時間:2022-01-28 03:39:48
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1引言
由于國家經(jīng)濟高速發(fā)展,鐵路工程建設規(guī)模和速度也在不斷的擴大,鐵路橋梁是高速鐵路工程的重要組成部分,多樣化橋梁結構逐步呈現(xiàn)在鐵路橋梁中。高速鐵路在投入運營之后,由于受設計、施工、載荷等多種條件影響,造成鐵路橋梁結構發(fā)生變化及不同程度的問題,所以本文針對鐵路橋梁結構的典型病害展開具體分析探討,并提出有效的防治對策,從而確保橋梁結構的正常使用和安全運行。
2.1橋梁結構性裂痕
橋梁結構性裂痕一是縱向貫穿于鐵路橋梁混凝土的深層裂痕,出現(xiàn)在鐵路雙線或梁體側面,甚至貫穿整個墩身。二是混凝土表面的裂痕,深度淺、長度不一,形狀不規(guī)則,開裂后容易滲入積雪雨水,從而產(chǎn)生凍融膨脹應力,造成橋梁開裂發(fā)生脫落現(xiàn)象。三是梁腹板斜裂痕,出現(xiàn)在梁體的腹板中,這種裂痕可以使預應力混凝土的承載能力大大降低。產(chǎn)生這些裂痕的直接原因是負荷載重列車,使得結構承載力不夠以及不合理的建筑構造引起的,還有就是地基基礎不均勻沉降導致橋梁結構產(chǎn)生附加力超出混凝土橋梁結構抗拉強度而出現(xiàn)裂痕[1]。
2.2橋梁鋼筋的腐蝕病害
高速鐵路混凝土結構主要依附于鋼筋承受能力,鋼筋橫截面較小,特別是預應力鋼絲束,截面面積十分小,如果橋梁鋼筋發(fā)生腐蝕現(xiàn)象,預應力鋼束則極易被損壞,銹蝕嚴重就會降低鋼筋結構的承載能力,對結構的安全性和可靠性產(chǎn)生不利影響。橋梁鋼筋腐蝕屬于電化學腐蝕過程,由于所處環(huán)境特點和混凝土的性質,鋼筋在這種環(huán)境條件下發(fā)生化學反應,在表面產(chǎn)生一層氧化鐵,然后接觸混凝土堿性物質再次發(fā)生化學反應,即電化學腐蝕現(xiàn)象。隨時間推移,沿著鋼筋長度方向腐蝕面積會不斷擴大,當鋼筋腐蝕過程中膨脹應力超過橋梁結構抗拉能力就會產(chǎn)生裂痕,裂痕會使鋼筋腐蝕加劇,導致結構安全性降低[2]。
2.3混凝土凍融病害
混凝土凍融破壞主要是混凝土中有很多的孔隙,水就可以很容易地進入空隙中,如果氣溫降低達到零下時,儲存在混凝土中孔隙水會凍結成冰,體積增大變得膨脹,水的體積最大甚至是原來的幾十倍體積,使得混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓力,然而溫度發(fā)生變化上升孔隙中的冰融化,壓力隨之消失,如此反復經(jīng)過多次凍融變化,就會不同程度的破壞混凝土結構,造成混凝土強度降低,混凝土表層產(chǎn)生裂痕、脫落。
2.4橋梁墩臺基礎病害
橋梁墩臺基礎在長時間運用過程中,不僅需要經(jīng)受上部結構荷載外,還需承受外部環(huán)境如風力、水流壓力、土壤侵蝕力等各種力作用。此外,由于受自然界各種因素的影響,以及鐵路列車的日益重型化,橋梁墩臺基礎經(jīng)常承受過強過重的負荷能力,橋梁墩臺將會受到不同程度的損壞。
3高速鐵路混凝土橋梁病害防治對策
