肋相接处停止。裂缝间距约0.10.2m，宽度约为

36、0.030.1mm。跨度<10m的梁，其裂缝少而细小(宽度0.03mm以下)。下缘受拉区的裂缝多为混凝土收缩和梁受挠曲所产生的裂缝。5.2.4腹板上的竖向裂缝腹板上的竖向裂缝最为常见，也是较为严重的一种裂缝。当跨径>12m时，其裂缝多位于薄腹部分。在梁的半高线附近裂缝宽度较大，一般在0.150.3mm。当梁跨径<10m时，其裂缝较细小且多数裂缝系由梁肋向上延伸，上端至腹板顶部。这种裂缝多系设计不当、施工质量不良、养护不及时或温度及周围环境条件不良的影响所致。5.2.5腹板上的斜向裂缝腹板上的斜向裂缝是钢筋混凝土梁中出现最多的一种裂缝，且多在跨中两侧，离跨中越远倾斜角越大，反之

37、较小。倾角约在15°45°之间，第一道裂缝多出现在距支座0.51.0m处，裂缝宽度一般在0.3mm以下。它系设计上的缺陷，主拉应力较计算值大，混凝土不能负担而造成的。 5.2.6梁端上部裂缝由于墩台产生不均匀沉降，形成梁端局部支撑压力增大，产生局部应力所致。裂缝由下往上开裂，严重者宽度可达0.3mm以上。5.2.7梁侧水平裂缝梁侧水平裂缝近似水平方向的层裂缝，多为施工不当引起，如分层灌筑、间隔时间太长。5.28梁底纵向裂缝梁底纵向裂缝是沿下翼缘主筋方向的裂缝，是由混凝土保护层过薄或掺入氯盐等速凝剂所造成。5.3预应力混凝土梁、悬臂梁与连续梁桥的常见裂缝5.31先张法梁梁端锚

38、固处的裂缝这种裂缝均起始于张拉端面，宽度约为0.1mm左右，长度一般只延伸至扩大部分的变截面处。它是由于在两组张拉钢筋之间梁端混凝土处于受力区，或因锚头处应力集中和锚头产生的楔形作用而使锚头附近产生细小水平裂缝。 5.3.2后张法梁梁端(或其他部位)锚固处的裂缝通常发生在梁端或预应力筋锚固处，裂缝比较短小。发生在梁端时多与钢丝束方向一致，在锚固处时与梁纵轴多呈30°45°角。在运营初期有所发展，但不严重，以后会趋于稳定。这种裂缝主要由于端部应力集中，混凝土质量不良所致。5.3.3腹板收缩裂缝大多在脱模后23天内发生，裂缝通常从上梁肋到下梁肋，整个腹板裂通，宽度一般为0.20

39、.4mm，施加预应力后大多会闭合。这种裂缝多为混凝土收缩和温差所致，如极低的外界温度，混凝土未保温养生，使应力分布不均。5.3.4悬臂梁剪切裂缝 剪切裂缝出现在腹板上，看起来近似按45°角倾斜，一般出现在支点与反弯点之间的区域。剪切裂缝产生的主要原因是：预应力不足；超载的永久荷载；二次应力；温度作用等。此外，设计中缺乏对多室箱梁腹板内剪力分布的认识，设计时未考虑横截面的实际变形，没有重复检算力筋截断处的左右截面受力情况。5.3.5悬臂箱梁锚固后接缝中的裂缝悬臂箱梁在连续力筋锚固齿板后面的底板内会产生裂缝，并有可能向着腹板扩展，裂缝与梁纵轴呈30°45°角。产生这种

40、裂缝的原因是由于预应力筋作用面积小，产生的局部应力过大，或者由于顶底板中力筋锚具之间水平方向错开的距离太小。5.3.6底板裂缝箱梁板上发生不规则裂缝，是由于梁模向受力性能与横向不变形截面显得有很大的不同，即由于腹部与底板受力不均所致。5.3.7箱梁弯曲裂缝混凝土抗拉能力不足，会导致箱梁弯曲裂缝的产生。在分段式箱梁中，一般出现在接缝内或接缝附近，梁底裂缝可达0.10.2mm。弯曲裂缝一般很小，结构不受损伤，但在荷载反复作用下(汽车动力荷载及温度梯度)裂缝有可能会扩大。5.3.8连续梁弯曲裂缝在连续梁中，正弯矩区的梁底部和负弯矩区的顶部可能发现这种裂缝。弯曲裂缝主要是由于混凝土抗拉能力不足引起的。

