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高速铁路桥梁养护与管理 一高速铁路桥梁有关维修养护的设计介绍 二高速铁路桥涵检查 三高速铁路桥涵维修 一 高速铁路桥梁有关维修养护的设计介绍 一 检查维修设施 高速铁路线上 列车对桥梁的动力作用大 为满足行车安全 乘坐舒适以及适应高速铁路线路的构造要求 高速铁路桥梁必须具有足够的强度 更高的刚度 良好的稳定性 更大的抗扭能力 更好的耐久性和较高的减振降噪特性 同时 还要利于检查与维修 高速铁路无砟轨道箱梁桥面断面图 1 轨行式桥梁检查车 吊篮式检查车 平台式检查车 2 人行道走形式检查车 桥面布置预留通道 接触网立柱与人行道栏杆距离800mm 2 人行道走形式检查车 桥上机构 2 人行道走形式检查车 升降竖桁架 2 人行道走形式检查车 整车质量3890kg工作平台额定载荷300kg小平台额定载荷200kg盖板厚度90mm混凝土强度不小于C40 人行道板必须考虑检查车的荷载 3 桥面布置优化设计 提出新的课题 研制一种新的检查设备思路 小巧 轻便的视频形式的伸缩检查装置 去掉人行道检查车位置 无砟350km h桥面板宽度B取值原则 桥上设人行道检查车时B 线间距 接触网柱内侧距线路中心线距离 接触网支柱构造宽 检查车通道宽 栏杆构造宽度 2时速350km无砟轨道优化前B 5000 3000 300 800 100 2 13400桥上无人行道检查车时B 线间距 线路中心距防撞墙内侧距离 防撞墙构造宽 防撞墙外侧距栏杆内侧净距离 2 栏杆构造宽度时速350km无砟轨道优化后B 5000 1900 200 1350 2 100 12000 优化后 优化前 桥上设人行道检查车时 有砟无砟均一致 B 线间距 接触网立柱内侧距线路中线距离 接触网构造宽度 检查通道宽度 栏杆构造款度 2B 4600 3000 300 800 100 2 13000桥上无人行道检查车时B 线间距 防撞墙内侧距线路中心线距离 挡砟墙构造宽度 挡砟墙距栏杆内侧净距离 2 栏杆构造宽度B有砟 4600 2200 200 1350 2 100 12200B无砟 4600 1900 200 1350 2 100 11600 有砟250km h桥面板宽度B取值原则 有砟优化前 有砟优化后 无砟优化后 无砟优化前 后张法预应力混凝土简支单箱单室双线箱梁有砟轨道桥面布置图 09版 后张法预应力混凝土简支单箱单室双线箱梁无砟轨道桥面布置图 09版 二 箱梁的材料 耐久性混凝土 高性能混凝土耐久性混凝土既是以耐久性为基本要求 在采用常规材料和工艺制造的水泥混凝土中掺入一定量的矿物掺和料和专用复合外加剂 取用较低的水胶比和较少的水泥用量 并在施工时采取严格的质量控制措施制备的满足力学性能要求并具有较高的耐久性能和良好的工作性能的混凝土 高速铁路的主体结构应满足100年的使用要求 三 防水层的新工艺 新材料 聚脲 高速铁路桥梁要保证耐久性 首先得有良好的防排水系统 京津城际铁路桥梁就采用了一种新型防水层材料 用于桥面中间部位的防水层主材料喷涂聚脲弹性防水涂料 简称SPUA 聚脲弹性涂料是一种双组分 不含溶剂 快速固化型涂料 A组分由预聚物或半预聚物与异氰酸酯反应制得 B组分由端氨基树脂和端氨基扩链剂组成 