現(xiàn)有鋼橋多為不同年代設(shè)計(jì)、采用不同鋼材和不同連接方法建造的橋梁，給鋼橋的維修管理帶來(lái)了一定的難度，甚至有些鋼橋已無(wú)當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)、施工的原始資料。另一方面，由于鋼材的高強(qiáng)度、高延性、易于通過(guò)加固恢復(fù)或提高其承載力，鋼橋往往不會(huì)被輕易報(bào)廢。所以，歸納總結(jié)鋼橋常見(jiàn)病害，研究其加固措施，對(duì)延長(zhǎng)既有鋼橋壽命，提高橋梁的維修養(yǎng)護(hù)質(zhì)量具有重要的意義。
1 維護(hù)對(duì)策
建立橋梁檢測(cè)→診斷→修補(bǔ)加固的維護(hù)系統(tǒng)，是鋼橋維修管理的重要環(huán)節(jié)。鋼橋的檢查分日常檢查、定期檢查、特殊檢查和檢定試驗(yàn)4種。日常檢查主要通過(guò)日常巡視，采用目視法，對(duì)橋梁主體結(jié)構(gòu)和墩臺(tái)進(jìn)行檢查。定期檢查一般周期為4-5年，采用目視和簡(jiǎn)單儀器對(duì)基礎(chǔ)、支座、易發(fā)生劣化和損傷的部位進(jìn)行檢查。當(dāng)發(fā)生車輛船舶撞擊、臺(tái)風(fēng)、地震、火災(zāi)等意外情況時(shí)，進(jìn)行特殊檢查。當(dāng)上述3項(xiàng)檢查結(jié)論認(rèn)為必要時(shí)，進(jìn)行靜力和動(dòng)力檢定試驗(yàn)，全面測(cè)試結(jié)構(gòu)機(jī)能(應(yīng)力和變形)和動(dòng)力性能。
1．1 檢查項(xiàng)點(diǎn)
(1)涂膜劣化及腐蝕狀態(tài)。
(2)下承式橋梁建筑限界有無(wú)富裕量，特別是大型貨物通過(guò)時(shí)。
(3)列車通過(guò)時(shí)梁的振動(dòng)狀態(tài)，在橋上感覺(jué)是否有異常振動(dòng)和聲音。
(4)支座的異常及破損。
(5)鉚釘和螺栓的變化(松動(dòng)、斷裂和脫落)。
(6)焊縫和母材的變化(裂紋等)。
(7)排水設(shè)備的狀態(tài)。
(8)步行道及橋上附屬設(shè)施的變化。
(9)修補(bǔ)和加固處的再變化。
(10)火災(zāi)、撞擊和地震等引起的損傷。
1．2 鋼橋性能的測(cè)試及評(píng)定
(1)列車荷載測(cè)定 推算耐久性評(píng)定的荷載、推算換算撓度計(jì)算的軸重、計(jì)算現(xiàn)有承載力時(shí)的實(shí)測(cè)荷載。在鋼軌(枕木之間)軌腰上布置應(yīng)變計(jì)測(cè)軸重，在一定測(cè)定距離內(nèi)(貨車大于40m，客車大于60m)測(cè)試列車速度。根據(jù)實(shí)測(cè)的列車活載(軸重和軸距)，計(jì)算最大應(yīng)力(用實(shí)測(cè)斷面計(jì)算)，進(jìn)而用下式評(píng)定現(xiàn)有的應(yīng)力比：
式中，σm為維修容許應(yīng)力，σmax為由實(shí)測(cè)活載計(jì)算的最大應(yīng)力。
(2)主梁的承載力和耐久性 評(píng)定構(gòu)件的承載力、危險(xiǎn)構(gòu)件細(xì)節(jié)的疲勞累積損傷度和剩余壽命。測(cè)定主梁(或主桁架)、橫梁和縱梁的最大應(yīng)力和撓度，被評(píng)定細(xì)節(jié)的應(yīng)力譜。用現(xiàn)有應(yīng)力比評(píng)定承載力：
式中：[σm]為維修容許應(yīng)力；σmax為列車以容許最大速度通過(guò)時(shí)的實(shí)測(cè)最大應(yīng)力。
采用專用程序統(tǒng)計(jì)被評(píng)定細(xì)節(jié)的應(yīng)力譜并計(jì)算疲勞累積損傷度，進(jìn)行耐久性評(píng)定：Dp≤ 1.0 (6)
式中：Dp為至今的疲勞累積損傷度。
由式(7)推算剩余疲勞壽命：Dk=1-Dp (7)
式中：Dk為將來(lái)的疲勞累積損傷度。
(3)主梁撓度 評(píng)定列車走行安全性和乘員的舒適性，求算主梁健全性的剛度指標(biāo)。測(cè)定內(nèi)容為主梁跨中最大撓度，縱橫交點(diǎn)處最大撓度，斜梁的主梁端部左右鋼軌位置的撓度差。根據(jù)表1～3進(jìn)行列車走行性評(píng)定。
用相應(yīng)于設(shè)計(jì)撓度的現(xiàn)行狀態(tài)撓度進(jìn)行主梁剛度健全度評(píng)定：
換算撓度 
式中：fm為實(shí)測(cè)撓度；η為換算系數(shù)， η=Ms/M1。其中：Ms為設(shè)計(jì)荷載引起的彎矩；M1為特定列車下實(shí)際軸重引起的彎矩。
(4)主梁橫向變位及振動(dòng) 評(píng)定列車走行安全性和乘員的舒適性。在主梁或縱梁跨中下翼緣，垂直于橋軸的水平方向設(shè)置加速度儀，測(cè)定列車通過(guò)時(shí)的加速度，由加速度波形計(jì)算橫向振動(dòng)頻率及振幅。根據(jù)式(9)對(duì)橫向振幅臨界值進(jìn)行評(píng)定。