41、5.3.9预应力梁下翼缘的纵向裂缝这种裂缝为预应力梁中最严重的一种裂缝，多发生在梁端第一、二节间的下缘侧面及梁底，或腹板与下翼缘交界处，少数发生在腹板上。这种裂缝一般处于最外的一排钢丝束部位，宽度为0.050.1mm。产生原因是由于下翼缘受到过高的纵向压力，保护层太薄或混凝土质量不好所致。 5.4桥梁梁体裂缝的处治方法桥梁梁体裂缝常用的处治方法主要有：1)小裂缝或没有结构作用的裂缝可采用封闭处理，如用环氧树脂胶涂封闭，或用工具沿裂缝裸露面锯或凿，使缝扩大成槽形豁口后，将裂缝两边510mm范围内处理干净，然后用各种粘结材料进行填充封闭。2)当钢筋混凝土构件产生主拉应力裂缝(不是很严重)时，可采用

42、在裂缝处加箍使裂缝封闭的方法。箍可用扁钢焊成或圆钢制成，可直箍也可斜箍，其方向与裂缝垂直。 3)注射环氧树脂胶液并加配钢筋，具体做法是钻与结构面成45°并与裂缝成90°交叉的孔(按裂缝长度，可钻34个孔)，然后分别插入钢筋，再在孔中与裂缝中注入环氧树脂胶液封闭裂缝与孔洞，使钢筋与原构件形成一个整体，从而达到加强截面强度的目的。4)钢板粘帖修补，即用环氧基液粘结剂涂在整个钢板上，然后将其压粘于待修补的裂缝位置上。为使钢板粘贴牢固，一般多采用压贴法，也可采用在钢板与被修补构件表层空隙内注入粘贴剂的注入法。钢板可以是整块钢板，也可按照裂缝位置采用带状钢板，如在修补悬臂梁挂梁处裂缝

43、时，两种钢板都可采用。在检测桥梁梁体裂缝时，要正确地判断出裂缝产生的原因，有针对性地采取有效方法对裂缝进行维修。5.5裂缝产生的原因 一类是由外荷载引起的裂缝，也称结构性裂缝或受力裂缝，表示结构承载力可能不足或存在严重问题。对设计荷载进行全面考虑可以防止裂缝的产生；另一类裂缝是由变形引起的，也称非结构性裂缝，指变形得不到满足，在构件内部产生自应力，当该自应力超过混凝土允许应力时，引起混凝土开裂。引起该类裂缝的原因主要有： （1）混凝土浇筑后处于塑性阶段，由于混凝土骨料沉落及混凝土表面水分蒸发而产生裂缝。 （2）混凝土凝固过程中因收缩而产生裂缝。（3）由于温度变化产生的裂缝。结构随着温度的变化受

44、到约束时，在混凝土内部产生应力，当此应力超过混凝土抗裂强度，混凝土便开裂，即产生温度裂缝。 （4）施工不当产生裂缝。如果施工方案合理，施工工艺符合质量控制要求，混凝土配合比、坍落度满足要求，而现场地施工温度高达25以上，那么裂缝的主要原因是因温度应力引起的。 （5）模板、支架、移动模架等设备构件结构不合理，构件强度、刚度及稳定性不符合要求而引起结构的变形；基础发生不均匀沉降或水平方向位移；支架预压不符合规定等都会加大结构的主应力及附加应力，从而产生裂缝。 （6）如预应力张拉时间过早，张拉时虽然强度满足要求，但因混凝土龄期短、弹性模量未同步增长而影响后期变形。另外结构浇筑、构件的制作、拆模的时间

45、、运输、堆放、拼装及吊装过程中施工工艺不合理也会降低施工质量而产生纵、横、斜方向的裂缝。 （7）混凝土是一种脆性材料，抗拉强度较低，混凝土浇注后若没有采取有效的措施，降低混凝土内外部温差或采取养护措施不当，使混凝土产生温度收缩裂缝；养护不周，时干时湿，表面干缩变形也会导致裂缝的发生，因此施工中要最大限度的降低温差和减少收缩。 5.6防止裂缝产生的措施 对于发现的裂缝，应进行观测、分析，找出裂缝发生的原因，选择合适的材料及施工工艺，对裂缝进行必要的整治，整治裂缝应以“治本为主，治表为辅，表本结合，综合治理”为原则，才能达到良好的效果。5.6.1控制及改善水灰比 减少砂率，增加骨料用量，严格控制坍