高速鐵路橋梁在后期投入運營中,由于受列車載荷以及環(huán)境條件等多種因素影響,鐵路橋梁容易出現(xiàn)表面和結構性的病害。其中,剝落、露筋、鋼筋銹蝕和橋梁梁體裂縫等是混凝土表層病害;結構性病害主要是對橋梁的安全使用造成嚴重影響。因此,對于混凝土橋梁表層病害和結構性病害,應該采取相應的防治對策。
3.1橋梁表層病害防治對策
橋梁表層病害主要是梁體、墩臺裂縫等現(xiàn)象,由于在鋼筋混凝土施工和后期運營過程中產(chǎn)生的裂紋,對于不同部位的裂縫就要采取不同材料和技術方法進行修補,對于露筋和表面脫落等現(xiàn)象,面積較小可以用環(huán)氧材料修復,面積較大嚴重時應用噴射高標號水泥漿來修復[3]。針對橋柱和橋體的縱、橫梁的裂痕進行修復時,可以采取鋼板粘貼加固法,修補的材料具有抗拉伸能力,應用樹脂材料粘貼鋼板和碳纖維等辦法對其橋梁進行加固措施。
3.2鋼筋腐蝕病害防治對策
因為鐵路工程施工條件的不同以及在運行過程中維護欠缺等原因,橋梁很容易出現(xiàn)裂紋等現(xiàn)象,就會使得有害物質的進入,造成橋梁鋼筋腐蝕。鋼筋腐蝕程度小可在鋼筋混凝土表面涂一層阻銹劑,使其滲入到混凝土中的鋼筋表面,同時混凝土的透氣性明顯增大,使水分擴散,從起到保護鋼筋作用,防止腐蝕;腐蝕現(xiàn)象較嚴重時,首先要去除松弛的混凝土,然后檢查鋼筋的銹蝕具體情況,腐蝕現(xiàn)象較重要把銹做去除處理,在原來鋼筋體上進行綁焊處理。最后將混凝土填補,再在其表面噴涂一層阻銹劑。
3.3混凝土凍融病害防治對策
鐵路混凝土橋梁受氣溫環(huán)境影響,使得侵蝕混凝土變得松動不密實,粘黏度造成損害、粘黏度降低,失去了原有的承載強度,應當選則適宜強度的混凝土或砂漿進行修補。解決這一病害的方法主要有兩種,一是增強橋梁結構材料的防水性,二是提高混凝土的密度。可以利用灌漿嘴高壓注漿法對結構混凝土進行填堵;對于貫通的毛細孔,可以將滲透結晶型材料灌入混凝土內(nèi)部,與混凝土內(nèi)部的化學物質發(fā)生系列反應,產(chǎn)生凝膠提高混凝土的密度,從而增強混凝土的強度、密實度和防侵蝕能力,防治混凝土凍融帶來的病害。
3.4橋梁墩臺基礎病害防治對策
橋梁墩臺基礎位于橋梁的最下部,可能受到江河的沖刷、侵蝕或者由于列車荷載作用、地質條件不良以及自然環(huán)境條件等因素,使其橋梁墩臺造成病害。實際施工中依據(jù)墩臺基礎所處地理環(huán)境、病害積累嚴重程度、結構等進行不同方法維修加固。基礎加固是應用擴大基礎加固法、增補樁基等對其進行有效加固,用支撐法處理墩臺的滑移[3]。
4結語
高速鐵路工程建設中出現(xiàn)多樣化橋梁結構,為保障鐵路工程安全運行,針對鐵路混凝土橋梁建設中的典型病害,要從多角度對其預防,促進我國鐵路工程穩(wěn)步發(fā)展。
參考文獻:
[1]申俊秀.高速鐵路混凝土橋梁典型病害及防治對策[J].山西科技,2015(5):146~148.[2]楊海魁.高速鐵路混凝土橋梁典型病害及防治對策[J].科研,2015(37):189.
[3]崔玲芝.高速鐵路混凝土梁橋典型病害仿真分析及對策研究[D].西南交通大學,2018.
作者:黑曹鵬 單位:中鐵二十一局一公司