中国铁路在早期建设发展过程中,部分地区为满足桥下净空,为适应平原等多种目的,采用了大量低高度板梁的设计,这种设计有效的降低腹板厚度,但却不可避免的降低了桥梁的竖向刚度。早期修建的低高度板梁桥服役至今已有五六十年的使用寿命,在西北地区恶劣的气候因素影响下,桥梁上部悬臂板长期处于冻融循环的状态,桥梁上翼缘板下部逐渐出现钢筋锈蚀、混凝土剥落等现象。近几年来,铁路列车不断提速,列车轴重逐年增加,在铁路列车活载的反复作用下,由于低高度板梁本身设计上存在刚度较低、挠度较大,早期修建过程中混凝土强度较低等问题,在梁体出现一定程度的劣化后,低高度板梁逐渐出现梁底跨中横向裂纹,并逐步延伸至腹板的结构性开裂,对铁路行车安全造成极大的隐患。为此,本文针对目前低高度板梁存在的耐久性问题进行病害调查,结合西北地区大气环境条件的影响,分析破坏机理,对于铁路桥梁局部构件的破坏,提出合理有效的维修方法和加固方法已成为一项亟待解决的工作。本文依托科研项目《肋板式病害桥梁评估与维护技术研究》,对西北地区部分低高度板梁进行现场调查,并结合气候环境特点分析自然环境冻融对混凝土性能的影响,通过有限元计算软件提出悬臂板维修界限,针对挠度过大的低高度板梁提出新的加固方法,研究主要内容如下:(1)根据我国西北寒冷地区具有代表性的城市兰州市为例,统计出兰州市不同温度范围的冻融循环次数。再结合以往冻融循环的理论成果,根据冻融对混凝土的损伤机理,分析不同温度范围的冻融循环次数与标准快速冻融试验冻融次数间的关系,得出,在自然冻融状态下,平均每年兰州地区冻融循环对混凝土损伤程度所能达到的标准快速冻融循环次数。并通过混凝土自然暴露冻融试验,对比自然冻融与实验室快速冻融试验对混凝土冻融损伤的差别。(2)依据大量学者对冻融损伤研究的基础,理论分析低高度板梁桥面悬臂板承载能力储备,有限元分析冻融环境下桥面悬臂板劣化后的界面损失状态,对悬臂板维修提出安全的维修界限。(3)以新旧混凝土界面粘结机理分析为基础,通过制作Z字形混凝土试件,考虑不同的界面植筋修复对结合面抗剪承载力的影响。为以后混凝土界面修复设计提供更好的参数取值,达到最佳的维修效果。(4)对某3-8m低高度板梁进行病害调查,现场挠度测试,并理论分析承载能力及挠度储备。针对竖向挠度过大、刚度不足的问题,进行加固方案讨论,对比分析不同加固方案的优缺点,提出各种加固方案的适用性。并根据现场调查情况,提出竖向钢支撑加固方法。(5)通过数值模拟分析了劣化梁体竖向挠度,再针对不同加固方法进行有限元模拟,对比分析各加固方法的加固效果,为低高度板梁桥加固方案的选择提供理论依据。