高速鐵路混凝土橋梁探討

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1引言

由于國家經濟高速發展，鐵路工程建設規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高速鐵路混凝土橋梁典型病害

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，形狀不規則，開裂后容易滲入積雪雨水，從而產生凍融膨脹應力，造成橋梁開裂發生脫落現象。三是梁腹板斜裂痕，出現在梁體的腹板中，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生附加力超出混凝土橋梁結構抗拉強度而出現裂痕[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，如果橋梁鋼筋發生腐蝕現象，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，由于所處環境特點和混凝土的性質，鋼筋在這種環境條件下發生化學反應，在表面產生一層氧化鐵，然后接觸混凝土堿性物質再次發生化學反應，即電化學腐蝕現象。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，使得混凝土內部產生壓力，然而溫度發生變化上升孔隙中的冰融化，壓力隨之消失，如此反復經過多次凍融變化，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，不僅需要經受上部結構荷載外，還需承受外部環境如風力、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境條件等多種因素影響，鐵路橋梁容易出現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、墩臺裂縫等現象，由于在鋼筋混凝土施工和后期運營過程中產生的裂紋，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象，面積較小可以用環氧材料修復，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，橋梁很容易出現裂紋等現象，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部，與混凝土內部的化學物質發生系列反應，產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境條件等因素，使其橋梁墩臺造成病害。實際施工中依據墩臺基礎所處地理環境、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步發展。

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