【铁路桥涵病害调查及完善策略11000字（论文）】

铁路桥涵病害调查及完善对策研究中文摘要铁路桥梁病害已经成了一种常见的，难以治理的，普遍存在的病害，由于铁路桥梁的结构原因，列车在行驶过程中对桥梁的压力非常大，随着列车的不断提速，铁路桥梁的病害也越来越严重，严重影响了火车运行安全，据此本位对铁路桥梁的病害防治进行了研究，研究过程中主要是先分析了铁路桥梁的受力理论，其次针对铁路桥梁的病害类型进行了详细分析，重点探讨了支座病害，最后根据病害产生的原因，从设计、施工以及日常养护中提出了对铁路桥梁的病害防治措施。关键词：铁路桥梁；桥梁病害；桥梁支座目录中文摘要 中文摘要3铁路桥梁病害类型3.1桥墩及其典型病害桥墩是桥梁的重要组成部分，由于铁路桥梁的行车密度提高，混凝土开裂是桥墩最常见最典型的病害之一，由于桥墩横向的刚度容易不足，桥墩顶部的横向振幅极易发生超限现象。导致桥墩墩台损伤。在一些跨江铁路桥中，由于水流的影响，会导致墩台发生形变，由于水流对桥墩的冲刷，会影响桥墩的稳定性，严重情况下甚至会导致桥梁坍塌。由于我国复杂的地理环境，作为桥梁基础的桥墩在不同地区受到地理环境的影响发生沉降、滑移、倾斜更是常见现象。在一些特殊地区，例如黄土区、软土区，则会出现基础埋深不够，加固不稳的现象3.2支座病害支座是桥梁上下部之间的连接构件，在桥梁安全中起着重要作用，支座的病害类型根据不同的支座类型有所不同。3.2.1板式橡胶支座支座脱空支座脱空主要是指支座和桥梁底面以及支撑垫间存在间隙，在支座脱空前和脱空后桥梁受力状况将有较明显的改变。如果不及时处理好这一问题，可能使整个桥梁工程产生安全隐患甚至引发安全事故，给人民群众生命财产安全带来巨大威胁。因此，必须要采取有效措施及时对其进行处理。需要注意的是，支座脱空的原因有很多，大致可分为以下两类：其一是支座垫石浇注混凝土强度不足，在拖入使用时容易产生裂缝，从而导致各接触面无法密合；其二是由于施工过程中的质量不合格，导致支座发生倾斜，在使用过程中会由于受力不良，发生形变，引起脱空。图3-1支座脱空支座剪切变形目前来看，现有的铁路桥梁采用板式橡胶支座较多，因此剪切变形的情况较为常见，需要注意的是，剪切变形会使支座产生较大的剪力。本文以某铁路桥梁支座为研究对象，通过对该桥梁支座进行现场试验及分析，发现该桥梁支座处于不同位置时，所受剪切破坏时对应的剪应力值也不同。长此以往，橡胶将产生永久性的变形。这种病害的主要原因是在施工过程中由于工序的不合规，在温差的影响下梁体发生了位移，位移过大则会导致支座剪切力过大超限，最终导致支座变形。图3-2支座剪切变形支座橡胶老化开裂支座橡胶开裂老化现象比较普遍，通常在水平方向上发生。但是，当出现竖向裂纹时，将严重影响桥梁结构的安全使用。而开裂的原因主要分为以下几种：一是桥梁支座本身的施工质量；二是支座脱空；三是剪切变形。需要注意的是，支座脱空是由于受力不均引起的局部应力集中而使橡胶产生剪切变形。在此条件下，橡胶更易受损而裂开。若橡胶产品自身有不均匀的地方，就会使它受力不均匀而出现裂纹。在铁路线路使用的过程中，难免会有运载量大的火车，在超负荷状态下，也会导致橡胶开裂。3.2.2盆式支座滑板磨损盆式支座最常使用的滑板材料为聚四氟乙烯（PTFE），该材料摩擦系数低、抗压性能好，发生磨损的原因大概率为滑板尺寸所引起的。为了研究其在高温环境下的使用寿命和可靠性，对不同温度条件下滑板的磨损率和抗热震性能进行了测试。通过测量滑板外漏高度即可证实。