高速铁路桥梁养护与维修

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在电气化铁路上，由于杂散电流产生的电解作 用、混凝土中的细菌，都将导致钢筋的腐蚀。为此， 也要对重要部位的钢筋涂防腐剂或采用阴极保护。 • 为此，需区分不同的破坏等级（如冬季在公路 面撒盐将对该处铁路桥墩、台产生腐蚀作用），对 桥梁的不同部位采用不同的净保护层。
• 1.2.3 钢构件 • 钢构件较常见的是构件与空气接触的表面发生 锈蚀现象。因此要尽量减少钢构的交叉部位，以避 免保护漆无法或难以涉及。防锈漆寿命较短，应经 常进行检查，以保持其完整性。对钢构的重要部件， 可采用表面镀锌防护；对油漆防护，在涂漆前一定 要做好预处理，选择的材料要注意其兼容性。
2.3 桥梁结构维护内容 2.3.1 桥梁结构的预防性维护 桥梁预防性维护的目的就是减少桥梁故障发生的概 率或衰减度，保证桥梁的正常状态。维护措施分为检 查、保养和维修。 2.3.1.1 检查 检查是指通过目测或实地观测对桥梁的状态进行测 试和对相关指标进行测量，对产生的偏差进行分析比 较，从而发现缺陷，及时进行修复。 (1)持续性检查 参加人员为法铁所有员工，检测方式为随时随地不 定期在线路到和桥梁上，采用方法为目测观察法，观 察到桥梁及结构物有异常情况立即通知线路中断行 车，然后请专家检测后再予以放行。采用这种检测方
1.2.2钢筋 空气和水是对钢筋产生腐蚀作用 的必要条件。为此，要求钢筋 必须留有足够的净保护层。当空 气、水 份通过混凝土的孔隙侵蚀钢 筋，钢筋将逐渐被氧化，产 生锈蚀。 而钢筋被完全锈蚀 后的体积将是原体积的1000 倍，这就使混凝土因受挤压 而开裂、剥落（如左图）。
对海洋环境的地区，海水对钢筋的腐蚀更具危险性，因 此，对建于海水中的桥墩，法铁考虑不小于7厘米的净保护层； 对浅水区域，净保护层也不小于5厘米，并对钢筋涂防腐剂。 而对钢管混凝土桩基来说，根据百年腐蚀速率的统计,在具较 强腐蚀性的土壤中，设计桩基截面的外径应考虑6毫米厚的无 效截面。
铁路桥梁养护与维修技术
王柏松
内容
1 2 3 4 铁路桥梁病害问题 铁路桥梁维护 钢桥明桥面加固维修 桥梁保养与维修要点
1 铁路桥梁病害问题
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法国国营铁路公司(SNCF)一直致力于努力优化 桥梁构件的使用和建设,使桥梁与高速度之间的安全 性得到有机的结合。他们认为，只有从设计阶段时 就加以考虑，同时在施工及维护阶段予以重视，桥 梁百年使用寿命的问题才能得以保障。
(4)特别检查 特殊的专业由法铁委托特殊的企业进行，法铁派代 表参加。如近几年法国洪水泛滥成灾，造成河床损坏， 桥梁水下的检测由专业的水下检测机构来完成。 (5)具体缺陷检查内容(钢梁桥、钢筋土桥梁) ①检查前的准备工作 A桥梁附近清除杂草； B排水沟清理； C查阅每一座桥梁上一次检查后的检查报告及维修 记录。 ②钢筋混凝土及予应力钢筋混凝土桥梁检查 A梁部和基础检查内容 a 结构变形情况:以原有桥梁建造时的状态为参考值, 检查纵坡面和平面的局部变形和整体变形等;
• 1.1 概述 • 空气、水、矿物质及微生物等多种外界因素均 会对桥梁各部分构件产生不同程度的腐蚀；列车动 载对桥梁构件又将产生疲劳破坏、联结件松动甚至 产生脆性破坏。这些问题的产生往往都互为关联， 彼此影响，从而加速了桥梁的破坏。
• 1.2 影响桥梁百年使用寿命的常见问题与对策 • 1.2.1混凝土构件 • 在海洋环境地区，海水的硫化、氯化等作用将使混 凝土产生龟裂，使混凝土外部带腐蚀性的气体、水份等 侵蚀内部钢筋，进而引起钢筋锈蚀、失效（如图）。选 择建桥所采用的混凝土时，首先应考虑采用抗腐蚀性好、 抗渗等级高的水泥。如含硅灰、粉煤灰、或矿渣的混合 水泥及抗硫酸盐水泥。
疲劳现象是钢构百年寿命 的重要指标之一。疲劳裂纹多 是由于周期性加载产生。列车 通过桥梁的速度越高，其伤害 性就越大。