A组分和B组分在专用喷涂设备的喷枪内混合喷出 快速反应固结成灰色的弹性体膜 防水层涂膜平均厚度不得小于2 0mm 每平方米涂料用量约2 3kg左右 三 防水层的新工艺 新材料 聚脲 防水层系统构造 三 防水层的新工艺 新材料 聚脲 防水方式应根据轨道形式的要求 及桥面特点进行选择1 无砟轨道 1 底座板与桥面有隔离层 应进行全桥铺设防水层 2 底座板与桥面连接 则在底座板外侧的桥面铺设防水层 做好封边处理 2 有砟轨道有砟轨道挡砟墙内侧应进行全桥防水 四 排水系统 桥上排水系统为保证桥面排水畅通 桥梁顶面挡砟墙内侧设置2 人字形排水坡 在挡砟墙内侧桥面板沿纵向间距4m设置外径为160mm的PVC泄水管 当梁体设于平坡上时 可根据泄水孔位置沿纵向设置3 左右的流水坡 梁底泄水孔的设置为保证箱内排水的需要 应在箱梁底板沿纵向设置间距不大于4m 外径为90mm的泄水孔 在灌注梁底板混凝土时 应在底板上表面根据泄水孔的位置设置一定的汇水坡 避免箱内的积水 五 结构上的进人孔 根据维修养护的需要 方便日后的支座及墩顶的检查和维修 在梁端底板设置0 25 1 5m的槽口 为减少底板因设槽口而引起的应力集中 在槽口直角处设置半径为250mm的倒角 检查孔 六 梁端止水带构造及作用 作用 防止雨水从梁缝漫流到梁体 特别是防止雨水漫流到梁端 引起封端混凝土的病害 七 支座的可调高 顶梁设计 高速铁路桥梁多采用盆式橡胶支座 其部分支座具有调高功能 简支梁的四个支座分别为 固定 纵向活动 横向活动及多向活动 目前 我国高速铁路用的盆式橡胶支座主要有ALGATMT KTPZ TGPZ等类型 预制简支箱梁采用改变上支座板顶面坡度的方式以适应梁体坡度 20 的要求 当坡度大于20 时 采用梁底调整 现浇简支梁采用梁底调整 简支箱梁的每个支撑垫石内侧装有防落梁装置 图18 并做接地处理 七 支座的可调高 顶梁设计 简直箱梁的支座分布情况 八 桥墩 1 墩台顶距梁底高度60cm 1 便于检查 2 便于安放千斤顶起梁更换或维修支座2 墩顶在横向支撑垫石之间对应于梁底进人孔位置设置深0 5m 横向宽1 5m纵向与顶帽等宽的凹槽 并设排水坡 3 为便于检查维修在桥墩两侧设吊篮 距梁160cm 4 防止或控制混凝土开裂 桥墩结构棱角尽可能做成圆角 对应梁底进人孔的凹槽 八 桥墩 九 紧急疏散通道 在发生事故时 为了方便旅客的逃生和工作人员对设备的检查与维修 在超过3km长的特大桥上设置了紧急疏散通道 紧急疏散通道间距一般为3km左右 九 紧急疏散通道 高速铁路桥涵检查 二 一 铁道部关于高速铁路固定设施维修管理的有关规定为加强高速铁路固定设施的管理 保持设备状态良好 确保运输安全畅通 铁道部已于2009年3月21日发布铁运 2009 36号文 关于高速铁路固定设施维修管理有关问题的指导意见 以下简称 指导意见 该 指导意见 适用于以有砟轨道为主的高速铁路的维修管理 并与2010年6月发布了 1 高速铁路管理原则 高速铁路固定设施按所在区域的铁路局管理 并全面负责高速铁路安全生产管理工作 高速铁路固定设施维修按就近管理的原则归属既有设备段管理 应根据工作量等具体情况设置专门车间 班组 其它辅助工作可划归既有车间管理 高速铁路配备综合作业车组 承担供电检修 工务 电务 供电检修人员及作业机具 材料的运输任务 作业车组也可配备必要的检查监测设备 