钢结构锈蚀钢结构部件运行过程中外表面出现锈蚀现象，锈蚀加速钢结构破坏。当锈蚀达到一定程度后，就可能造成严重的后果。对于钢筋混凝土结构来说，它与外界环境接触较多，所以容易受到腐蚀。钢结构的内部锈蚀也会使其与橡胶之间的连接失去原有的约束力，对支座状态影响很大。其实，钢结构锈蚀多由于防腐工作做得不到位和防腐层天然老化所致。支座缺失支座缺失主要是由于施工过程管理不够规范、工程验收不够严格所致，此种情况下梁体和下部结构是直接接触的，将导致梁体在使用期间出现硬性破坏，必须及时进行安装支座补救。3.2.3球形支座钢部件破裂在使用过程中，由于钢材的强度不够，质量不合格，钢结构发生开裂，脱落甚至断裂，是一种比较常见的病害。支座超限支座朝某一方向位移超出桥梁设计上限值，经观测或工具测量极易检测出的病害类型主要有以下几种：一是安装时没有预留预偏量；二是安装时出现偏差。灌浆层破损灌浆层断裂主要是由于施工期质量管理不过关、灌浆时材料强度达不到设计要求、二次灌浆没有按规范进行所导致的。通过对这些问题产生的原因进行分析后，提出了相应的解决办法和预防措施。一般来说，使用过程受到风吹日晒及其他环境因素的影响，灌浆层就可能发生局部断裂的情况。聚四氟乙烯板错位因为这种材料稳定性比较强，所以其结构在粘贴时需经过专业技术的加工和处理，如果处理不当，在使用过程受到应力影响就会发生粘合层脱离，发生错位。同样在施工过程中如果不能严格按照相关规定进行，会导致其受力不均匀，发生错位。3.2.4摇轴支座锚固件失效铁路桥梁在使用的过程中，由于超限使用看，锚固件承载力超限后，就会出现破损和断裂的现象。另外，在日常保养过程中因保养不及时、各部件间润滑不当等原因，久而久之便出现了断裂的现象，同时，若是在施工时发现有问题则需更换或修理，避免浪费材料和人力，确保施工作业的顺利。面对这一状况，必须及时保养涂油以免支座受损。支撑垫石开裂垫石产生裂缝主要受气候环境影响，从而导致较为严重的腐蚀。另外，如果在施工阶段所用材料强度达不到标准，经过长时间使用后，就会风化并产生裂缝。位移或转角超限位移或者转角超限都会使支座受力出现劣化的现象，这类病害是我国铁路桥梁普遍存在的问题。3.3桥面及其他病害铁路桥梁的架设一般都是翻山越岭或者跨越大江大河，所处的地理环境比较差，不良的气候与地质环境将加重各类桥梁病害。桥面病害主要表现为：桥面不平整，铺装不实，桥面开裂，排水不畅，伸缩缝装置损坏等等。随着经济发展脚步的加快，交通运输量也随之增加。铁路桥梁在建成以后，受长期使用及地理环境影响，容易发生桥面混凝土开裂，桥面起皮，拥包及冻裂等病害。甚至还会出现桥面排水设施损毁或因异物堆积导致排水系统失效。伸缩缝装置的病害表现为其本身破损、剥落，造成桥梁渗漏，加速桥梁其他结构的损坏。图3-3混凝土开裂4桥梁病害治理及养护在铁路桥梁的建设与使用过程中由于施工设计、超负荷运行、维护保养不及时、自然灾害等多方面的影响，桥梁的各个部件都会在出现不同程度的病害，因此需要对桥梁进行定期的检查与维护。4.1设计对策在铁路桥梁的施工建设中，出现一定的误差是必然的，材料的选择，施工的环境，气候条件等都会导致铁路桥梁的病害。因此在铁路桥梁的设计过程中，自然环境，施工质量等各个方面的影响因素都应该被提前规划到设计中。桥梁架设期间，桥墩，支座的布置，应合理地进行一些调整，当反力相差不大时，应尽可能选用同设计桥墩同类型的支座。随着结构高度的增加，对墩柱与底座连接刚度要求越来越高。因此需要有足够大的水平推力来抵抗上部荷载所产生的竖向位移，以保证桥墩不发生变形或开裂。