【摘要】：隨著橋梁服役時間的延長,在荷載以及外界環(huán)境的多重作用下,鐵路π形截面鋼筋混凝土梁面臨著混凝土材料老化、鋼筋銹蝕、結(jié)構(gòu)抗力退化等諸多問題。開展病害狀態(tài)下的梁體承載力、剛度情況研究以及探討符合鐵路運(yùn)營特點(diǎn)的修復(fù)方法,是一項(xiàng)亟待解決的問題。由于鐵路π形梁局部構(gòu)造特點(diǎn),使其所處的外部環(huán)境對結(jié)構(gòu)耐久性有著重要影響。本文以西北鐵路所轄線路范圍內(nèi)的鋼筋混凝土π形截面梁為研究對象,以橋梁所處的干濕交替局部環(huán)境為主線,考慮由于干濕交替環(huán)境造成的鋼筋銹蝕、混凝土脫落病害對梁體局部構(gòu)件承載力的影響,以及梁底出現(xiàn)鋼筋混凝土粘結(jié)失效病害時對結(jié)構(gòu)抗彎承載力及抗彎剛度的影響,并對開行重載列車的可行性進(jìn)行了探討;最后結(jié)合鐵路運(yùn)營特點(diǎn)提出了鐵路橋梁混凝土脫落病害的修復(fù)方法。本文具體研究內(nèi)容如下:(1)通過對西北鐵路所轄線內(nèi)橋梁檢查,總結(jié)了鐵路π形截面梁的常見病害情況,并對病害成因進(jìn)行了分析,重點(diǎn)對干濕交替環(huán)境下鋼筋銹蝕機(jī)理進(jìn)行了分析,利用鋼筋銹蝕速率檢測儀對處在干燥環(huán)境以及干濕交替環(huán)境下的橋梁步行板進(jìn)行了銹蝕速率檢測,通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)一步驗(yàn)證了干濕交替環(huán)境對混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)鋼筋銹蝕的加速作用。(2)依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范,對易于遭受干濕交替影響的π形截面梁外懸臂板、外擋碴墻的承載力情況、以及通行重載列車的可行性進(jìn)行了分析;并對出現(xiàn)混凝土脫落病害時外懸臂板、外擋碴墻的承載力情況進(jìn)行了承載力驗(yàn)算;最后結(jié)合已有的計(jì)算結(jié)果,對出現(xiàn)混凝土脫落病害的整梁進(jìn)行了承載力及剛度分析。(3)結(jié)合鐵路π形截面梁多層配筋特點(diǎn)及病害特征,制作了相應(yīng)的試驗(yàn)梁模型,即受拉鋼筋采用上下兩層配筋,考慮第一層受拉鋼筋出現(xiàn)局部粘結(jié)失效情況時對結(jié)構(gòu)承載力及剛度的影響,并結(jié)合有限元數(shù)值模擬的方法,研究了不同粘結(jié)失效長度、不同粘結(jié)失效位置對結(jié)構(gòu)抗彎性能的影響。(4)結(jié)合鐵路橋梁運(yùn)營特點(diǎn),提出了利用環(huán)氧樹脂混凝土進(jìn)行橋梁修復(fù)的方法,并在此基礎(chǔ)上提出了修復(fù)時增加鋼板做模板、梁底增設(shè)鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化的修復(fù)加固方法;最后利用試驗(yàn)對修復(fù)效果進(jìn)行了進(jìn)一步研究驗(yàn)證。
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U445.7
【圖文】：

