高速铁路混凝土桥梁探讨

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1引言

由于国家经济高速发展，铁路工程建设规模和速度也在不断的扩大，铁路桥梁是高速铁路工程的重要组成部分，多样化桥梁结构逐步呈现在铁路桥梁中。高速铁路在投入运营之后，由于受设计、施工、载荷等多种条件影响，造成铁路桥梁结构发生变化及不同程度的问题，所以本文针对铁路桥梁结构的典型病害展开具体分析探讨，并提出有效的防治对策，从而确保桥梁结构的正常使用和安全运行。

2高速铁路混凝土桥梁典型病害

2.1桥梁结构性裂痕

桥梁结构性裂痕一是纵向贯穿于铁路桥梁混凝土的深层裂痕，出现在铁路双线或梁体侧面，甚至贯穿整个墩身。二是混凝土表面的裂痕，深度浅、长度不一，形状不规则，开裂后容易渗入积雪雨水，从而产生冻融膨胀应力，造成桥梁开裂发生脱落现象。三是梁腹板斜裂痕，出现在梁体的腹板中，这种裂痕可以使预应力混凝土的承载能力大大降低。产生这些裂痕的直接原因是负荷载重列车，使得结构承载力不够以及不合理的建筑构造引起的，还有就是地基基础不均匀沉降导致桥梁结构产生附加力超出混凝土桥梁结构抗拉强度而出现裂痕[1]。

2.2桥梁钢筋的腐蚀病害

高速铁路混凝土结构主要依附于钢筋承受能力，钢筋横截面较小，特别是预应力钢丝束，截面面积十分小，如果桥梁钢筋发生腐蚀现象，预应力钢束则极易被损坏，锈蚀严重就会降低钢筋结构的承载能力，对结构的安全性和可靠性产生不利影响。桥梁钢筋腐蚀属于电化学腐蚀过程，由于所处环境特点和混凝土的性质，钢筋在这种环境条件下发生化学反应，在表面产生一层氧化铁，然后接触混凝土碱性物质再次发生化学反应，即电化学腐蚀现象。随时间推移，沿着钢筋长度方向腐蚀面积会不断扩大，当钢筋腐蚀过程中膨胀应力超过桥梁结构抗拉能力就会产生裂痕，裂痕会使钢筋腐蚀加剧，导致结构安全性降低[2]。

2.3混凝土冻融病害

混凝土冻融破坏主要是混凝土中有很多的孔隙，水就可以很容易地进入空隙中，如果气温降低达到零下时，储存在混凝土中孔隙水会冻结成冰，体积增大变得膨胀，水的体积最大甚至是原来的几十倍体积，使得混凝土内部产生压力，然而温度发生变化上升孔隙中的冰融化，压力随之消失，如此反复经过多次冻融变化，就会不同程度的破坏混凝土结构，造成混凝土强度降低，混凝土表层产生裂痕、脱落。

2.4桥梁墩台基础病害

桥梁墩台基础在长时间运用过程中，不仅需要经受上部结构荷载外，还需承受外部环境如风力、水流压力、土壤侵蚀力等各种力作用。此外，由于受自然界各种因素的影响，以及铁路列车的日益重型化，桥梁墩台基础经常承受过强过重的负荷能力，桥梁墩台将会受到不同程度的损坏。

3高速铁路混凝土桥梁病害防治对策

高速铁路桥梁在后期投入运营中，由于受列车载荷以及环境条件等多种因素影响，铁路桥梁容易出现表面和结构性的病害。其中，剥落、露筋、钢筋锈蚀和桥梁梁体裂缝等是混凝土表层病害；结构性病害主要是对桥梁的安全使用造成严重影响。因此，对于混凝土桥梁表层病害和结构性病害，应该采取相应的防治对策。

3.1桥梁表层病害防治对策

桥梁表层病害主要是梁体、墩台裂缝等现象，由于在钢筋混凝土施工和后期运营过程中产生的裂纹，对于不同部位的裂缝就要采取不同材料和技术方法进行修补，对于露筋和表面脱落等现象，面积较小可以用环氧材料修复，面积较大严重时应用喷射高标号水泥浆来修复[3]。针对桥柱和桥体的纵、横梁的裂痕进行修复时，可以采取钢板粘贴加固法，修补的材料具有抗拉伸能力，应用树脂材料粘贴钢板和碳纤维等办法对其桥梁进行加固措施。

3.2钢筋腐蚀病害防治对策

因为铁路工程施工条件的不同以及在运行过程中维护欠缺等原因，桥梁很容易出现裂纹等现象，就会使得有害物质的进入，造成桥梁钢筋腐蚀。钢筋腐蚀程度小可在钢筋混凝土表面涂一层阻锈剂，使其渗入到混凝土中的钢筋表面，同时混凝土的透气性明显增大，使水分扩散，从起到保护钢筋作用，防止腐蚀；腐蚀现象较严重时，首先要去除松弛的混凝土，然后检查钢筋的锈蚀具体情况，腐蚀现象较重要把锈做去除处理，在原来钢筋体上进行绑焊处理。最后将混凝土填补，再在其表面喷涂一层阻锈剂。

3.3混凝土冻融病害防治对策

铁路混凝土桥梁受气温环境影响，使得侵蚀混凝土变得松动不密实，粘黏度造成损害、粘黏度降低，失去了原有的承载强度，应当选则适宜强度的混凝土或砂浆进行修补。解决这一病害的方法主要有两种，一是增强桥梁结构材料的防水性，二是提高混凝土的密度。可以利用灌浆嘴高压注浆法对结构混凝土进行填堵；对于贯通的毛细孔，可以将渗透结晶型材料灌入混凝土内部，与混凝土内部的化学物质发生系列反应，产生凝胶提高混凝土的密度，从而增强混凝土的强度、密实度和防侵蚀能力，防治混凝土冻融带来的病害。

3.4桥梁墩台基础病害防治对策

桥梁墩台基础位于桥梁的最下部，可能受到江河的冲刷、侵蚀或者由于列车荷载作用、地质条件不良以及自然环境条件等因素，使其桥梁墩台造成病害。实际施工中依据墩台基础所处地理环境、病害积累严重程度、结构等进行不同方法维修加固。基础加固是应用扩大基础加固法、增补桩基等对其进行有效加固，用支撑法处理墩台的滑移[3]。

4结语

高速铁路工程建设中出现多样化桥梁结构，为保障铁路工程安全运行，针对铁路混凝土桥梁建设中的典型病害，要从多角度对其预防，促进我国铁路工程稳步发展。

参考文献：

[1]申俊秀.高速铁路混凝土桥梁典型病害及防治对策[J].山西科技,2015(5):146~148.

[2]杨海魁.高速铁路混凝土桥梁典型病害及防治对策[J].科研,2015(37):189.

[3]崔玲芝.高速铁路混凝土梁桥典型病害仿真分析及对策研究[D].西南交通大学,2018.

作者:黑曹鹏 单位:中铁二十一局一公司