支座垂直反力差别大时，应根据受力情况及桥墩、支座的特点，选用不同类型的支座对其进行调整。我国国土面积大，地质环境复杂，若桥梁架设所处的地带地基不稳定，在设计的过程中要充分考虑地基沉降，在设计过程中提前做好后期针对性的维护计划；若桥梁架设处在地震多发带，在设计的过程中要适当的提高桥梁的抗震标准，选择更加抗震能力抢的桥墩和支座设计；若所处地带气候恶劣，环境复杂，例如高原、冻土带，在施工架设过程中，建筑材料要选择更加能抗冻，耐腐蚀等方面的材料，支座建设也要做好对应的防护措施。4.2施工对策要保障铁路桥梁的使用寿命，减少病害的损伤，铁路桥梁的建造材料的质量必须要达到设计所需要的标准。随着科学技术的进步，材料的生产工艺和桥梁的建造工艺都在不断进步，但是在实际的施工建设中，依然会出现质量不过关的状况。严重影响铁路桥梁本身的质量。在使用质量不达标的材料后，会导致铁路桥梁过早的出现各种病害，给铁路桥梁的后期养护和维修带来了较大的人力、物力成本。因此在施工过程中要严格规范建筑材料的选择，加强对部件的出厂检查，在采购部件时要仔细确认各类参数，确保所选择的产品符合设计的要求。其次，支座的设置对铁路桥梁的使用寿命也有很大的影响。由于铁路梁桥与一般建筑相比具有跨度大、结构复杂等特点，所以其承受荷载能力和受力状态都比较特殊。如果不做好相应的维修处理工作就会对行车安全造成极大威胁，所以在建设的过程中应该着重注意。支座安装前严格执行施工设计要求，选取标准的产品规格，确保产品的质量，在发现所使用的产品与设计要求不相符合时，要及时做出调整，不能抱有侥幸心理，用不同类型或不同型号的产品进行替代。施工期间有关人员应做好测试工作。在桥梁结构建成之后，还要对其进行加固处理，保证支座安装部位和安装精度。另外，支座安装时应确认桥墩与支座垫之间的特定情况，确认其符合施工要求，在支座安装后要对其位置进行校准检测。盆式支座在安装过程中，应采取水平安装法以确保支座钢板平衡。在安装中必须注意以下几个方面：第一，正确选用和使用好吊具；第二，准确定位，确保各部位尺寸符合设计要求；第三，保证施工质量；第四，加强养护管理；第五，盆式支座在制作至安装全过程中需谨慎小心，以免支座磕碰；第六，进行起吊前支座平整及相关参数做最后的核实；第七，安装时要清理安装环境，确保垫石符合规划要求。球形支座安装是，要做好升掉过程检测，面对大江大河等跨度大的桥梁时，要在建设过程中做好施工检测和建设过程中的受力分析，保障整个桥梁、桥墩和支座各自受力均匀。避免出现不必要的病害。要充分考虑施工地的气候环境，避免在恶劣天气下进行铁路桥梁建设。当施工中遇到恶劣天气是要做好已经完成部分的保护工作，减少恶劣天气带来的影响。4.3铁路桥梁养护对策铁路桥梁在使用期间，最易出现病害的构件是支座。因此，需要对铁路桥梁支座进行养护。4.3.1日常养护工作铁路桥梁的养护应该依据该线路日常运营的实际情况制定对应的养护策略，日常养护应该从以下方面着手。1.对支座周边进行定期清扫，及时处理支座周边积水积灰，在雨雪天气要重点排查支座工作环境，尽量减少各种污染物对支座的侵蚀。2.要定期对支座的滑动面进行润滑，尤其是钢结构。减少支座各个部件之间的硬摩擦损害，在给钢结构涂抹润滑油的过程中，要先清理表面的灰尘。3.对钢结构要及时进行除锈防锈，关键部位要做好防锈处理，发现防锈涂层破损要及时处理，减少钢结构的锈蚀病害。4.要定期对锚定结构进行检查，锚栓松动的情况下要及时拧紧，对锚栓要做好防锈除锈工作，如果是污染较大的铁路，例如媒体专线，要大幅度增加检查频率。