综合作业车组暂定为轨道车 作业车和平板车组成 日常管理运营由供电部门牵头负责 各铁路局建立日常管理制度 2 车间班组的设置 职责界定及分工 指导意见 在工务车间班组的设置中规定 原则上桥隧累计长度在100km左右设置桥隧检查工区 桥隧维修工区设置 可根据实际情况确定 工区隶属工务段既有桥隧车间 桥隧累计长度在200km以上可设置桥隧车间 桥隧检查工区负责桥梁 隧道 涵渠 路基及相关安检 附属等设备的日常检查 观测工作和设备保养 临时补修工作 桥隧设备的综合维修任务由专业桥隧综合维修队伍实施 3 设备检查病害处理必须树立 检重于修 的理念 对动静态检查发现的病害处所 应综合分析轨检车 动检车检测资料 辅以现场静态复核 综合确定整治方案 桥隧检查工区定期检查周期如下 对全线的特殊结构和重要桥涵设备以及桥面每季度检查一遍 梁体 支座及墩台的检查周期 桥涵防护架每半年检查一遍 隧道 涵洞和周边环境每年检查一遍 4 设备维护桥隧综合维修周期 钢梁桥 含混和桥钢梁 3年一遍 混凝土桥5年一遍 隧道和涵洞视设备状态确定综合维修周期 高速铁路的施工和维修作业 设备故障处理 设备检查必须在天窗或封锁时间内进行 桥下和箱梁内的检查 保养和维修作业可在天窗点外进行 但绝对不允许上道 各类施工作业和应急抢险由工务 桥工 段在调度所设专人负责联系要点和登 销记手续 向段调度或车间传达调度命令 5 应急处理各铁路局工务部门负责高速铁路的防风监测 雨量观测 地震灾害预防 防落物等工作 做好相关系统的设备维护和日常管理 制订相关的管理办法和预案 线路发生故障或突发事件时 由设备管理的工区负责处理 工区要听从车站值守人员 值班员 指挥 及时向车间 段汇报 并组织值守人员立即赶赴现场组织抢修 尽快开通线路 线路发生断轨 水害等设备故障需临时限速或封锁线路时 由现场负责人立即通知客运行车调度和段驻调度所人员 请求命令 并向段调度汇报 段调度按规定程序及时向现场传递相关指令 安排驻调度所人员办理相关手续 需要进行现场检查时及时安排 对防洪高度危险地点 要安排能够胜任的人员并配置通讯设备雨中进行临时看守 必要时汛期看守 暴风雨等恶劣天气 有关部门应安排技术干部添乘列车不间断进行动态巡查 必要时开行轨道车进入区间检查 二 检查的重点项目 1 梁体 箱梁 T梁 结合梁 拱 2 墩台3 支座4 桥面 防水层 排水管 防撞墙 止水带 栏杆 遮板 声屏障 人行道等附属设施5 框构及涵洞6 限界防撞架 京津城际桥面现状 防撞墙 电缆槽 遮板 电缆槽上铺人行道板 遮板 铺人行道板 预留安装栏杆的螺栓 遮板 一 梁体 1 混凝土梁钢筋混凝土和预应力混凝土梁应具有要求的强度 刚度 抗裂 抗渗和整体稳定性 并经常保持状态良好 1 梁体混凝土强度不小于C50 钢筋净保护层厚度除顶板不小于30mm 其余均为35mm 预应力钢筋或管道表面与结构表面之间的保护层厚度 在结构的顶面和侧面 不应小于1 0倍的管道直径并不小于50mm 结构底面不应小于60mm 2 条发现梁体表面有湿润渗水 流锈水白浆时 应查明防水层状态 如有破损应进行修理 必要时予以更换或增设 3 钢筋混凝土梁碱一集料反应导致梁体产生裂纹 4 钢筋混凝土梁恒载裂缝宽度限值 表1 AAR是由混凝土中的某些集料与水泥中及其它来源的碱 如外加剂中的碱 在水的长期作用下发生化学反应 