現(xiàn)有鋼橋多為不同年代設(shè)計、采用不同鋼材和不同連接方法建造的橋梁，給鋼橋的維修管理帶來了一定的難度，甚至有些鋼橋已無當(dāng)時設(shè)計、施工的原始資料。另一方面，由于鋼材的高強(qiáng)度、高延性、易于通過加固恢復(fù)或提高其承載力，鋼橋往往不會被輕易報廢。所以，歸納總結(jié)鋼橋常見病害，研究其加固措施，對延長既有鋼橋壽命，提高橋梁的維修養(yǎng)護(hù)質(zhì)量具有重要的意義。
1 維護(hù)對策
建立橋梁檢測→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)。鋼橋的檢查分日常檢查、定期檢查、特殊檢查和檢定試驗4種。日常檢查主要通過日常巡視，采用目視法，對橋梁主體結(jié)構(gòu)和墩臺進(jìn)行檢查。定期檢查一般周期為4-5年，采用目視和簡單儀器對基礎(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、臺風(fēng)、地震、火災(zāi)等意外情況時，進(jìn)行特殊檢查。當(dāng)上述3項檢查結(jié)論認(rèn)為必要時，進(jìn)行靜力和動力檢定試驗，全面測試結(jié)構(gòu)機(jī)能(應(yīng)力和變形)和動力性能。
1．1 檢查項點(diǎn)
(1)涂膜劣化及腐蝕狀態(tài)。
(2)下承式橋梁建筑限界有無富裕量，特別是大型貨物通過時。
(3)列車通過時梁的振動狀態(tài)，在橋上感覺是否有異常振動和聲音。
(4)支座的異常及破損。
(5)鉚釘和螺栓的變化(松動、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。
1．2 鋼橋性能的測試及評定
(1)列車荷載測定 推算耐久性評定的荷載、推算換算撓度計算的軸重、計算現(xiàn)有承載力時的實(shí)測荷載。在鋼軌(枕木之間)軌腰上布置應(yīng)變計測軸重，在一定測定距離內(nèi)(貨車大于40m，客車大于60m)測試列車速度。根據(jù)實(shí)測的列車活載(軸重和軸距)，計算最大應(yīng)力(用實(shí)測斷面計算)，進(jìn)而用下式評定現(xiàn)有的應(yīng)力比：
式中，σm為維修容許應(yīng)力，σmax為由實(shí)測活載計算的最大應(yīng)力。
(2)主梁的承載力和耐久性 評定構(gòu)件的承載力、危險構(gòu)件細(xì)節(jié)的疲勞累積損傷度和剩余壽命。測定主梁(或主桁架)、橫梁和縱梁的最大應(yīng)力和撓度，被評定細(xì)節(jié)的應(yīng)力譜。用現(xiàn)有應(yīng)力比評定承載力：
式中：[σm]為維修容許應(yīng)力；σmax為列車以容許最大速度通過時的實(shí)測最大應(yīng)力。
采用專用程序統(tǒng)計被評定細(xì)節(jié)的應(yīng)力譜并計算疲勞累積損傷度，進(jìn)行耐久性評定：Dp≤ 1.0 (6)
式中：Dp為至今的疲勞累積損傷度。
由式(7)推算剩余疲勞壽命：Dk=1-Dp (7)
式中：Dk為將來的疲勞累積損傷度。
(3)主梁撓度 評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)。測定內(nèi)容為主梁跨中最大撓度，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。根據(jù)表1～3進(jìn)行列車走行性評定。
用相應(yīng)于設(shè)計撓度的現(xiàn)行狀態(tài)撓度進(jìn)行主梁剛度健全度評定：
換算撓度 
式中：fm為實(shí)測撓度；η為換算系數(shù)， η=Ms/M1。其中：Ms為設(shè)計荷載引起的彎矩；M1為特定列車下實(shí)際軸重引起的彎矩。
(4)主梁橫向變位及振動 評定列車走行安全性和乘員的舒適性。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，測定列車通過時的加速度，由加速度波形計算橫向振動頻率及振幅。根據(jù)式(9)對橫向振幅臨界值進(jìn)行評定。
式中：a為橫向振幅臨界值(半振幅)，cm；v為列車速度，m/s；L為主梁跨度,m；nh為橫向振動頻率，Hz。
(5)支座與梁、支座與墩臺之間的錯位變位 考察橋梁各構(gòu)件是否正常移動，測定列車通過時支座與主梁之間的縱向滑動變位、支座與墩臺之間的縱向錯位和橫向錯位。評定支座位置錯動，即支座與梁之間的位移實(shí)測值應(yīng)小于式(10)的計算值：
δ=1.5L/2+50mm (10)
式中：L為跨長，m。
評定支座的活動機(jī)能，通過支座與墩臺之間的錯位、支座前后與墩臺之間的垂直變位(傾斜)的實(shí)測值評定。
(6)測定主梁恒載狀態(tài) 根據(jù)梁在恒載時的固有頻率可推算恒載的大小和恒載撓度，維修時千斤頂?shù)捻斄?、梁的拱度等。用加速度儀于跨中測得梁的固有振動頻率，計算得到恒載的大小和恒載撓度。梁非加載時的固有振動頻率由列車通過后殘留的自由振動波形通過頻譜分析求得。由式(11)進(jìn)行恒載大小的估算：
式中：w為單位長度梁重；E為彈性模量；J為慣性矩；fn為n階固有振動頻率；n為振動階數(shù)；L為梁的跨長；g為重力加速度。
由式(12)估算恒載撓度：
式中：d為恒載引起的撓度；fn為n階固有振動頻率；n為振動階數(shù)。
2 修補(bǔ)和加固
2．1 補(bǔ)修設(shè)計的基本注意事項
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)計必須考慮結(jié)構(gòu)對象損傷的種類、損傷原因、損傷程度、施工方法和補(bǔ)修后的效果，難以用同樣的模式規(guī)定補(bǔ)修合計是否恰當(dāng)，但基本注意事項如下：① 強(qiáng)度是否滿足要求；② 是否帶來其他新的問題；③ 必須考慮施工方法；④ 是否經(jīng)濟(jì)；⑤ 補(bǔ)修后的美觀。
2．2 鋼橋的修補(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，更因為鋼材腐蝕將直接削弱構(gòu)件斷面，導(dǎo)致承載力降低，涂裝還會直接影響鋼橋的外觀。更換涂裝的壽命周期和涂裝設(shè)計根據(jù)環(huán)境、橋梁結(jié)構(gòu)及構(gòu)件、涂料及其配套體系、涂裝工藝和涂料價格確定。鐵路鋼橋涂膜最易劣化部位是橋面系機(jī)車通過的上方構(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，即熱噴鋅+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，宜整節(jié)點(diǎn)更換，不宜部分更換。
3 結(jié)語
鐵路鋼橋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，需要長期保持其機(jī)能。而橋梁經(jīng)過多年劣化必將逐步降低其性能，因此必須建立鐵路鋼橋檢測→診斷→修補(bǔ)加固的維護(hù)系統(tǒng)，對病害做到及時發(fā)現(xiàn)、跟蹤、整治。隨著橋梁建設(shè)技術(shù)的進(jìn)步，病害也會不斷“更新”，維護(hù)系統(tǒng)也必須與時俱進(jìn)提出新的對策，有針對性地進(jìn)行維修與加固，方能保證橋梁結(jié)構(gòu)的安全。