5.日常检测中如果发现有位移、超限等情况，要做好对应的病害登记表，并及时上报，同时要持续观察位移、超限的变化状况。6.桥面防寒养护，在我国高纬度、高海拔地区，修建的铁路桥梁因为气候恶劣，容易受到冻害影响，冻害产生的关键原因是低温干扰。由于设计方案的考虑不周全及养护不及时，桥面的排水设施不完善，加剧了桥面冻害。针对桥面冻害，需要及时完善桥面排水设施，在寒冷地区，冻害不仅影响桥面，对桥墩、支座也均有影响，因此，内衬结构需要进一步加强，例如，防水的钢筋混凝土衬砌和网喷混凝土的加固以及抗冻锚的添加等。以粗粒土代替细粒土提供保温隔热层，改良土壤以达到岩石土化和固化的目的。衬砌与围岩之间设保温层和防冻幕，通过排水沟供热融解（排水沟间敷设暖气管道，以便冬季供热）。4.3.2板式橡胶支座养护支座脱空处理：支座脱空不大于对应方向25%时，需首先登记病害情况，定期观察该部位病害情况，脱空大于该部位时则应进行改造，针对不同脱空部位采用不同的改造方案，一般支座脱空出现在支座顶部和桥梁底部，可采取部分顶升、内嵌不锈钢板等改造措施。橡胶裂纹：橡胶质量及环境因素为裂纹产生的主要原因，根据不同的原因确定不同的对策，通常来说，裂纹不超过2毫米，且裂纹较短时，可继续使用，同样需要做好病害登记，加强监测频次。当裂纹超过2毫米或者裂纹较长是，应及时更换橡胶支座。橡胶的不均匀鼓凸：橡胶的质量、施工工艺、工作环境等均可造成橡胶的鼓凸、当鼓凸长度超过25%时，应该及时对其进行更换，保障桥梁安全。4.3.3盆式支座养护钢部件锈蚀：钢部件与整个支座使用状况直接相关，锈蚀病害多由防腐蚀处理不当或施工时破坏防腐蚀层引起。因此养护处理措施也比较简单，即做好防腐蚀涂层即可，通常来说镀锌涂层的厚度不得低于25微米。二次喷涂的防锈涂层在30到70微米较为合适。如果是在安装过程中造成的涂层破损，要及早的做出修复方案，减少环境环境因素的进一步腐蚀。螺栓断裂：通常来说当螺栓断裂数量超过一定限度后会严重影响支座的正常使用，因此要及时更换螺栓。4.3.4球形支座养护钢部件锈蚀：处理方式与盆式支座一样，及时做好防腐蚀工作。灌浆层局部破损：一般来说，需要对其进行重新灌浆处理。对支座破损部位和支座垫石进行处理，结果表明，选用与原灌浆料具有相同强度的材料重新灌浆最为有效。因此，采取这种方法再一次对已破坏的支撑结构进行加固，但由于这是二次修复的结果，所以后期需要对该部位进行长期监测，如果支座异常，需要及时进行处理。滑板磨损：滑板磨损最大的影响因素是粉尘污染，在我国北方的运煤铁路线上非常常见，处理方式是增加检查维修周期，及时对支座周边进行清理，要定期检查防尘罩的状态，减少粉尘污染内部，对于已经磨损的滑板要及时进行更换。4.3.5摇轴支座养护锚固件的失效：锚固件的失效是多种多样的，其处理的方法也各不相同。主要表现为：第一，螺栓松动引起的失效，只要将螺栓再旋紧，就是使结构恢复顺利，避免病害的继续蔓延。而对于其他原因引起的失效，要根据具体情况进行分析并采取适当的措施；第二，螺栓锈蚀引起的失效，对螺栓进行更换，并作好防锈处理，避免锈蚀造成受力极限的破坏，从而引起进一步的病害；第三，锚固件断裂、变形，这种情况需要尽快更换对应的构件。支座位移或超限：当支座位移不超过10毫米，当转角超限未大于20%时，需适时调整支座方位并加装限位装置。而当支座位移大于10毫米，同时转角大于20%时，需考虑支座有可能已变形，这个时候就应考虑支座的替换并监测其真实的受力情况。