既有鐵路連續框構橋加固方法研究

褚 建 華

(上海東華地方鐵路開發有限公司，上海 200000)

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既有鐵路連續框構橋加固方法研究

褚 建 華

(上海東華地方鐵路開發有限公司，上海 200000)

結合上海市軍工路下穿上港九區既有鐵路連續框構橋加固工程實例,分析了該橋梁產生病害的原因，通過結構軟件試算了取消梗脅后橋梁的受力性能，提出了相應的加固方案以及注意措施，并對比了加固前后橋梁的力學性能，驗證了加固措施的有效性。

連續框構橋，力學性能，粘鋼加固法

鐵路交通的建設加速了經濟的發展，同時也給軌道運輸帶來了壓力，鐵路框構橋下穿公路的立交結構形式既緩解了交通擁堵，又提高了空間的利用效率[1]，由于連續框構橋具有結構剛度大，抗剪性能好，施工難度低等優點，因此在很多地區得到了廣泛的應用[2，3]。但是由于連續框構橋在使用期間會受到列車動荷載，運輸流量，摩擦損耗度等各方面的影響，其結構承載力和剛度均會出現不同程度的降低，為了保證交通運營的安全，采取加固措施對連續框構橋進行加固顯得很有必要[4，5]。本文以上海市軍工路改造下穿上港九區既有路連續框構橋加固工程為例，分析了連續框構橋的主要病害原因，然后根據結構軟件對取消梗脅后橋梁的力學性能進行了試算，并提出了有效的加固方案，同時對比驗證了加固前后連續框構橋的力學性能效果。

1 工程概況

軍工路鐵路立交橋為一座3跨連續鋼筋混凝土斜交框構橋，橋梁全長30.43 m。孔跨式樣：凈跨4.5 m+14.0 m+4.5 m，框構與鐵路斜交31.44°，橋上鋪設60 kg/m鋼軌，普通線路。中孔機動車道為四車道，中間兩車道凈高4.20 m，兩側車道由于箱身梗脅限制而被限高3.50 m，邊孔為非機動車道，如圖1所示。

2 連續框構橋主要病害

橋梁在使用過程中會出現路面裂縫，鋼筋腐爛，路基不均勻沉降等危害[6，8]，但既有路下穿的連續框構橋出現的病害現象一般為橋梁下部混凝土的脫落和開裂，剛度和強度的下降，很大部分原因是受到既有路下穿車輛的影響，其中主要體現在框構梗脅方面。

框構梗脅出現病害的主要原因是框構梗脅會被超限車輛刮擦削平，造成梗脅內鴨筋、主筋斷裂，從而破壞了結構的完整性，削弱了結構的強度，如圖2所示。

3 結構受力試算

為了保證連續框架橋的運營安全，采用框構檢算軟件對梗脅取消前后的橋梁結構進行了受力試算，主要體現在彎矩和剪力兩個性能方面，試算結果見表1，彎矩及剪力對比圖見圖3，圖4。

表1 梗脅取消前后對比表

類別梗脅取消前梗脅取消后設計規范值最大彎矩/kN·m252830最大抗剪應力/kN282325最大抗壓應力/kN211619

從表1和圖3可以看出，梗脅取消后，連續框構橋由于受到局部破壞,原結構內力發生了變動，彎矩值有不同程度的增加，跨度范圍也有所擴大，如只對鋼筋進行修復很難滿足設計要求。

從表1和圖4可以看出，梗脅取消后中間豎墻與頂板板趾處抗剪與局部抗壓應力均不能滿足設計規范容許應力值,因此需采取措施對其進行加固以保證連續框構橋的安全。

4 加固方案

4.1 加固實施條件

運營線加固工程一般會受到各方條件制約，主要有：1)列車運營條件；2)公路面交通限流；3)加固材料性能。考慮到加固受力為二次受力原理，因此本方案實施過程設在無活載條件下進行，同時將列車限速至45 km/h、公路面實行半幅通車、材料的強度達標時間延長至48 h，加固結束后還應拆除便梁，使新老結構共同承擔活載作用，滿足結構承載能力。

4.2 加固流程與注意措施

1)活載的卸載。為了將活載卸載并保持通車條件，選取D24低高度施工支撐便梁進行架設，因跨度較小擬進行三次架設，其中中間豎墻頂部負彎矩補強加固區架設兩次，中孔跨中正彎矩補強加固區架設一次，由于中孔架設時便梁支點的活載在邊孔頂板上，所以邊孔框架內須用鋼排架支撐以滿足其剛度要求，見圖5。

