浅谈铁路既有桥梁维修与加固

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　　【摘要】随着铁路桥梁使用年限的增长以及铁路重载、高速的不断发展，铁路桥梁负荷日趋增大，我国很多铁路桥梁均出现了不同程度的病害。为保证安全运营，对桥梁进行必要的维修与加固十分必要。本文通过对目前我国大部分桥梁修复的分析，提出了桥梁加固与维修的目及常见的方法。
　　【关键词】桥梁维修；加固；方法
　　
　　运营桥梁是铁路工务设备中永久性的大型结构物，也是铁路行车设施的重要组成部分和确保铁路运输安全畅通的关键设备，具有结构复杂、技术性强、修建困难、造价较高的特点，一旦损坏，轻则限速减载，重则中断行车。我国铁路桥梁，由于建造年代不同、技术标准不一和设计施工中的局限性，存在着许多问题。随着我国国民经济建设的持续发展，铁路运输强度的不断增长，为适应列车不断提速、重载运输的需要，桥梁必须具有更高的承载、抗灾能力和安全可靠度，也对桥梁维修加固部门提出了更高的要求。
　　1 桥梁维修与加固的目的
　　许多桥梁修建时，缺乏前瞻和预见，桥梁投入运营使用后在管理上又长期滞后。维修与养护费用被挤占、挪用，维修人员不足，桥梁长期超负荷运行，桥梁的技术状态未能得到及时、细致的观测和掌握，致使部分既有桥梁发生了许多病害，如桥面破损、栏杆断裂、伸缩缝损坏、梁板或拱体裂缝、钢筋钢索锈蚀、钢结构裂纹锈烂、墩台断裂位移、挡墙倾斜错位、锥坡下挫坍塌、墩台基底冲空、桥头路基冲塌、河床护底冲毁、河道被冲刷严重变迁而危及桥头路基等。桥梁自身存在的诸多不良状态，不仅大大缩短桥梁的使用寿命，也严重威胁着铁路运输的行车安全。因此，做好桥梁维修加固工作，对于确保铁路运输安全，促进我国经济建设的发展，具有十分重要的意义。
　　2 桥梁维修与加固的特点
　　和新建桥梁工程相比，旧桥的维修加固施工有着自身特点。首先，维修加固的标准与设计所采用的标准往往有不同，这主要因为旧有建筑物结构设计和未来使用年限要求不同。要根据使用和耐久性要求等具体情况，正确掌握、提出加固或改建的有关标准、要求。其次，维修加固的工作难度比新建时要大。维修加固桥梁的工作须在不妨碍铁路运输的前提下进行，这无形中增加了不少的困难，既要保证施工质量，还要兼顾运输需要。所以在桥梁维修加固过程中，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：
　　2.1 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、不间断地安全运行。
　　2.2 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，充分发挥使用性能。
　　3 桥梁维修与加固的原则及方式
　　3.1 桥梁维修加固应注重的原则
　　桥梁维修加固是加固或修复桥梁构件，来提高局部或整座桥梁承载能力的措施。故桥梁维修加固时，应以不更改原有建筑形式为原则，只有在复杂情况下，才能更改其结构。
　　3.2 桥梁的加固有四种方式
　　3.2.1 扩大或增加原有结构构件截面，以提高原结构的强度和刚度。
　　3.2.2 用新的结构代替旧的结构。
　　⑶改变原结构的受力体系，使原结构减少受力。
　　⑷对原结构施加外应力，来改变原结构的受力图形，并提高桥梁刚度和强度。
　　采用扩大或增加桥梁构件截面的方法施以维修加固，此时尤为注意新加部分与原有部分的结合，使之成为一个整体而起到加固作用。
　　无论采取何种加固方案，均须考虑投资少、功效快、技术上可行、不中断行车、有良好的耐久性等方面的作用。
　　4 桥梁维修与加固的管理
