铁路桥梁预应力碳纤维板抗弯加固技术
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1.1 我国既有普速铁路桥梁概况[1—1]

截至2012年年底,我国全路标准轨距普速铁路共有桥梁48905座、1263804延长米;桥梁按结构类型可分为钢桥、混凝土桥和组合结构桥等,统计数量为钢桥1272座、111759延长米,混凝土桥47180座、3875202延长米,混合桥453座、276843延长米。全路桥梁统计情况见图1.1—1。

图1.1—1 我国既有普速铁路桥梁按结构类型统计

根据统计结果可知,我国既有普速铁路90%以上为混凝土桥;按梁部结构类型区分,混凝土桥分为钢筋混凝土梁桥、预应力混凝土梁桥和框构桥等类型桥梁。截至2012年年底,按孔数统计,全路共有混凝土桥193830孔,其中钢筋混凝土梁桥51922孔,占总孔数的26.8%;预应力混凝土梁桥111451孔,占总孔数的57.5%;其他类型结构桥梁30457孔,占全部孔数的15.7%。按跨度统计,钢筋混凝土梁桥中跨度小于10m的数量较多,占混凝土梁桥孔数的12.5%;预应力混凝土梁桥中跨度32.0m的数量较多,占混凝土梁桥孔数的28.4%;其他类型结构中框构桥较多,占混凝土梁桥孔数的11.6%。全路既有普速混凝土桥梁按结构类型及跨度统计情况见表1.1—1和图1.1—2和图1.1—3。

表1.1—1 我国既有普速铁路混凝土桥梁统计表

图1.1—2 我国既有普速铁路混凝土桥梁按结构类型统计

图1.1—3 我国既有普速铁路混凝土桥梁按跨度统计

我国既有铁路桥梁的建设年代跨越范围较大,设计、建设标准不统一,结构类型多样,不同桥梁的结构状态差异较大。

(1)从桥梁设计标准来看,我国既有铁路桥梁设计规范自1951年至2005年共进行过6次修订。桥梁设计活载在1975年之前为中—Z活载,其中常用跨度混凝土桥梁主要为中—22级,1975年及以后统一采用中—活载图式(见图1.1—4)。

图1.1—4 中—活载图式

(2)从桥梁设计情况来看,我国铁路桥梁大多采用标准设计,但不同时期桥梁的设计图号和结构型式较多。钢筋混凝土梁主要有专桥1009、1010、叁标桥1023、1024等设计图号,预应力混凝土梁主要有大138、大(65)138、叁标外桥006A、专桥2018、2019、2039、2051、2059、通桥2101、2201等设计图号。

(3)从桥梁运营状况来看,随着使用年限增长、货车轴重增大、运营速度提高和运量增加,部分桥梁出现了劣化现象逐渐严重的问题,主要包括双片式并置T梁横向刚度偏弱、桥墩横向刚度不足、支座螺栓剪断或横向限位能力差、部分石砌墩台整体性不良、结构混凝土劣化、防排水体系失效、结构物表面污染较严重等。

(4)我国既有线普通铁路主要运行C60级或C70级货运列车,实际运行货车的轴重一般为21~23t,少数主干货运线路实现重载化改造以后可以开行25t轴重的C80货运列车。从大秦、大包、包兰等既有铁路开行25t轴重C80重载列车后的运营情况来看,桥梁结构出现了小跨度桥梁承载能力不足、支座螺栓剪断、劣化加速、养护维修工作量增加等新问题。

(5)我国既有普速铁路重载化改造的长期发展目标为开行25~30t轴重列车。为实现这一重大突破,除了彻底整治既有混凝土桥梁的常见病害和提高双片并置梁的横向刚度以外,还必须解决以下关键技术问题:

①提高普通高度预应力混凝土梁的抗裂性能;

②提高超低高度预应力梁的刚度和强度;

③提高小跨度钢筋混凝土梁的抗疲劳性能;

④提高桥梁支座纵向承载力与变形适应性;

⑤提高桥梁墩台基础承载力和纵横向刚度。