引起混凝土体积膨胀 开裂 甚至造成破坏 AAR的发生必须具备3个条件 一是混凝土中的集料具有碱活性 二是混凝土中有一定量的可溶性碱 三是有足够的水分或潮湿环境条件 三者缺一均不易产生AAR AAR影响混凝土的耐久性 目前人们一般将AAR分为3种类型 碱硅酸反应 ASR 碱碳酸盐反应 ACR 和慢膨胀型碱硅酸盐反应 也有的称其为碱硅反应 其对工程结构的危害与影响各不相同 且至今人们对其许多机理尚不完全清楚 AAR中以ASR居多 ASR是混凝土中的碱与集料中的活性SiO2发生化学反应 生成碱的硅酸盐凝胶 凝胶体积大于反应前的SiO2体积 凝胶吸水引起混凝土膨胀开裂 ASR一般在混凝土结构建成投入使用10年 20年发生大面积膨胀开裂 并可进一步发展至整个结构上拱等病害或损坏 ACR是混凝土中的碱与活性碳酸盐骨料中所含的白云石晶体发生反应 产生混凝土膨胀开裂 ACR反应发展速度较快 一般混凝土工程建成2年 3年即膨胀开裂 且几乎无法修补加固 慢膨胀型碱 硅酸盐反应的积累期则较长 一般需40年 50年 但当发展到膨胀开裂以后 发展之势就很难控制 也不利于修补加固 对该病害的报道较为少见 钢筋混凝土和预应力混凝土梁恒载裂缝宽度限值表1 5 相邻跨梁端或梁端与桥台胸墙间是否顶紧 或相邻跨作业通道栏杆是否顶紧 影响梁跨自由伸缩 6 意外事故造成梁体混凝土局部溃碎或钢筋变形 折断 7 预应力混凝土梁的徐变上拱值应严格限制 轨道铺设后 无砟桥面梁的徐变上拱值不应大于10mm 有砟桥面梁的徐变上拱值不应大于20mm 8 预应力混凝土梁的封锚及接缝处 应在构造上采取防水措施 防止雨水渗入 箱梁内应检查排水管是否破损漏水 梁底板是否积水 梁端封锚是否开裂脱落 异形墩梁端与桥墩是否挤死 梁体外排水管有无破损和漏水 检查梁体表面是否有湿润渗水 流锈水白浆情况 并查明防水层状态 如有破损应进行修理 必要时予以更换或增设 2 钢系杆拱 箱梁 2 结合梁钢结构应具有要求的刚度 强度和稳定性 运营中应根据钢结构形式 加强对各部联结节点 杆件 螺栓 焊缝的检查养护 使其经常处于良好状态 对承载力或刚度不足 结构不良的钢梁 应进行加固或更换 确保行车安全 1 杆件及其联结螺栓 焊缝的伤损状态及其发展情况 要特别注意严寒季节发生杆件裂纹和断裂 2 对钢梁角落隐蔽部位 应注意锈蚀的检查 检查可使用探伤仪器和手工结合等方法进行 3 主梁与横梁 平联联结处母材 焊缝 高强螺栓 4 主梁 横隔板的对接焊缝 5 受拉及受反复应力杆件上的焊缝及临近焊缝热影响区的钢材 6 杆件断面变化处焊缝 7 加劲肋 横隔板及支座焊缝 8 钢板梁支座位置不正时 应检查支座处下翼缘钢板是否有裂纹 9 桥面板混凝土与钢梁联结部位的共同作用是否良好 并检查受拉部位和接合部位有无裂纹 流锈和滑动 10 高强度螺栓的施工预拉力应符合设计要求 欠拧值或超拧值均不应超过规定值的10 梁体外观病害 附梁体病害照片 二 墩台 1 墩身墩身混凝土强度不低于C30 顶帽混凝土强度不低于C35 支撑垫石为C40 钢筋保护层厚度不小于50mm 2 桥梁墩台应具有要求的强度 刚度 抗裂 抗渗和整体稳定性 并经常保持状态良好 如发现下列状态 应及时处理 混凝土保护层中性化大于20mm 桥梁墩台恒载裂缝宽度大于下表中规定的限值 意外事故造成墩台混凝土局部溃碎或钢筋变形 