式中：a為橫向振幅臨界值(半振幅)，cm；v為列車速度，m/s；L為主梁跨度,m；nh為橫向振動(dòng)頻率，Hz。
(5)支座與梁、支座與墩臺(tái)之間的錯(cuò)位變位 考察橋梁各構(gòu)件是否正常移動(dòng)，測(cè)定列車通過(guò)時(shí)支座與主梁之間的縱向滑動(dòng)變位、支座與墩臺(tái)之間的縱向錯(cuò)位和橫向錯(cuò)位。評(píng)定支座位置錯(cuò)動(dòng)，即支座與梁之間的位移實(shí)測(cè)值應(yīng)小于式(10)的計(jì)算值：
δ=1.5L/2+50mm (10)
式中：L為跨長(zhǎng)，m。
評(píng)定支座的活動(dòng)機(jī)能，通過(guò)支座與墩臺(tái)之間的錯(cuò)位、支座前后與墩臺(tái)之間的垂直變位(傾斜)的實(shí)測(cè)值評(píng)定。
(6)測(cè)定主梁恒載狀態(tài) 根據(jù)梁在恒載時(shí)的固有頻率可推算恒載的大小和恒載撓度，維修時(shí)千斤頂?shù)捻斄?、梁的拱度等。用加速度儀于跨中測(cè)得梁的固有振動(dòng)頻率，計(jì)算得到恒載的大小和恒載撓度。梁非加載時(shí)的固有振動(dòng)頻率由列車通過(guò)后殘留的自由振動(dòng)波形通過(guò)頻譜分析求得。由式(11)進(jìn)行恒載大小的估算：
式中：w為單位長(zhǎng)度梁重；E為彈性模量；J為慣性矩；fn為n階固有振動(dòng)頻率；n為振動(dòng)階數(shù)；L為梁的跨長(zhǎng)；g為重力加速度。
由式(12)估算恒載撓度：
式中：d為恒載引起的撓度；fn為n階固有振動(dòng)頻率；n為振動(dòng)階數(shù)。
2 修補(bǔ)和加固
2．1 補(bǔ)修設(shè)計(jì)的基本注意事項(xiàng)
橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)病害并導(dǎo)致承載能力的降低，必須恢復(fù)其承載能力，要明確劃分修補(bǔ)和加固之間的界限是很難的。補(bǔ)修設(shè)計(jì)必須考慮結(jié)構(gòu)對(duì)象損傷的種類、損傷原因、損傷程度、施工方法和補(bǔ)修后的效果，難以用同樣的模式規(guī)定補(bǔ)修合計(jì)是否恰當(dāng)，但基本注意事項(xiàng)如下：① 強(qiáng)度是否滿足要求；② 是否帶來(lái)其他新的問(wèn)題；③ 必須考慮施工方法；④ 是否經(jīng)濟(jì)；⑤ 補(bǔ)修后的美觀。
2．2 鋼橋的修補(bǔ)及加固
(1)涂裝維修涂裝維修在鋼橋維修中占有重要地位，這一方面是由于涂裝費(fèi)用在鋼橋維修管理費(fèi)中占很大比例，更因?yàn)殇摬母g將直接削弱構(gòu)件斷面，導(dǎo)致承載力降低，涂裝還會(huì)直接影響鋼橋的外觀。更換涂裝的壽命周期和涂裝設(shè)計(jì)根據(jù)環(huán)境、橋梁結(jié)構(gòu)及構(gòu)件、涂料及其配套體系、涂裝工藝和涂料價(jià)格確定。鐵路鋼橋涂膜最易劣化部位是橋面系機(jī)車通過(guò)的上方構(gòu)件(尤其是縱梁上翼緣)、節(jié)點(diǎn)和支座處、板件棱角和螺栓處，這些部位的涂裝應(yīng)予特別關(guān)注，如縱梁上翼緣，因積水、受磨及化學(xué)腐蝕，應(yīng)采用超厚膜涂裝體系，即熱噴鋅+玻璃鱗片漆。
(2)補(bǔ)強(qiáng)及加固 通常有鋼材腐蝕補(bǔ)強(qiáng)、疲勞裂紋補(bǔ)強(qiáng)和提高承載力的加固。根據(jù)不同病害部位設(shè)計(jì)相應(yīng)補(bǔ)強(qiáng)方案。宜用高強(qiáng)度螺栓拼接加固，慎用現(xiàn)場(chǎng)焊接拼接、補(bǔ)焊加固。
(3)鉚釘和高強(qiáng)度螺栓脫落 在用高強(qiáng)度螺栓更換鉚釘時(shí)，宜整節(jié)點(diǎn)更換，不宜部分更換。
3 結(jié)語(yǔ)
鐵路鋼橋作為交通工程的重要組成部分，數(shù)量大，結(jié)構(gòu)規(guī)模大，改造周期長(zhǎng)，需要長(zhǎng)期保持其機(jī)能。而橋梁經(jīng)過(guò)多年劣化必將逐步降低其性能，因此必須建立鐵路鋼橋檢測(cè)→診斷→修補(bǔ)加固的維護(hù)系統(tǒng)，對(duì)病害做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)、跟蹤、整治。隨著橋梁建設(shè)技術(shù)的進(jìn)步，病害也會(huì)不斷“更新”，維護(hù)系統(tǒng)也必須與時(shí)俱進(jìn)提出新的對(duì)策，有針對(duì)性地進(jìn)行維修與加固，方能保證橋梁結(jié)構(gòu)的安全。