46、落度，混凝土凝固时间不宜过短，下料不宜过快，高温季节注意采取缓凝措施，避免水分剧烈蒸发，混凝土振捣密实，改善现场混凝土的施工工艺，同时注意混凝土的施工防雨、养护及保温工作。5.6.2布置防裂钢筋 通过在结构内部增设防裂钢筋，以提高混凝土的抗裂性能；一旦裂缝出现，先将混凝土表面清理，沿缝凿宽8mm10mm，深度大于10mm，用钢丝刷沿缝槽将灰尘、浮渣及松散层彻底清除，用丙酮将其油垢擦洗干净、晾晒，其含水率不大于6%。然后在清洁的混凝土槽内，薄而均匀地涂刷环氧底胶料，不得有漏涂和留坠现象。涂完底胶料后，自然固化12h后，然后用玻璃布或嵌刀将环氧砂浆分层封堵，每层厚度不大于5mm，用沟缝条压平压实。

47、环氧砂浆自然固化24h后，用环氧底胶料封闭，封闭宽度应大于环氧砂浆缝宽，且每边要超出2mm3mm。封堵后要保持干燥，用碘钨灯烘烤。通过配置足够的温度应力钢筋、增加结构的安全储备等措施来防止裂缝的产生（比如在腹板加一倍的纵向钢筋）；同时在施工时，应尽量选择温度低的时间浇筑混凝土（利用早、晚进行施工）。热天浇筑混凝土时，应降低水温拌制，选用水化热小和收缩小的水泥灰比，合理使用减水剂，加强振捣以减少水化热，提高混凝土的抗拉强度，并注意混凝土湿润，同时可以在腹板留通气孔，达到张拉强度及时张拉压浆。5.7箱梁顶板裂缝为浅表性裂缝5.7.1原因主要是由温差及混凝土收缩徐变引起的收缩裂缝，对桥梁的承载力和结

48、构安全没有影响，但对构件的耐久性不利，为了保证桥梁的使用寿命，必须对裂缝进行处理。5.7.2 处治方案 因箱梁顶板现有裂缝不是受力裂缝，无需进行结构上的补强，只需对裂缝进行封闭或灌浆，以增加箱梁的耐久性，防止水汽进入箱体，使钢筋锈蚀；具体原则如下：对于裂缝宽度0.15mm的采用树脂封闭胶涂刷封闭，宽度0.15mm的则还需进行低压灌浆；1、对于裂缝宽度0.15mm的采用树脂封闭胶涂刷封闭；2、对于裂缝宽度0.15mm的则在封闭的基础上还需进行低压灌浆。钢筋砼连续箱梁具有建筑高度低、造型美观、承载能力高、造价低和施工方法简单等优点，因此，在高速公路跨线桥中应用十分广泛。但由于种种原因，裂

49、缝现象十分普遍。              l裂缝现象11裂缝描述(见图2)                                 

50、0;                             图2上游侧裂缝示意图12裂缝特征腹板裂缝具有如下特征：裂缝间距为0816m；裂缝宽度为0.080.3mm，个别缝宽达08mm；裂缝基本垂直于跨径方向；跨中附近正弯矩区裂缝深入底板，并与底板底面裂缝相连；其余裂缝均起于底板或距底板一定距离处；底板范围内的裂缝宽

51、度均小于腹板上裂缝。2裂缝分析21基岩约束效应腹板及顶板是在底板浇筑完毕14d后才施工的，由于底板砼已经完成了早期收缩与徐变，不再参与腹板砼的变形，即形成了基岩约束效应。根据文献，估算基岩约束效应产生的最大水平应力达370MPa>。计算公式如下：                         式中：为上层砼浇筑体弹性模量；a为砼线膨胀系数，取；T为温

52、差，取20，包括砼收缩引起的当量温差；为砼泊松比，取0167；L为砼浇筑体长度；为基础水平阻力系数，由于浇筑间隔期达14d，故取15Nmm3；H为砼浇筑体高度。如果超过同期砼抗拉强度，腹板砼便会开裂。最大值在跨中附近，所以跨中产生第一批裂缝，把一块板分成两块。分块后的板中又会产生水平拉应力，但由于板长为原来的一半，因而减小。如果小于砼抗拉强度，则不再产生裂缝；否则，还会出现第二批、第三批裂缝，直至板中水平拉应力小于砼抗拉强度时才趋于稳定。基岩约束效应是产生腹板裂缝的主要原因，因此，除跨中附近正弯矩区裂缝深入底板外，其余裂缝均起于底板或距底板一定距离处。跨中附近为正弯矩区，裂缝具有向底板扩展的趋

53、势，因此，底板范围内的裂缝宽度均小于腹板上裂缝。22施工工艺原因该桥砼施工采用泵送工艺，分2次进行浇筑，第一次浇底板，第二次浇腹板及顶板；先浇第三跨，再浇第二、第一跨。正确的施工工艺应为：先浇底板及部分腹板，然后再浇其余腹板及顶板；每次浇筑时，应先浇第二跨，再依次向边跨浇筑。采取这种对称的施工方法可减小基岩约束效应，减少裂缝产生。23砼配合比原因该桥采用的砼强度等级为C4O，配合比为水：水泥：砂：碎石=195：450：661：1174，14d砼强度最低达40MPa，28d砼强度最低达50MPa。水泥用量偏大，水化热温升增高，增加裂缝产生的可能。3裂缝控制裂缝控制的关键是防患于未然，首先应尽量避