对钢构件的变截面、孔口、焊接等处，均为易产 生应力集中的部位，一旦产生裂纹，就容易使其迅速 扩展。其作用机理是：微裂纹→材质下降→破坏。因 此应尽量避免钢构件截面产生突变。
因此，在组装构件时，对钢构件联结处，可采用增 大接触面的方式，以减小应力集中，增大抗疲劳能力。 而对横向杆件采用圆弧型联结（如图），则可大大提高 杆件的抗疲劳能力。
• 2.3.1.2 保养 • 保养是通过有限的工作推迟或避免通常因 桥梁周边环境造成的、后果严重的维护工作。 保养由综合维修段在每年年度检查时进行。 保养的主要内容是清除桥梁上或周边的植物、 引水槽及涵洞清污、清除钢结构桥梁及其它 部位的污垢等。保养采用随时逐点推进的办 法进行。 • 2.3.1.3 维修 • 维修是恢复桥梁结构最接近设计期望值的 服务状态和预期寿命。维修可以保证桥梁的 质量。根据桥梁的检查分析情况确定维修， 维修的主要内容为钢结构梁刷漆、砖石、砼 填补缝、修缮密封系统等。
2.3.3.3小型桥涵 由于小型桥涵难以接近（植物较多、淤塞），年久 修，有可能导致涵洞坍塌，石砌排水沟由于受荷载增 加和振动的原因，引起坍塌或损坏，应经常清理植物、 挖淤，并全面更新损坏的桥梁。 2.4 桥梁维护信息化管理系统 法铁采用Fichier Corurin OA 软件对桥隧维护实行 信息化管理，收集、整理、分析法铁范围内的桥隧信息 和资料，以此做为桥梁维护措施和确定维护预算费用。 法铁对桥梁维护信息化管理采用分级授权,法铁基础运 营维护部可以查阅法铁范围内的桥隧维护信息但无权修 改信息,地区铁路局可以查阅本地区范围内的桥梁维护 信息但不可修改,综合维修段只可查阅本段范围内的桥 梁维护信息并可根据检查情况修改增加信息。系统分为 桥梁档案管理系统和维护评分管理系统。桥隧档案管理
2.2桥梁维护的总体原则 法铁桥梁维护原则就是在桥梁设计使用寿期的基础 上以最优化总成本保持设施的最佳工状态，保证设施的 通行安全和设施的运转稳定。桥梁维护目标就是采取检 查、保养、维修等手段保证桥梁在正常使用寿命期内不 发生超过其承受力的疲劳或荷载，保证桥梁的通行安全 和可维护性，避免出现桥梁过快衰减或出现无法修复的 损失。在保证安全的前提下通过制定维护质量及成本控 制规范标准，改善维护人员的工作环境，改进资产的储 备状态，追求总体效益的最大化。分为预防性维护、修 复性维护和改造。
而脆性破坏则是由于所受荷载大于其强度引起。多 是由于钢材韧性差、受撞击等原因引起微裂纹扩展、温 度过低等引起，这种破坏是突发的，并且是灾难性的。 因此钢材的选择应考虑其抗冲击能力大于在选定温 度范围内的抗冲击能力。
1.2.4 桥梁支座 支座应选用承载能力强，易更换的类型。橡胶支座 虽然易老化龟裂，但由于更换方便，所以受到广泛的应 用。 1.3 设计必须遵守的原则 （1）设计阶段就应该按百年使用寿命的验收标准进行 设计（包括桥梁的类型与形状、桥梁的位置等）。 （2）设计构件应尽量简洁，提倡采用整体结构，尽量 避免接头。 （3）设计阶段就应注重选材，材料的各项指标均应满 足百年使用寿命的要求，采用的施工工艺应能保证桥 梁百年使用。
2 铁路桥梁维护
2.1 法铁桥梁维护管理体制 法国铁路有30000座桥梁，每年维护费用约为1.7亿 欧元。法铁桥梁维护实行三级管理：法铁基础运营部基 础维修处主要负责桥梁专业维修规程制定，负责大型桥 梁改造工程项目维修计划制定，在法铁范围内为桥梁检 测与维修提供指导和帮助；设在各个地区的23个铁路局 维修处（负责桥梁维护有2—3人）负责监督和检查下属 综合维修段桥梁检测与维护工作；铁路局的综合维修段 设线路生产单位（桥梁维护人员：高速线2-3人，既有 线10人左右）负责对本段范围内的桥梁进行预防性维护、 修复性维护和更新改造。
2.3.3.1 钢结构桥梁 钢结构桥梁改造的主要原因是疲劳损伤，主要表现 在部件开裂直至断裂或铆接结构松散。老化的钢结构桥 梁被列为法铁最关注的和最优先考虑的问题。解决这种 桥梁的唯一办法就是更换桥梁或限速通过。 2.3.3.2 水中建造的桥梁基础 水中建造桥梁的退化基本上与运营无关，主要是水 流的冲刷导致基础的轻微位移或断裂，容易产生轨道变 形，影响行车安全。改造的主要方法是预先加固桥梁基 础（通过系统的潜水检查和探测）来保证桥梁基础稳固。