折断 桥台表面有湿润渗水 流锈水白浆现象 应查明防水层状态 如有破损应进行修理 必要时予以改造 桥梁墩台恒载裂缝宽度限值 3 桥台道砟槽顶面应铺设防水层 防水层应采用耐久性能良好的新型防水材料 保护层采用C40级纤维混凝土 以提高抗渗能力和耐久性 4 承台桩基布置在符合刚性角的情况下 承台底部应布置一层钢筋网 当钻孔桩桩径为1 00m时 钢筋直径不应小于20mm 当钻孔桩桩径为1 25m或1 50m时钢筋直径不应小于25mm 钢筋间距均为10cm 5 桥墩台顶面尺寸应符合架设 检查 养护 维修和支座更换及顶梁的要求 并应设排水坡 6 墩身在盐碱区常水位以下的部位 设计中应做防腐处理 采取特殊抗腐蚀的技术措施 7 桥墩横向用墩顶横向位移引起的梁面处梁端竖向转角不应大于2 水平转角1 此为后期运营中桥梁检定必做的项目 8 墩台基础的沉降量应按恒载计算 其工后沉降量不应超过下表容许值 静定结构墩台基础工后沉降量 5 桥墩常见病害 1 墩身裂纹2 墩身保护层厚度不足3 赃污腐蚀4 雨水冲刷 承台外露 墩台裂纹墩身脏污 保护层厚度不足 露筋 雨水冲刷 承台外露 沉降观测标根据精测网的布设和施工测量的需要 在桥墩通用设计图中 一般都提前预埋测量观测标 其是精测网的组成部分 投入运营后还起到桥墩沉降观测的作用 沉降观测标 沉降观测标 沉降观测标缺失 三 支座 1 支座一般要求 1 桥梁支座宜采用盆式橡胶支座或钢支座 橡胶支座应水平设置 2 橡胶支座应水平设置 梁底至墩台顶面间的净高度不得小于30cm 3 横向宽度较大的梁 其支座部分必须能横向移动及转动 4 活动支座滚动 滑动 面应保持洁净滑润 保证梁跨自由伸缩 转动 固定支座应稳固可靠 5 支座预留锚栓孔必须填满捣实 6 支座设置应符合检查 维修和更换的要求 7 支承垫石到墩台边缘距离及垫石高度应考虑顶梁的空间 2 支座重点检查项目 1 有无钢件裂纹 脱焊 锈蚀 聚四氟乙烯板磨损 位移转角超限等情况 2 支座与梁身 支承垫石间是否密贴 3 支座防尘罩是否缺失 支座的橡胶密封件有无老化现象 4 支承垫石是否裂纹 破损 5 螺栓是否拧紧 有无剪断现象 6 防落梁装置不允许紧贴支承垫石 7 检查活动支座的相对位移值是否均匀 并记录支座的位移情况 检查支座高度变化情况 并做详细记录 应注意保护支座的调高预留孔 防止调高预留孔的损伤给支座调高带来的困难 支座的构造 支座水淹 锚栓锈蚀 支座临时联接未断开 防落梁装置 1 桥上线路 1 桥上轨道可根据具体情况采用有砟轨道或无砟轨道 有砟轨道轨下枕底道砟厚度不应小于0 35m 2 桥上应设置挡砟墙或防护墙 其高度采用与相邻轨道轨面等高 直线和曲线 曲线内侧和外侧可采用不同的高度 3 有砟轨道桥梁 直线上时线路中心线至挡砟墙内侧净距不应小于2 2m 曲线地段桥上建筑限界加宽按建筑限界加宽的要求办理 4 强风口地段应设置防风设施 5 线路中心线距接触网支柱内侧边缘最小距离不应小于3 Om 6 主梁翼缘悬臂板端部宜设遮板 7 桥面宽度应按照建筑限界 作业维修通道及电缆槽 接触网立柱构造宽度的要求计算确定 作业通道或栏杆在梁的活动端处均应断开 不得影响梁的伸缩 桥面宜采用整体结构 四 桥面 双线桥梁无砟桥面布置 设置维修作业通道 双线桥梁有砟桥面布置 设置维修作业通道 四 桥面 2 防水层桥面上铺设的防水层应密闭有效 