鐵路交通在交通運(yùn)輸領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用，在國民經(jīng)濟(jì)、軍事政治中占有極重要的地位。鐵路橋梁作為鐵路線路上的重要結(jié)構(gòu)物被認(rèn)為是鐵路交通的咽，也是鐵路建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)所在。新中國成立后的第一個五年計(jì)劃期間，鐵路梁建設(shè)得到了迅猛發(fā)展，其中鋼筋混凝土橋梁和預(yù)應(yīng)力混凝土梁占有較大比重。在鐵路橋梁建設(shè)中，中、小型橋梁占比較大，占整個線路橋梁總數(shù)的 80~90%，在中小跨度鐵路混凝土梁橋中，最常用的是簡支梁橋。簡支梁橋易于設(shè)計(jì)成系化和標(biāo)準(zhǔn)化，有利于組織大規(guī)模預(yù)制生產(chǎn)，并利用起重設(shè)備裝配[1]。1951 年我編制出了第一套跨度 8~16m 的普通鋼筋混凝土的標(biāo)準(zhǔn)圖[2]。對于跨度大于 8m 的鋼筋混凝土梁，為了減少材料和減輕梁重，便于架設(shè)和輸，一般采用肋式截面。我國鐵路鋼筋混凝土簡支肋梁橋的截面形式主要有 T截面、π型截面和工字型截面。對于鐵路混凝土簡支梁橋，跨度 5.5~16m 的為π截面梁，跨度 8~20m 的為 T 形截面梁。π形梁每片有兩個肋，兩肋之間設(shè)有橫板以保證梁體的整體穩(wěn)定性，所以在運(yùn)輸中無需再增加臨時支撐[1]。安裝就位，兩片梁間無需連接即可鋪軌通車，加快了架橋速度，這是其主要的優(yōu)點(diǎn)。

鐵路交通在交通運(yùn)輸領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用，在國民經(jīng)濟(jì)、軍事政治中占有極重要的地位。鐵路橋梁作為鐵路線路上的重要結(jié)構(gòu)物被認(rèn)為是鐵路交通的咽，也是鐵路建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)所在。新中國成立后的第一個五年計(jì)劃期間，鐵路梁建設(shè)得到了迅猛發(fā)展，其中鋼筋混凝土橋梁和預(yù)應(yīng)力混凝土梁占有較大比重。在鐵路橋梁建設(shè)中，中、小型橋梁占比較大，占整個線路橋梁總數(shù)的 80~90%，在中小跨度鐵路混凝土梁橋中，最常用的是簡支梁橋。簡支梁橋易于設(shè)計(jì)成系化和標(biāo)準(zhǔn)化，有利于組織大規(guī)模預(yù)制生產(chǎn)，并利用起重設(shè)備裝配[1]。1951 年我編制出了第一套跨度 8~16m 的普通鋼筋混凝土的標(biāo)準(zhǔn)圖[2]。對于跨度大于 8m 的鋼筋混凝土梁，為了減少材料和減輕梁重，便于架設(shè)和輸，一般采用肋式截面。我國鐵路鋼筋混凝土簡支肋梁橋的截面形式主要有 T截面、π型截面和工字型截面。對于鐵路混凝土簡支梁橋，跨度 5.5~16m 的為π截面梁，跨度 8~20m 的為 T 形截面梁。π形梁每片有兩個肋，兩肋之間設(shè)有橫板以保證梁體的整體穩(wěn)定性，所以在運(yùn)輸中無需再增加臨時支撐[1]。安裝就位，兩片梁間無需連接即可鋪軌通車，加快了架橋速度，這是其主要的優(yōu)點(diǎn)。

展橋梁病害檢查、并對病害成因進(jìn)行分析是橋梁維修加固的基礎(chǔ)性工作。本章內(nèi)容根據(jù)西北某鐵路局 2018 年橋隧檢查情況，總結(jié)了其所轄沿線范圍的鐵路π形梁病害特點(diǎn)，并對病害成因進(jìn)行了分析。結(jié)合橋涵所處環(huán)境特點(diǎn)，析了干濕交替局部環(huán)境對鋼筋銹蝕的影響，并利用檢測儀器對不同環(huán)境下的橋人行道步行板的銹蝕速率進(jìn)行了檢測，通過數(shù)據(jù)分析確定了干濕交替環(huán)境對鋼銹蝕的加速影響。2 常見病害情況2.1 鋼筋銹蝕鋼筋銹蝕是影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要病害，在進(jìn)行橋梁檢查過程，發(fā)現(xiàn)很多已經(jīng)裸露、蝕銹較為嚴(yán)重的鋼筋。這些銹蝕較為嚴(yán)重的部位，主要生在泄水管附近以及其他容易被雨水影響到的位置。在隴海線梁體檢查時發(fā)現(xiàn)，某 3-16m π形梁翼緣板、內(nèi)懸臂板混凝土剝落嚴(yán)，鋼筋外露，并且銹蝕嚴(yán)重，見圖 2.1~圖 2.2。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2793839