中小跨鐵路橋梁并置梁加固
2015-07-06
一、引言
為實現(xiàn)快速、安全、舒適的交通運輸質量，近年來我國鐵路實施了分批分級的提速計劃。鐵路線路客運允許速度從1OOkm／h，逐步提高到120km／h、140km／h、160km／h和200km／h，與此同時，貨運由50km／h逐步提高到60km／h、80km／h、90km／h和1OOkm／h。橋梁的振動一般由環(huán)境激勵以及人為激勵引起。中小跨度的橋梁一般考慮人為激勵影響為主。鐵路橋梁由于人為激勵源是列車, 不僅垂直方向振動大, 而且蛇行波等引起的激勵使水平方向的振動也非常大。橫向振動會導致脫軌的嚴重后果。因此,如何避免發(fā)生共振現(xiàn)象是非常重要的。同時在既有線上存在相當一部分中小跨低高度混凝土梁，它們是由兩片之間沒有橫向聯(lián)結的梁組成。由于這些無橫向聯(lián)結雙片并置的鐵路梁，空間整體工作性能差，橫向剛度弱，在高速行駛列車的作用下，梁體產(chǎn)生較大的斜彎曲，同時，車輛轉向架的蛇行運動激勵又將引起橋梁橫向振動的加劇，從而導致橋梁橫向振幅增大，而橋梁的橫向振幅是判斷橫向剛度的一項重要指標，當橫向振幅超出《鐵路橋梁檢定規(guī)范》的參考限值時，將嚴重影響提速后列車正常運營的安全性和舒適度。此外，在無橫向聯(lián)結的低高度混凝土梁上進行大修(如換枕)施工時，若在人行道上增加荷載，將會降低梁體的初始傾覆穩(wěn)定系數(shù)，可能導致梁體的橫向傾覆失穩(wěn)，由此引起的重大事故在京廣線某橋的大修施工中已有發(fā)生?！惰F路橋涵設計基本規(guī)范》規(guī)定，梁體橫向傾覆穩(wěn)定系數(shù)不應小于1．3，是沒有考慮支座缺陷和變形的，若同時存在支座缺陷或采用平板橡膠支座時，這些梁體橫向傾覆失穩(wěn)的危險性將更為嚴重。
因此橫向并置梁加固成為既有線中小跨度橋梁維修主要工法
二、并置梁加固工法特點
1、施工中，多工序平行作業(yè)，可充分利用空間，工期短。
2、以橫向張拉作為基準點，通過解決小體積混凝土施工和管道壓漿技術兩個問題，確保了質量。
3、工法簡單，便于操作，投入的機械設備少。
4、鋼模板通用性強，制作簡易，成本低。
5、工藝簡捷，施工過程基本不影響后序工程施工和使用。
三、梁體橫向加固施工工藝
（1）搭設作業(yè)平臺（也稱吊欄）
根據(jù)施工現(xiàn)場尺寸專門設計加工了一套用于焊接橋梁和橋梁橫向聯(lián)接施工的吊欄裝置，經(jīng)過實際操作，這套吊欄裝置既方便了橋梁橫向聯(lián)接施工又保證了施工人員安全，且拼裝和拆除十分方便。
?。?）鑿除橫隔板
采用電錘鉆機鑿除既有梁體內側橫隔板,并在新舊混凝土結合部位將梁體表面鑿毛至露出石子,用水清洗干凈,以使新舊混凝土連接牢固。鑿除橫隔板時應注意保留隔板內鋼筋。橫向預應力筋兩端錨固部位的梁體外表面要進行打磨,以便錨具墊板與既有梁體密貼。
（3）測量鉆孔位置
根據(jù)設計圖紙及施工規(guī)范要求,測量出鉆預應力鋼筋孔的位置,再使用電子探測儀器探測鉆孔處鋼筋的情況,如果鉆孔的位置有鋼筋,則適當調整鉆孔的位置,但移動距離不宜大于50 mm。調整孔位時兼顧到兩片梁對應部位的預應力鋼筋孔同時移動,以保證兩片梁的孔位在同一軸線上,且軸線垂直腹板。
