鐵路電氣化改造中上跨橋梁的頂升

孫 鍵

(武漢鐵路局，武漢 430063)

1 工程概況

鐵路以往修建的上跨橋梁，橋下凈空不足，滿足不了接觸網安全距離要求，必須對橋梁進行改造。以往的方案是將原有橋梁拆除，新建橋梁以滿足橋下凈空距離要求。在京九線(北京～九龍)電氣化改造項目中，將K1 039+630段公跨鐵立交橋原有的拆除重建方案改為橋梁頂升方案，在不影響既有鐵路運輸的情況下，將梁體抬高，簡化了施工過程，節約了大量工程投資。

2 總體方案

京九K1 039+630橋為公跨鐵立交橋，為河南省新縣至湖北省麻城之間縣級公路跨京九鐵路而設的立交橋，孔徑為13 m+16 m+13 m，現澆鋼筋混凝土板橋，U形橋臺。該橋于1993年建成通車，公路與鐵路斜交，斜交角為10.8°，路面寬為1.5 m+4.0 m+1.5 m，混凝土路面，如圖1。按照設計，為滿足接觸網架線需要，橋梁需要提升0.7 m。考慮到該橋狀況良好，選取該橋進行頂升加固施工。

圖1 全橋示意圖

2.1 頂升裝置的布置方案

經過初步檢算，全橋共需設置千斤頂36個。頂升過程中要求36個頂升點必須同步頂升，防止出現橋面開裂等病害。其技術指標見表1。

表1 液壓控制系統主要技術指標

橋臺布置方案，利用原橋臺臺帽作為頂升的反力基礎，用鋼托架法頂升梁體。在橋墩蓋梁側面通過植入錨固螺栓固定鋼牛腿，作為千斤頂的下部著力點。在梁底焊接鋼板，將千斤頂焊接在鋼板上進行頂升，如圖2。為保證橋梁在頂升過程中不出現縱橋向和橫橋向位移，需對T梁設置鋼限位架。

圖2 橋墩頂升布置方案

2.2 頂升系統的配置要求

頂升系統主要分三個部分，即監測系統、頂升系統和配載系統。

1)監測系統:頂升過程中，梁體縱向偏差、傾斜率、伸縮縫處的板梁間隙等會發生變化，須安裝精度為0.1 mm的位移傳感器，以測定橋梁頂升過程中的各項技術指標，精確控制頂升過程。橋梁結構變化值大于限制值時，應停止頂升作業并進行調整［2］。

2)頂升系統:梁體頂升的重點在于保持梁結構的完整性，防止由于頂升作用點的不同步而導致梁體扭曲，出現裂縫等病害。由高壓液壓千斤頂，按照梁的實際荷重，平穩地頂舉梁體，減少頂升過程中梁體受到的附加內應力。根據分布位置分成組，液壓千斤頂與位移傳感器組成位置閉環，以便控制頂升的位移和姿態，保證頂升過程的同步性。

3)配載系統:根據監測數據，適當調整橋梁荷載，以保證頂升過程中荷載的穩定。

3 結構檢算

3.1 恒載計算

長13 m梁參數:梁長13 m，梁寬6.8 m，梁高0.9 m，鋼筋混凝土密度2.6 t/m3。梁重為13×6.8×0.9×2.6=2 069 kN。

長16 m梁參數:梁長16 m，梁寬6.8 m，梁高1.0 m，鋼筋混凝土密度2.6 t/m3。梁重為16×6.8×1.0×2.6=2 829 kN。

橋面鋪裝重量計算參數:橋面寬7.0 m，鋪裝平均厚度0.096 m，橋長42 m，素混凝土密度2.5 t/m3。橋面鋪裝重量7.0×0.096×42×2.5=705.6 kN。

人行道構件按300 kN計算。

每片梁安裝千斤頂12個，將42 m橋面鋪裝和人行道構建重量按16 m換算后，單個頂升承受最大壓力P=［2 829+(705.6+300)×16/42］/12=268 kN，即單個牛腿實際所受剪力也為V=268 kN。

3.2 鋼牛腿的結構檢算

鋼牛腿使用M20螺栓，其受力如圖3所示，主要檢算抗剪和抗拉兩種外力。

圖3 鋼牛腿受力情況

3.3 抗剪驗算

根據《鋼結構設計規范》和8.8級M20螺栓結構強度［3］，可得=320 MPa和=400 MPa，單個螺栓的最大抗剪力=nvπd2/4。式中為螺栓的單位面積抗剪強度設計值為螺栓的單位面積抗拉強度設計值;d為螺栓直徑;nv為剪切面數量，取1.0。

安裝8條螺栓的鋼牛腿最大抗剪力為

可知，抗剪強度滿足要求。

3.4 抗拉驗算

同樣，按最不利偏載考慮單個螺栓受拉。

最不利情況下，單個螺栓最大拉力

可知，抗拉強度滿足要求。

3.5 組合荷載驗算(同時受剪、受拉)根據《鋼結構設計規范》，有

代入數值即得到

可知，組合荷載情況下受力滿足要求。

4 結語

施工時，通過三次頂升使梁體達到預定高度。采用400 mm×400 mm×15 mm專用鋼墊塊作為頂升過程的臨時支撐，鋼墊塊高度與千斤頂的行程相適應，鋼墊塊間用螺栓牢固連接。頂升完畢后，將橋臺、橋墩植入鋼筋，然后架設模板進行現澆加固處理，如圖4。

圖4 頂升后加固

由于采用橋梁頂升方案，避免了原拆除改建方案中的拆舊橋、架設便橋、建新橋等煩瑣工作，施工時不影響既有線鐵路行車，大大降低了施工復雜程度，節約工程投資130萬元。施工后橋梁使用情況良好，取得了非常好的經濟效益。

［1］李衛東，徐桃義，朱斌.漢水橋更換縱梁上蓋板大修設計——橫梁腹板的局部穩定設計［J］.鄭鐵工務通訊，2002(2):44-45.

［2］吳家麟.電測試技術［M］.北京:中國鐵道出版社，1994.

［3］吳雪寧，楊松.影響BV型系列橋梁振動檢測儀測量結果的幾個因素［J］.鐵道工務，2004(2):10-11.