54、免有害裂缝的产生，如果产生了有害裂缝，应采取措施将裂缝的有害程度控制在允许范围内。对于该桥，可采取以下主要措施：1)增加水平构造配筋，提高抗裂性能。尽可能采用小直径、小间距配筋，钢筋直径814mm、间距1O0150mm较合理。2)严格控制砼原材料的质量和技术标准，采取“精料方针”，尽可能减少粗、细骨料的含泥量。3)对砼集料配比应作细致分析，强度等级与水化热及收缩有矛盾，应根据工程条件选择最优方案。4)采用2次振捣技术，增加砼密实度，减少内部微裂缝，改善砼强度，提高抗裂性，是裂缝控制的重要措施。要求掌握好2次振捣的时间间歇(2h为宜)，否则，会破坏砼内部结构，使强度性能降低。5)确保布料点均匀、

55、数量足够，保证砼骨料分布的均匀性。严格限制浇筑顺序，让收缩大的部位先自由收缩，再合龙，以减小最终收缩量。6)产生裂缝的主要因素是水化热降温引起的拉应力，所以必须尽可能减小人模温度，薄层连续浇筑，随后采取保温措施，降低内外温差。缓慢降温尤其重要，可为砼松弛创造条件。同时，砼应保持潮湿状态，这对增加强度、减少收缩十分有利。7)增强养护措施，防止出现较大的骤降温差，这是防止裂缝的重要条件之一。只要加强养护，保持湿润，及时做好隔热和保温处理，则裂缝可避免。8)减小新、老砼浇筑的间隔时间，间隔时间越长，上、下层温差越大，老砼的弹性模量越高，刚度越大，对新砼的约束作用越大，温度应力状态十分不利，极易开裂。

56、4质量检测为验证该桥是否满足正常使用要求，进行了静载试验。采用5辆30t载重汽车加载。设中跨跨中和边跨跨中两个控制截面，各设5个挠度测点(布置在底板底面)和2个应变测点(上、下游各1个，布置在箱梁腹板下缘)。试验中对箱梁底板和腹板的新、旧裂缝扩展情况进行监测，包括中跨跨中截面附近8条裂缝(上、下游各4条)、边跨跨中截面附近6条裂缝(上、下游各3条)和支座附近1条裂缝。裂缝的最大扩展宽度为014mm，且卸载后裂缝回缩情况较好。试验过程中，箱梁腹板未产生新裂缝，底板跨中附近局部产生细微新裂缝。该结构虽然承受了试验荷载，但实测挠度及纵向应变值与理论值相比均偏大，挠度最大校验系数为117，纵向应变最大

57、校验系数达151，说明裂缝造成结构强度、刚度降低。建议对现有裂缝进行补强处理。（六）影响裂缝产生的原因很多，有地基沉降、支架系统变形、混凝土收缩、温差、材料质量和施工质量等原因，当然也有设计原因1.1混凝土收缩裂缝混凝土是由气、液、固三相组成的假固体（指浇注过程到保养），其中尚有未水化的水泥颗粒，还要吸收周围的水份。液固相间的胶凝体，因水份散失，体积会缩小，引起收缩裂缝：箱梁的体积与表面积比值小，混凝土收缩大，易产生裂缝。箱梁混凝土浇筑均采用泵送混凝土，由于泵送混凝土施工工艺要求坍落度大，混凝土用水量和水泥用量较大，湿润养护如不及时，混凝土中的水泥水化物因部分失水而干缩，导致水泥混凝土表面的干缩裂缝。由于温差作用，混凝土顶部温度较高、底部温度较低，顶部混凝土收缩受到下部混凝土的约束产生裂缝；由于泵送混凝土时，温度较高，同时内部水化热进一步升温，而外部环境温度较低时，形成了较大的内外温差，从而使混凝土表面开裂。1.2地基基础沉降差异产生的裂缝因地基持力层或桩壁土层的变化，容许承载力的差异导致早期或晚期裂缝。由于基础本身施工时处理不当，处理不均匀，致使箱梁浇筑后基础在外荷载作用下发生不均匀沉降导致早期或晚期裂缝。1.3支架系统变形产生的裂缝由于支撑立杆（或立柱）不均匀分布，各部分刚度分布不一致，使其杆件的弹性变形不均匀，