?。?）鉆孔
預應力筋孔位經(jīng)過鋼筋探測儀探測和調整后,用鉆機鉆預應力鋼筋孔道,鉆孔機用固定支架固定,鉆孔中避免損傷預應力筋與主筋,并保證鉆孔的水平度和垂直度,同時注意使兩片梁的鉆孔中心在同一直線上。鉆孔完成后,孔內用水清洗干凈。
（5）鋼筋綁扎、安裝預應力鋼筋及波紋管
在預應力鋼筋孔以及新舊混凝土結合部位表面鑿毛完成后,在梁片之間撐上方木,安裝好模板底板。將保留的橫隔板主筋與新梁主筋用電焊焊接,然后按照鋼筋設計布置圖綁扎鋼筋,同時安置波紋管,然后將預應力鋼絞線安裝在波紋管內,使預應力鋼絞線垂直于梁片,最后將其用張拉鎖定固定。
?。?）安裝模板
按橫隔板的設計尺寸制作定型組合模板。模板具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性,能安全可靠地承受混凝土的重力、側壓力;模板表面平整、接合嚴密并便于拆卸;立模時留天窗,便于混凝土入倉。
?。?）澆注混凝土
混凝土采用機械攪拌并加入早強型減水劑,人工灌注,小型振搗棒振搗?；炷了盟酁?25普通硅酸鹽水泥,石子選用5～20 mm 的碎石,砂子采用中粗砂,坍落度以5～7 cm 為宜。灌注混凝土前,在新舊混凝土的結合部位噴灑專用界面粘接劑并在模板上涂脫模劑。預留孔部位混凝土修補宜采用干硬性混凝土。當養(yǎng)護達到一定強度后,方可拆除模板。
?。?）張拉
張拉前首先進行張拉傳力柱設計和制作,并對預應力鋼筋進行冷拉后的時效處理。張拉工藝采用一端張拉,另一端錨具墊板外旋緊螺母。當混凝土強度達到設計值的80 %時方可張拉[1 ] ,張拉前應對千斤頂、油表、油泵進行配套標定(更換千斤頂、油表、油泵的配件后必須重新標定,配套標定。張拉時,先張拉跨中段,然后再張拉梁端段,每段兩根預應力筋同時張拉。預應力筋張拉前,張拉缸需先頂出50 mm ,張拉過程中,油泵進油要緩慢平穩(wěn),當張拉力達到預定的噸位后,鎖緊螺母,即可頂壓回油。
?。?）孔道壓漿、封錨
從拌水泥漿到開始向孔道壓漿,間隔時間不大于40 min 。在壓漿前,水泥漿不斷攪動,以防流動性降低。為保證孔道全部充漿,在水泥漿凝固前,塞子、蓋子或氣門不得移動或打開。水泥漿壓注工作在一次作業(yè)中連續(xù)進行,并讓出口處冒出廢漿,直至不含水沫氣體的漿液排出,其稠度與壓漿的漿液稠度相同時停止(流出漿液的噴射時間不少于11 s) 。然后應將所有出漿口和孔眼封閉,壓漿端的水泥漿最小壓力升至0. 7 MPa ,維持10 s。最后采用細石混凝土封錨,封錨混凝土頂面做成流水坡,與既有混凝土結合部位涂刷2～3 道防水涂料。
四、 既有線鐵路橋梁橫向加固手段
4.1預應力筋橫向張拉
其主要加固原理為在同孔兩片梁體之間增設橫隔梁，通過對預應力筋增加預應力，提高梁體的穩(wěn)定度。其中預應力筋和原結構之間屬于無粘結連接，只是在梁體外端的錨具鎖定部位和原來的梁體連接，在對梁體增加少量荷載力的情況下，能較好提高梁體的穩(wěn)定性與剛度。
4.2纖維布粘貼法
