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)。
?。ㄒ唬╀摌虻臋z查
分日常檢查、定期檢查(詳細(xì)檢查)、特殊檢查和檢定試驗(yàn)四種。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)等意外情況是,進(jìn)行特殊檢查。當(dāng)上述三項(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、檢查項(xiàng)點(diǎn)
①涂膜劣化及腐蝕狀態(tài);
②建筑界限。指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。
2、鋼橋性能的測(cè)試及評(píng)定
進(jìn)行檢定試驗(yàn)時(shí),需要測(cè)定的主要內(nèi)容:
?。?/span>1)列車荷載測(cè)定
①目的: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;
②測(cè)定內(nèi)容: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
③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:
?。?/span>2)主梁的承載力和耐久性
①目的:評(píng)定構(gòu)件的承載力,評(píng)定危險(xiǎn)構(gòu)件細(xì)節(jié)的疲勞累積損傷度和剩余壽命;
②測(cè)定內(nèi)容: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;
③用現(xiàn)有應(yīng)力比評(píng)定承載力:
④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:
(3)主梁撓度
①目的: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);
②測(cè)定內(nèi)容: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;
③根據(jù)表1~表3進(jìn)行列車走行性評(píng)定。
①目的:評(píng)定列車走行安全性和乘員的舒適性;
②測(cè)定內(nèi)容: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;
③根據(jù)式(10)對(duì)橫向振幅臨界值進(jìn)行評(píng)定。
?。?/span>5)支座與梁、支座與墩臺(tái)之間的錯(cuò)位變位
①目的:考察橋梁各構(gòu)件是否正常移動(dòng);
②測(cè)定內(nèi)容:列車通過(guò)時(shí),測(cè)試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;
③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(11)式的計(jì)算值:
式中: -跨長(zhǎng)(m)。
④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。
?。?/span>6)測(cè)定主梁恒載狀態(tài)
①目的:測(cè)定梁在恒載時(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Α⒘旱墓岸鹊龋?/span>
②測(cè)定內(nèi)容: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;
③由(12)式進(jìn)行恒載大小的估算:
四、修補(bǔ)和加固
?。ㄒ唬┭a(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,難以用同意的模式規(guī)定補(bǔ)修合計(jì)是否恰當(dāng),但基本注意事項(xiàng)如下:
①注意強(qiáng)度是否滿足要求。由于局部補(bǔ)強(qiáng),使原結(jié)構(gòu)體系、應(yīng)力分布和應(yīng)力傳遞途徑發(fā)生變化,在計(jì)算上往往要從不同角度進(jìn)行分析;
②注意是否帶來(lái)其它新的問(wèn)題。如更換局部構(gòu)件,應(yīng)考慮影響范圍。局部加固將使重量增加,注意對(duì)下部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和對(duì)其它構(gòu)件的影響,以及是否造成應(yīng)力集中等;
③設(shè)計(jì)必須考慮施工方法。不中斷交通進(jìn)行補(bǔ)修作業(yè)時(shí),需要在交通荷載作用下和振動(dòng)狀態(tài)下施工,設(shè)計(jì)時(shí)需進(jìn)行充分的研究,如鋼材現(xiàn)場(chǎng)焊接、構(gòu)件切割等施工質(zhì)量問(wèn)題。此外,由于作業(yè)空間和作業(yè)時(shí)間制約,作業(yè)方式、加固構(gòu)件大小等問(wèn)題均需研究;
④注意是否經(jīng)濟(jì);
⑤注意補(bǔ)修后的美觀。
?。ǘ╀摌虻男扪a(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,涂裝還是鋼橋影響外觀的著裝。
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: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)全部更換,不宜部分更換。
五、結(jié)語(yǔ)
橋梁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。因此必須建立健全橋梁維修管理系統(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,常見(jiàn)病害也會(huì)不斷“更新”,這將是一門(mén)不斷發(fā)展的學(xué)科,隨著經(jīng)驗(yàn)的積累和加固技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展著。