客運專線橋梁調高支座新技術試驗性研究

李利方

(中鐵十八局武廣客運專線項目經理部,武漢 430205)

客運專線橋梁調高支座新技術試驗性研究

李利方

(中鐵十八局武廣客運專線項目經理部,武漢 430205)

針對最簡便、最實用的支座調高技術比較分析,采用可調高支座新技術來調整橋梁產生的工后沉降尤為重要。結合武廣鐵路客運專線 CKPZ-T調高支座實地實梁調高操作試驗,調高支座能快捷方便調整橋梁不均勻沉降量,確保線路平順性。并對調高支座填充材料提出研究方向。

客運專線橋梁;調高;支座;試驗

為了確保鐵路客運專線的列車安全性和旅客舒適性,要求軌道必須有較高的平順性,鐵路客運專線的軌道結構大量應用了無砟軌道技術,因此對橋梁基礎沉降控制提出了嚴格的要求。當前在鐵路客運專線橋梁所占比例較高,對于處于軟土地基和巖溶地區的橋梁,難免會產生不均勻沉降。一旦產生不均勻沉降,若不采取措施,橋梁上部結構扭曲,出現內力重分布,影響客運專線橋梁無砟軌道高平順性。目前軌道不平順的調整主要是依靠軌道扣件上留有一定的調整量,但其調高量有限,本文通過對橋梁調高支座新技術試驗性研究,可以看出采用可調高支座來調整橋梁產生的工后沉降快捷方便。

1 橋梁支座調高方式

目前國內外已采用的橋梁支座調高主要有：墊板調高、螺旋調高、楔塊調高、支座橡膠墊板中設置空腔填充彈性材料調高。目前從實用觀點出發,最簡便、最實用的支座調高技術主要有：墊板調高、支座橡膠墊板中設置空腔填充彈性材料調高。

1.1 墊板調高橋梁支座

具體操作方法是在要進行支座調高時,先用千斤頂把梁頂起,然后換上所需高度的墊板以實現支座調高。

1.2 支座橡膠墊板中設置空腔填充彈性材料調高

在盆式橡膠支座橡膠墊板中設置空腔,用高壓泵向空腔壓液態介質材料,利用液態介質材料可“液固”轉化彈性材料的原理,使支座上部結構升高的一項新技術。

2 支座調高技術的比選

2.1 墊板調高技術

優點：構造最簡單,只要增加鋼墊板,鋼墊板厚度可以根據需要確定。

缺點：需要千斤頂把梁頂起,施工安全等保證措施較為困難,不能實現無級調高。

2.2 填充彈性材料調高技術

填充彈性材料調高技術優點如下。

(1)支座構造簡單

這種支座不改變盆式橡膠支座的平面尺寸,在制造支座時,只需將盆環高度比普通支座高出最大調高量的值,在其盆環的側面留有灌注孔,支座需要調高時通過預留灌注孔注入填充介質材料,如需多次調高,可設置多處灌注孔。

(2)實現支座無級調高功能

采用注入液態填充材料到支座盆腔底部使支座升高,調高過程緩慢而均勻,可實現無級調高功能。

(3)持荷調高功能

可直接向盆腔底部壓注液態填充材料進行調高,無需將梁體抬起后再調整。調高時允許橋上設置限速等措施,實現了持荷調高。

(4)動態測量調高尺寸

在進行緩慢均勻支座調高過程中,通過精密高度測量儀器(圖1),對調整高度可以實時測控,達到動態測量調整高度的目的。

圖1 精密高度測量儀器安裝

(5)施工方便

缺點：調高支座盆環略有加高,以備橡膠支座抬起后,使盆環接觸應力滿足規范要求。

3 填充材料選用原則

調高支座是利用在盆式橡膠支座橡膠墊板中設置空腔,用高壓泵向空腔壓液態介質材料,利用液態介質材料可“液固”轉化彈性材料的原理,使支座上部結構升高的新型支座。填充材料選用原則如下。

(1)液固轉化功能：調高支座核心就填充材料要具有液固轉化功能,填充材料在加工前為黏性液體材料,其液體可在室溫下固化成型。

(2)填充材料固化成型后材料在高硬度條件下仍然保持較高的彈性、且有優良的耐性,良好的機械強度、耐油、耐低溫、耐老化等性能。

(3)填充材料化學性能穩定,不能與支座鋼盆和承壓橡膠發生化學反應,并且填充材料固化后,不能與支座鋼盆發生粘接,從而確保不會給支座高度的二次調整造成困難。

目前選用填充材料有聚氨酯橡膠(CPU)和樹脂類等材料。

4 工程實例

根據鐵道部《關于認真做好客運專線橋梁支座調高試驗工作的通知》(工管技[2008]73號)要求,武廣公司組織支座生產廠家和中鐵三局技術人員在衡陽中鐵三局柏樹梁場進行了 CKPZ-T調高支座實地實梁調高操作試驗。

