重载铁路桥梁疲劳性能与强化技术

• 作 者: 余志武 宋力 李进洲 单智
• 机 构: 中南大学高速铁路建造技术国家工程实验室中南大学
• 出 处: 中国铁道学会重载铁路建设养护与装备安全研讨会
• 发表日期: 2015年9期
• 关键词: 桥梁工程 重载铁路 疲劳损伤 行车安全

与一般铁路桥梁相比，重载铁路桥梁所受的动载强度大，受载频率高，引起荷载效应大、材料应力幅大，导致结构的强度、刚度、稳定性等方面的安全储备下降，各种病害出现的几率加大、危害性加剧，加之环境的影响，桥梁的寿命大大缩短。课题组现场调查发现，随着铁路运输轴重的进一步加大和牵引质量的进一步提高，重载铁路桥梁的使用条件将更加恶化，桥梁结构的疲劳损伤累积与开裂问题将会非常突出。因此，在桥梁结构使用寿命周期内，长期的疲劳荷载作用对混凝土桥梁的损伤劣化作用不容忽视。
针对上述问题，本文选取32m预应力简支混凝土梁为研究对象，通过试验结果综合分析，阐述和揭示重载铁路桥梁疲劳损伤特性，进而分析提出高效、经济的桥梁强化技术。桥梁较为常用的纵向加固方法有加大截面法、粘贴钢板法、粘贴碳纤维布法及体外预应力法。重载运输条件下既有铁路桥梁强化技术需满施工方便不占道、现场湿作业少、对原结构损伤小、可承受大轴重长编组列车动力荷载与疲劳荷载的长期作用、经济快捷等要求。因此，传统的加固方法难以满足既有重载铁路桥梁强化要求。针对重载铁路桥梁的特点，课题组开发了三种强化技术，即辅助钢梁加固技术、自平衡体外预应力加固技术和钢-混凝土组合析架强化技术。
重载铁路桥梁疲劳性能和强化技术是既有线路施行扩能改造，安全运营的关键问题之一。本文结合课题组的试验研究成果，对32m普通高度预应力混凝土简支梁疲劳损伤特征参数(损伤开裂、疲劳寿命、剩余承载力等)进行了综合分析和阐述，为桥梁评估和强化提供了有力试验支撑，进而结合重载运输条件下铁路桥梁特点，开发了辅助钢梁法、自平衡体外预应力法和钢-混凝土组合析架法三种强化技术，通过理论计算分析、室内模型试验和现场试验验证了强化技术的有效性。为既有重载线路桥梁施行扩能改造提供很好的示范作用和技术支撑。