5结论铁路运输在我国整个交通运输中占据了较大的比例，铁路桥梁的使用时间多比较长，容易发生病害问题，目前在整个铁路桥梁体系中最容易发生病害的是支撑体系，给我国铁路运输安全造成了严重的威胁，通常情况下，火车在行使过程中会把列车的荷载附加在桥面上，通过桥梁的支撑体系传递到桥墩和地面，在这个过程中，如果桥梁长期受力不均匀，就会危机铁路运输的安全。因此我们需要时刻保证铁路桥梁的正常运作，降低铁路运输的危险性。铁路桥梁的各种病害会干扰铁路桥梁的正常运作，因此，防治、诊断、控制铁路桥梁的病害，尤其是支撑体系的病害对我国铁路桥梁和铁路运输有着重要的意义。铁路桥梁支撑体系的诊治在国外已经有了较为丰富的研究和实践。当前，我国在该领域的研究人员及研究机构较少，因此对铁路桥梁养护体系的建立和完善尚处于摸索阶段。对此，本文通过详细整理归纳铁路桥梁病害种类，特别是支座病害累积情况，病害产生原因，养护措施等，为我国铁路部门开展桥梁支撑体系维护，检修及日常观察工作提供理论依据。尽管本文对国内既有铁路桥梁病害及其诊断治疗作情况，进行了较全面的归纳和总结，但依然还存在着不足的地方需要完善。（1）由于我国当前铁路线路长，现役铁路桥梁的架构多种多样，新建设的铁路桥梁架构与现役铁路桥梁的应用差异较大。采用的架构方式不同，技术要求，生产工艺等各个方面都有很大的区别，这给相关工作人员在治理病害提出了较大的挑战，本论文虽然做了一些调研工作，但是受限于自身知识水平和实际环境，调研的案例并不能完全覆盖我国所有类型的铁路桥梁，在支座分析上也只能以调研线路上的部分支座为依据，因此在数据的全面性、完整性方面还有进一步提升的空间，这需要在未来的工作中不断去收集积累相关数据，扩大调研范围，才能提出更加科学的，有代表性的理论。（2）我国铁路桥梁病害检测与养护技术的发展还不够成熟，在实时监测、数据传输、大数据分析等方面还有很大的发展空间。这些新技术的应用将能够大大提高对病害的监测效率，降低人工成本和养护费用。科学合理的对铁路桥梁病害进行预防、诊治能大大降低病害的危害，避免桥梁病害造成进一步的危险。总的来说，铁路桥梁对铁路网络的影响是不容置疑的，有关工作人员应致力于强化桥梁支撑体系技术标准建设，提高设计技术水平，并对后期运用情况进行跟踪，同时确保铁路桥梁的使用安全，并对铁路桥梁在整个使用期间的具体状态进行合理把握，以确保线路安全高效地运行。参考文献[1]ChenG.BridgeDiseaseInspectionandLocationTechnologyBasedonImage3DModelingTechnology[J].UrbanRoadsBridges&FloodControl,2019.[2]ChenåF,ZhangY,HanX,etal.BasedonImageFeatureValuesoftheSurfaceoftheConcreteBridgeDiseaseImageClassification[J].StructuralEngineers,2018.[3]ChenZ.BridgeReplacementTechnologyforGuolinMiddleBridgeofBeijing-ShanghaiRailway[J].ConstructionTechnology,2018.[4]周恒,韩延勤,李桂君.铁路桥梁支架病害修复治理技术研究与应用[J].煤矿现代化,2020(5):3.[5]雷朝进.浅析铁路桥梁支座病害防治[J].交通科技与管理,2021,000(013):P.1-2.[6]张杰.高速铁路桥梁