4.1 CKPZ-T調高支座實地實梁調高試驗內容

將一孔調高支座預先安裝到常用 900 t預制的箱梁,任意選定一端兩個調高支座。用高壓泵將進行調高用的樹脂材料注射進支座底盆內,注射完成后,等待樹脂材料固化,2 h后,現場拆開支座,檢查樹脂材料固化情況,檢查支座各部件是否有損傷,裂紋,對整個調高操作過程進行拍照,并記錄樹脂固化過程中,支座高度的變化情況。之后,再將調高后的支座運回試驗室,按鐵標《TB/T2331—2004》進行支座常規性能試驗,出具試驗報告。

4.2 CKPZ-T調高支座實地實梁調高過程

(1)選定一孔預埋了通橋(2007)8360”要求的梁底預埋鋼板的 32m簡支梁,在其底部裝上 CKPZ-T型調高支座(支座上下安裝尺寸滿足“通橋(2007)8360”中 PZ—6000型支座要求,帶支座下錨碇板,不帶支座下鋼棒),清除停梁臺上的雜物,因停梁墊石表面較粗糙,在支座位置放置數塊板式橡膠支座(或鋼板),以保證支座就位后,支座不產生較大轉角,且梁底水平。

where Jpis the rotational inertia of the hydraulic pump.

(2)檢查支座安裝就位情況,如支座受力均勻,無異常,則拆除 4個支座上的臨時固定板。

(3)選定一端停梁臺上的兩個支座,準備注射設備、注射材料(根據支座調高 20mm配置完成)、清洗劑、高壓管、活動扳手、電源插線板、密封膠帶等物品。

(4)在兩個支座的合適位置(梁底預埋鋼板或支座上板)安好數顯百分表,并調零。

(5)操作人員連接好高壓注射泵和高壓管,將注射材料(樹脂類材料)倒入容器內攪伴均勻后,倒入高壓泵的料桶中,啟動高壓泵將高壓管內的空氣排盡。

(6)操作人員旋出支座注射孔處的內六角螺釘,連接高壓管,同時啟動高壓泵,兩個支座同步升高,觀察數顯百分表數據,及時記錄數據。

(7)由協調人員調整兩個支座上升的速度,保證兩個支座上升的高度差在 0.5mm之內。如觀察到料筒內樹脂材料快注射盡時,操作人員應注意及時添加樹脂材料。

(8)當兩個支座高度上升到 20.20mm時,切斷高壓泵電源,關閉高壓閥,拆下高壓管于閥門的連接端,迅速在高壓泵料桶中倒入適量清洗劑,啟動高壓泵,反復清洗兩次,直到高壓泵清洗干凈后,拆卸高壓泵,放入工具箱,清理現場。

(9)等待樹脂材料在支座內固化,每隔 1 h記錄 1次數顯百分表的讀數,直到百分表讀數穩定后,表明樹脂材料已完全固化,再移除百分表,現場拆卸支座,拍照記錄支座內部情況。

整個測試操作過程清晰,設備工作正常,注射過程中,樹脂材料未從支座底盆內溢出。試驗用支座無異常情況,達到試驗預定目標。

4.3 測試情況

(1)支座試驗百分表讀數記錄如表1所示。

因當時氣溫較低,樹脂材料黏度大,導致整個注射時間以及固化時間超出了預期 2 h的固化時間。6 h后樹脂材料完全固化。

表1 縱向型和多向型支座數顯百分表數據

(2)支座現場拆開后照片

待樹脂材料完全固化后,現場拆開支座,檢查支座內部情況,如圖2所示。

圖2 支座內部檢查

4.4 調高操作后對支座進行的常規性能試驗

調高操作后,支座再按鐵標《TB/T2331—2004》進行豎向承載試驗和壓轉試驗,以及水平摩擦測試,支座調高結果滿足《TB/T2331—2004》標準要求。CKPZT調高支座的調高試測達到設計要求。

5 結語

調高支座能夠快捷方便有效解決不均勻沉降造成線路不平順問題,多了一種保證軌道平順的調整措施,特別適應于處于軟土地基和巖溶地區易產生不均勻沉降地段的橋梁。在不均勻沉降量超過扣件調整量后,才可以進行支座調高,支座調高要結合無砟軌道調整量進行統籌考慮。調高支座填充材料固化時間受氣溫的影響較大,應開發出適應不同氣溫條件下填充材料,滿足調高支座快速施工要求。

[1]鐵道部科學技術司.客運專線橋梁盆式橡膠支座暫行技術條件[S].北京：中國鐵道出版社,2005.

[2]張士臣.調高支座在客運專線橋梁上應用的研究[J].鐵道工程學報,2004(S1).

U238;U 443.36

A

1004-2954(2010)01-0105-02

2009-12-10

李利方(1976—),男,工程師,2000年畢業于西南交通大學土木工程專業。