纖維作為加固橋梁的新型材料，其具有安全、可靠、經(jīng)濟使用、施工方便、綜合成本低等特點，且該種方法加固后不會影響橋梁的外型美觀及原結構形式，不會增加荷載力，對基礎結構也沒有額外的承重。纖維布粘貼法能夠較好保證橋梁表面的平整，近年來得以廣泛應用。
4.3鋼板加固法
鋼板加固法的施工相對方便，其主要施工方法是以環(huán)氧樹脂砂漿為粘接劑，用錨固螺栓作為對鋼板加壓的工具，促進鋼板粘接牢固，在與梁體間共同承受變形壓力時，產(chǎn)生較強的拉應力與剪應力。在施工中，應注意原結構混凝土和鋼板之間的粘接與錨固質量。其加固效果主要取決于施工操作水平和膠粘技術。但這種加固方法的缺點較明顯，一方面會增加梁體的荷載力，另一方面鋼板長時間容易產(chǎn)生腐蝕，需要增加防銹手段。
4.4提高慣性矩
該種施工方法主要是將截面加厚、加寬、加高，提高截面的慣性在梁體上的慣性距。在下翼緣中，每間隔一段距離進行打孔、錨固鋼筋，提高新舊混凝土的結合力。提高慣性矩的施工方法簡單、工藝較成熟，但是其施工的工序較多，增加了結構的荷載力與體積，難以保證施工質量。
五、質量控制
1、鑿除混凝土時,混凝土風化、脫落、裂損部分應鑿除徹底。
2、提高混凝土的澆筑質量,確保其達到設計強度要求,外表要光滑、平整、無蜂窩,內部要密實、均勻。
3、在既有橋梁上施鉆預應力鋼筋孔時,應確保兩片梁的孔道在同一軸線上。
4、張拉預應力鋼筋時,應嚴格控制張拉力,確保達到設計規(guī)定的噸位。
5、混凝土新舊結合部位施工前噴灑專用界面粘接劑,施工后涂刷防水涂料。
6、按規(guī)定制作混凝土、水泥漿試塊及鋼筋試件。
六、安全保證措施
1、建立現(xiàn)場臨時用電檢查及管理制度 ,確保用電安全。
2、施工人員進入施工作業(yè)面進行施工操作時必須配帶安全帶 ,對所發(fā)放的安全帶定期進行回收檢查 ,發(fā)現(xiàn)問題及時更換 ,以保證安全。
3、施工作業(yè)吊籃定期檢查 ,作業(yè)面的周圍設置安全欄桿 ,并掛設安全網(wǎng) ,以防止施工人員和物資跌落水中。
4、在施工作業(yè)吊籃的安裝和拆除時要注意操作人員的安全互保,互相協(xié)作。
5、預應力鋼筋張拉時 ,嚴格按規(guī)定程序執(zhí)行防止預應力鋼筋拉斷或錨具、 墊片彈出傷人。
6、孔道壓漿時 ,施工人員應戴防護眼鏡 ,以免水泥漿噴傷眼睛。
7、施工人員進入施工現(xiàn)場必須配戴安全帽。
七、結語
1、采用吊攔進行橫向聯(lián)接施工，是保證施工質量和安全，提高施工效率的好辦法特別適用于高墩、長跨以及跨線橋梁的施工。
2、鐵路簡支梁橋分片時進行橫隔板聯(lián)結后，由于橫向鋼度較弱，在運營中出現(xiàn)過一些問題，根據(jù)以往經(jīng)驗，并結合道碴增厚、線路設備增加和列車檢查情況，對梁體進行橫向張拉和橋面板聯(lián)接，大大提高了橋梁整體性和橫向鋼度，對提高速度。保證安全是十分有利的。并置梁加固施工 ,簡便易行。施工中只要按照規(guī)定程序進行 ,完全滿足設計及規(guī)范文件要求。經(jīng)抽查檢驗 ,新舊橫隔板間混凝土結合良好。
3、橋梁施工時，必須嚴格控制支座標準預埋尺寸和張拉鋼筋預留孔道。