2)粘鋼加固。由于粘鋼加固技術在受彎及受拉構件加固中效果明顯，同時其受力均勻，基本不影響構件外形，因此本文擬用此方法對結構進行加固，通過在正負彎矩處增加縱向受拉鋼材斷面，使新老鋼材共同抵抗活載作用力，降低原鋼筋活載應力幅值的同時，提高結構抗彎承載力，同時在通行道路側石寬度范圍內增設鋼結構加勁角方法來加強板趾處的抗剪、抗壓強度，如圖6所示，結合前面的試算結果綜合考慮，橋頂負彎矩處應采用t=10 mm鋼板補強，中孔正彎矩處采用t=8 mm鋼板補強。

粘鋼加固法的主要步驟為：混凝土基面清理→斷損鋼筋搭焊補缺→聚合物砂漿基面修補、找平→鋼板清理及放樣加工→混凝土面鉆孔、植入化學錨栓→鋼板安裝→封縫→壓力注膠→鋼材保護涂裝。其中需要注意的是粘貼鋼板應按照半幅的進度進行施工，同時鋼板的搭接長度需根據設計確定，搭接方式采用錨接，同跨搭接則應在溫差變化不大的時間段一次性完成，并在搭接段處使用粘結膠進行連接，以保證其連接效果。而粘鋼的加勁角安裝則應密貼牢固，安裝后與基面接觸處應壓注粘結膠，保持密貼，共同受力，加勁角空缺處使用點焊連接鋼筋，如圖7所示，同時還應用膨脹混凝土進行填實抹平。

4.3 加固效果對比

為了驗證加固措施的有效性，利用結構檢算軟件對連續框構橋加固前后的力學性能進行試算得出了表2。

表2 加固前后對比表

從表2可看出，粘鋼加固法能夠有效提高連續框構橋的承載力學性能，且各項指標均滿足現行規范設計的要求,能夠達到本次加固設計的目的。

5 結語

通過對既有鐵路連續框構橋的主要病害及加固措施的研究探討，可以得出以下結論：1)既有鐵路連續框構橋的主要病害源于下穿公路的超限車輛對梗脅的刮擦和磨損，使梗脅內的受力結構遭到破壞，進而造成混凝土大幅度的脫落，導致整體結構剛度降低。2)通過結構軟件對連續框構橋的力學性能試算后發現，梗脅取消后橋梁的彎矩變大，中間豎墻與頂板板趾處的最大抗剪應力和最大抗壓應力均不能滿足設計規范的要求，需要采取加固措施以保證橋梁的安全。3)通過結構軟件檢算可知：在橋梁的正負彎矩處增加縱向受拉鋼材斷面，即在橋頂負彎矩處采用t=10 mm鋼板補強，中孔正彎矩處采用t=8 mm鋼板補強，既降低了原鋼筋的活載應力幅值，又提高了結構的抗彎承載力；而在通行道路側石寬度范圍內增設鋼結構加勁角，也能有效提高橋梁的最大抗剪應力和最大抗壓應力，說明粘鋼工藝的加固效果明顯，且加固后的力學指標均能滿足設計要求。 4)在進行粘鋼法工藝施工時，注意鋼板的搭接應采用錨接，不得采用焊接，同時搭接處應采用粘結膠進行縫合加固，粘鋼加勁角安裝也應與基面保持密貼，且加勁角的空缺處應使用點焊連接鋼筋，最后用膨脹混凝土進行填實抹平，保證其施工效果。

[1] JTG H11—2004,公路橋涵養護技術規范[S].

[2] JTG/T J22—2008,公路橋梁加固設計規范[S].

[3] JTG/T J23—2008,公路橋梁加固施工技術規范[S].

[4] JTG D62—2004,公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范[S].

[5] 鐵建設[2010]2141號，高速鐵路路基工程施工技術指南[M].

[6] 馮衛星,王克麗.地道橋設計與施工[M].石家莊:河北科學技術出版社,1999.

[7] 王國鼎,袁海慶,陳開利.橋梁檢測與加固[M].北京:人民交通出版社,2003.

[8] 范立礎.橋梁工程安全性與耐久性展望設計理念進展[J].上海公路,2004(1):1-7.

Study of strengthening method for continuous box structure bridge exsited railway

Chu Jianhua

(ShanghaiDonghuaSubwayDevelopmentCo.,Ltd,Shanghai200000,China)

Shanghai continuous box bridge strengthening project under military road was cited as an example, in accordance with the characteristics of engineering, the major disease of bridge were analyzed. The loading performance were test well through structure software after cancelled the bridge stem side, corresponding reinforcement measures and caution are put forward, it compared the bridge mechanical performance before and after reinforcement, and testified the effectiveness of the reinforcement scheme.

continuous box structure bridge, mechanical performance, sticking steel reinforcement method

1009-6825(2016)05-0205-02

2015-12-06

褚建華(1965- )，男，助理工程師

U445.72

A