　　桥梁维修与加固的管理主要包括两个方面，即对管辖桥梁设备的管理和维修加固生产全过程的管理。若按照业务分工，还有技术、计划、劳力、料具、成本、质量、安全、教育等管理。各项管理工作是由特定的管理体制的运作来实施的，并通过相应的工作制度加以保证。为使桥梁维修与加固管理逐步走上标准化、规范化的轨道，为实现管理科学化创造条件，还应建立起行之有效的管理工作体系。
　　目前，我国桥梁维修加固管理的技术业务领导是铁道部，在铁路局，实行路局一工务段和工务段一车间一工区的管理模式。有关铁路桥梁维修总的方针、原则和标准，由铁道部制订发布，铁路局按照“路局决策、工务段执行”的管理职能，有机结合加以实施。工务段作为管理的基层组织，具体负责桥梁设备的检查管理和维修加固工作。桥梁的大修改造，另由专业大修部门承担。桥梁动态特性和病害诊断，由路局组织桥梁检定队通过试验进行评估，从而实行对桥梁维修加固的全面管理。
　　随着经济体制改革的深化，铁路运输载重增加、列车密度加大、行车速度提高，势必造成设备状态变化加剧，养修作业时间减少。由于运输组织的调整，小站慢车的关停，给桥梁维修加固工作带来更大的难度。因此，桥梁维修加固的管理，在组织体制、修程修制、养修方式、作业手段等方面进行相应的改革，也是势在必行的重要议事。根据国外对桥梁维修加固的管理经验，结合我国的具体实际，将管理基层的工务段作为设备管理部门，注重对桥梁设备的检查、管理和日常养护，实行养修成本控制，桥梁的大修和维修由专业修理部门负责进行，从而将粗放性的管理机制转变为经营性的管理机制，以促进桥梁维修加固管理水平的提高。
　　5 桥梁维修与加固的方式
　　按照设备综合工程学的原理，桥梁设备的维修加固，要区别不同的结构类型，选择确切的修理方式、修理点和间隔时间，进行状态临界修或周期预防修。为此，必须合理地划分修程、制订标准、确定周期、建立体系。
　　5.1 划分修程
　　根据设备状态变化规律和故障特性，把桥梁的整个运用检修过程，划分为经常保养、综合维修和大修三个修程，实行“养修分开”的修理制度。
　　由于整座桥梁设备是由多种不同构件组成的，各个构件相互传递着来自列车的荷载，并保持整体平稳完好。由于各个构件的材质不同、构造不同、功能不同，其自身的状态变化规律也不同。还应根据不同规律和构件特点，区分出保养、维修、大修的不同修程范围，确定不同修程的作业项目和要求。
　　5.2 制订标准
　　在划分保养、维修和大修三个修程的界限后，还应解决每个修程在什么状态下做？做到什么状态？制订出相应的状态临界标准、作业质量标准和工作标准。使设备状态、作业质量、养修投入加以有效的控制。
　　5.3 确定周期
　　为使桥梁维修加固工作有效运作，必须合理确定“临界修”位置和间隔时间长短的选择，也就要确定合理的周期。由于桥梁设备的结构类型不同，使用条件不同，新旧程度不同，其“临界修”位置和间隔时间长短有很大的区别，因此，合理确定周期是桥梁维修加固工作中的一个重要决策问题。
　　周期的合理确定，应以设备状态变化规律、设备安全可靠程度和总费用最节省为依据，一般取决于设备的变化速率和出现故障的平均间隔。所确定的周期，决不允许设备出现失修状态，以设备的储备能力略有过剩为好。但是，为了便于全局性的管理，所确定的周期从宏观上来讲，在可靠度容许范围内出现稍稍的“超前”或“过剩”还是正常的，因为比起“一刀切”的情况，毕竟大大减少了盲目性。由于同类型的桥梁，其变化的规律和速率不尽相同。因此，所确定的周期，对具体的每座桥梁来说，还要“因地制宜”，不能“一刀切”，要以状态控制来调整保养或维修或大修的间隔时间。还由于桥梁设备中桥面、梁体、支座、墩台及附属设施的变化规律也各不相同，在确定周期时，也要进行合理的匹配。

　　5.4 建立体系
　　为了使“状态修”的原则在维修养护中切实应用，还必须作出实施的具体规定，建立起保养、维修和大修工作管理体系。