表面平整光顺 清洁干燥 不得有渗水 脱皮 损伤 空鼓 松动 蜂窝麻面 浮土和油污 新旧防水层连接牢固 密贴 此外还应注意侧向挡块的周边和泄水孔周边的防水层是否失效 附防水层病害照片 防水层 施工中切除的防水层 防水层与防撞墙衔接不良 3 排水系统排水管需排水顺畅 管节之间应连接牢固 不得露水 检查时特别注意排水管的连接弯头处是否破损 堵塞 管口顶面不得高于桥面 出水端须伸出梁体长度保证排水不污染梁体 此外 排水坡度也要满足设计要求 1 梁部或墩台的表面形状应有利于排水 对于可能受雨淋或积水的水平面做成斜面 桥面上铺设的防水层应密闭有效 在桥梁纵向伸缩缝处应设防水伸缩缝 2 桥梁端部应采取有效防水构造措施 防止污水回流污染支座和梁端表面 排水管需排水顺畅 管节之间应连接牢固 不得露水 管口顶面不得高于桥面 出水端须伸出梁体长度保证排水不污染梁体 3 有砟轨道 CRTS 型双块式无砟轨道桥面应为两列排水方式 CRTS 型板式 CRTS 型板式无砟轨道桥面应为三列排水 4 主梁翼缘悬臂板端部应设钢筋混凝土遮板 防止雨水等流经梁体 遮板受损后可以局部更换 5 安装梁端止水带 集中排水示意图 排水管失效 尿梁 排水管破损 排水管损坏 4 其它 1 防撞墙混凝土强度需达到C40 防撞墙表面需平整 清洁 不得有掉块 露筋现象 及0 2mm以上裂纹 防撞墙每2m设10mm断缝 并以橡胶或弹性嵌缝胶填塞 防撞墙下端过水孔需畅通 并做防水处理 2 桥上设置的声屏障应有足够的高度 其底部与桥面结构之间不应留有缝隙 其纵向亦应连续设置不留缝隙 梁缝处的声屏障结构应能适应梁的伸缩变化 附防撞墙病害照片 防撞墙混凝土强度不足 凿除 桥头处遮板 5 桥面重点检查项目 1 桥面上铺设的防水层应密闭有效 检查表面是否平整光顺 清洁干燥 不得有渗水 脱皮 损伤 空鼓 松动 蜂窝麻面 浮土和油污 新旧防水层连接牢固 密贴 排水坡满足设计要求 此外还应注意侧向挡块的周边和泄水孔周边的防水层是否失效 无砟桥面检查防水层是否有破损和开裂 泄水孔是否堵塞 桥面是否积水等 并要检查轨道底座板和桥面接缝处 轨道支撑挡块和桥面接合处的状态 2 梁端止水带检查时应特别注意止水带是否脱落 破损 堵塞 失去防水作用 尤其是博格板下方 止水带的排水软管需排水顺畅 长度满足要求 排水管检查时特别注意排水管的连接弯头处是否破损 堵塞 止水带脱落 止水带脱落 止水带脱落 3 防撞墙检查防撞墙表面是否平整 清洁 不得有开裂掉块 露筋现象及0 2mm以上裂纹 4 栏杆检查栏杆安装是否牢固 扶手高度应保持一致 用10m线量矢度不得大于1mm 栏杆高度不得小于1 蔗板和栏杆是否端部挤死 5 遮板检查遮板位置准确 排列整齐 平顺 混凝土无掉块 露筋现象 裂缝宽度不大于0 2mm 6 声屏障检查声网状区分障底部与桥面结构之间上否有缝隙 其纵向亦应连续设置不留缝隙 遮板 4 桥面 7 人行道等附属设施 人行道板 电缆槽 接触网支柱基座 人行道板铺设整齐 齐全 稳固 无损坏 板间空隙均匀一致 电缆槽混凝土无掉块 露筋现象 槽内清洁无杂物 不得设置砂土等易堵塞排水孔的杂物 以利排水畅通 接触网支柱基座预埋螺栓位置准确 混凝土无掉块 露筋现象 人行道盖板损坏 铺设标准人行道板 五 框构及涵洞 1 涵身是否变形 裂损 露筋 接头是否错位 漏水 漏