• 对混凝土早期由于水化热或其他原因产生的 裂纹，应考虑采用低水化热（主要针对大体 积混凝土而 言）的水泥，以消除混凝土早期 裂纹造成钢筋易锈蚀等的不良因素（如下 图）。控制混凝土早期裂纹是避免钢筋锈蚀 的重要手段之一。
在粗骨料选择上，碎石的化学 成份应引起重视。由于某些碎石中 所含的碱活性物质将与混凝土中碱 离子产生碱骨料反应也将使混凝土 产生龟裂（如右图）；在这种情况 下，应选择低碱水泥或含硅灰、粉 煤灰、或矿渣的混合水泥；同时， 在搅拌混凝土用水方面，也应注意 其化学成份，以避免产生碱式反应。
• 2.3.2 修复性维护 修复性维护指在故障出现后恢复桥梁的正常状态。 故障的产生原因可能是一些不明的、偶然的、无法预见 的、事故性的，如地震、突然撞击、恶劣天气等。修复 性维修的工作包括排除故障和修理恢复。排除故障是指 采取临时措施使设施临时具备其功能（如出现洪水导致 桥梁坍塌，采用临时支墩让列车临时通过）。修理恢复 是指使设施重新恢复其功能。 2.3.3 改造 改造是指通过关键部件更换（或更新）恢复设施状 态。改造的原因是设施达到了其疲劳极限或设施过于老 化导致维修成本大幅提高，设施已不能在短期内以合理 的成本维持其应有的安全性能、良好运行或动力舒适水 平。
（4）尽量避免桥梁受到外力的冲击，如公路为下穿式时， 应对桥墩采取保护措施。 （5）考虑各种影响因素后，预留一定的安全系数。 （6）应考虑方便今后的维修工作，同时保证排水良好。 1.4 其它 当然，施工阶段也是十分重要的因素，一定要遵 照设计和施工规范的要求，对进场的所有工程材料进 行严格检验，施工工艺不得违反工序要求，才能保证 产品能满足百年使用寿命的要求。 维修方面，建立桥梁的电子台帐，关注其使用过 程的动态情况，及时、有效地进行维护，也是桥梁百 年寿命的有效保证。
地中海线箱梁内部检查通道
(3)综合检查 每5年进行检查一次。检查人 员由线路生产单位的专业检查人 员、综合维修段的桥梁专家、 地区铁路局的桥梁专家组成，通 过带可伸缩液压托架的桥梁检测 车(见上页图)和特长高架检测平 台(见右图)进行, 是一项详细、 深入的检查，目的是发现桥梁 的一切不足，对检查报告进行 分析，根据经验对桥梁的隐患和缺陷确保进行全面诊断 和评估，而且持续到下次综合检查前，在特别必要的情 况下用专用的工具钻探取样进行强化检测。
度、机械撞击、化学侵蚀、大风水流产生的冲击）等； c混凝土：强度、空洞深度及面积、钢筋的腐蚀及与 混凝土的结合、受撞击损坏、化学腐蚀等； d结构受潮情况。 ③钢梁桥检查 • A检查部位:主梁、扣件、支座等。 • B腐蚀：受腐蚀长度、面积、表面腐蚀的厚度等； • C裂纹：裂纹部位、裂纹长度等； • D装配：装配缺陷； • E受碰撞情况； • F支座：杂物嵌入、滚轴老化、位移等； • G防水性情况。
b 混凝土缺陷(不含裂缝):碳化、多孔隙、表面化学 腐蚀、露筋、外部缺陷、碱性反应等； c 钢筋：钢筋受腐蚀的长度、钢筋截面受腐蚀的面 积比例、断筋、不连续等； d 予应力钢筋：受腐蚀程度、断裂、混凝土与予应 力钢筋的连结等； e 混凝土裂纹：裂纹的大小、传播方向、裂纹的含 水程度、周期性变化等； f 支座：道碴落入、支撑变形、金属盘老化等。 g 围栏检查：检查状态良好程度； h 结构受潮情况。 B 墩台（含墩、台、挡墙、护坡）检查 a 整体变形情况检查：纵向、横向变形等； b 砌体：裂缝、局部变形、砌体材料（强
法的目的是提高和培养法铁全体员工对基础设施安 全责任意识，基础设施的安全涉及到法铁及全体员 工，人人有责任来检查和监督基础设施的安全状况。 (2)年度检查 每年进行一次，由综合维修段的线路生产单位负 责，检查人员为由段长选择确定（上岗前进行桥梁专 业维修知识培训，合格后上岗，有效期5年）的高级技 工，检测后写出桥梁检查报告，并签名负责。检查的 方法是目测。在没有进行综合检查前，年检是唯一的 定期检查手段，已经进行了综合检查的重点检查桥梁 最敏感的部位，检查的目的是为及时发现桥梁损坏或 失常情况下的潜在危险。