　　5.4.1 保养体系。通过观测分析找出不同部件的变化规律后，要重点找出与行车关系较大的部件的状态变化速率。根据变化规律，统筹考虑，使每次保养后留有一定的储备能力，对保养作业做出具体规定，也就是做到什么状态的标准。克服劳力多，多保养，劳力少，少保养或追求“格上格”等盲目保养的状况。要对状态质量和作业质量实行全面控制。对设备的检查，要根据“状态修”的需要，除做好常规检查外，还需开展全员、全设备、全项目的检查，建立检查负责制和状态分级控制的办法，对作业质量的控制，除强调作业标准化，严格作业纪律外，对关键项目运用质量管理图，实行作业质量控制。
　　5.4.2 维修体系。根据设备状态变化规律和整体功能的需要，确定维修的控制项目和控制条件，建立状态标准。以改善设备状态、均衡质量、延长大维修周期和设备使用寿命为目的，明确维修的项目范围和做法要求，建立工作标准。明确维修在技术上和作业上的要求，也就是做到建立作业标准。
　　5.4.3 大修体系 。按照桥梁设备整体功能和安全可靠度的需事，根据状态变化规律和故障特性，确定大修的修程范围和控制条件。以提高质量、均衡状态为目的，通过对更换桥面、钢梁涂装寿命周期最佳经济效益的分析研究，合理匹配三大修程周期，逐步走上设备良性循环的轨道。明确大修工作的技术管理要求，建立作业标准和工作标准。
　　6 综合维修
　　这是桥梁维修加固的重要修程，其作用是:部分恢复桥梁各部件功能，按照“预防为主，防治结合，有病治病，治病除根”的方针，遵循“全项目”的原则，对设备进行适时预防性修理和病害整治，保持整座设备质量均衡等强，以达到延缓劣化速率、延长大维修周期、延长使用寿命的目的。其重点内容是:全面整平桥面，更换失效桥枕，联结零件整修或更换，钢梁维护性涂装，伤损构件整修或更换，圬工裂损修补，支座整平加油，隧道漏水的小量整治，排水沟清理，衬砌小量圬工修补，隧道内整体道床混凝土修理，隧道通风、照明设施等。
　　7 大修整治
　　这是桥梁维修加固的重点关键，其作用是:根据桥梁技术状态和运输发展的需要，有计划地进行周期大修、重点大修和一般大修等。
　　周期大修是指整孔桥面更换、整孔钢梁(或钢塔架)重新涂装等工程；中桥以上更换梁跨、扩孔、墩台大修、基础加固、复杂的钢梁加固等列为重点大修工程；其他病害整治和大修列为一般大修工程。
　　桥梁建筑物大修工作范围主要包括:整孔更换桥面，包括整孔更换桥枕，换铺分开式扣件，更换护轨，钢梁上盖板、上平纵联的保护涂装，更换上盖板松动、烂头铆钉等；更换或增设整孔人行道和安全检查设备，包括避车台、防火设备台；整孔钢梁或整个钢塔架重新涂装；加固钢梁或钢塔架，包括更换、加固、修理损伤杆件，提高载重能力，扩大建筑限界，改善不良结构，更换大量铆钉和高强度螺栓；换支座包括跨度80 m以上钢梁支座的起顶整正；更换钢梁或圬工梁；整孔圬工梁裂缝注浆、封闭涂装或保护层中性化裂损、钢筋锈蚀整治；更换或增设整孔圬工梁拱防水层；加固圬工墩台及基础；更换或增设墩台；桥梁扩孔；修复或增设防护及河调建筑物；整治威胁桥梁安全的河道。
　　8 结语
　　通过近期对已维修加固桥梁的使用情况、外观质量、老桥病害有无发展等的现场检查可以看出，维修加固效果显著，满足了桥梁的正常使用要求。由于桥梁病害发生的不确定性，桥梁维修加固又无现成的理论体系，因而桥梁维修加固工作是一项探索性、实践性较强的工作。只有不断地积累经验，总结分析后期的使用效果，才能判断维修加固方法的科学性、适用性和针对性。
　　参考文献：
　　[1]《混凝土结构加固技术规范)》中国计划出版社，1992．
　　[2]《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》中国计划出版社．2003．
　　[3]《结构可靠性鉴定与加固技术》中国水利水电出版社．2002．
　　

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