鐵路橋梁橫向振幅超限維修加固技術(shù)研究

杜振軍

（神華準(zhǔn)格爾能源有限責(zé)任公司大準(zhǔn)鐵路公司，內(nèi)蒙古自治區(qū)準(zhǔn)格爾旗，010300）

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、貨運(yùn)列車的大幅度提速和載重進(jìn)一步加大，既有線鐵路舊橋已不能滿足鐵路安全運(yùn)營的要求，尤其是橋梁橫向振動(dòng)已經(jīng)不能滿足 《鐵路橋梁檢定規(guī)范》 （以下文中稱 《橋檢規(guī)》）的要求。本文主要介紹目前橋梁橫向振幅超標(biāo)或橋墩自振頻率超標(biāo)的維修加固技術(shù)，結(jié)合實(shí)踐和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)來評(píng)價(jià)加固方法或加固措施的有效性。

1 工程概況及病害

大準(zhǔn)鐵路下腦亥西溝大橋，橋全長157.18m，橋上線路為R=700的圓曲線，坡度-3.1‰及-4‰。該橋?yàn)?跨32m 預(yù)應(yīng)力混凝土T 粱，梁體曾進(jìn)行過橫向預(yù)應(yīng)力加固。1＃橋墩為等截面矩形墩，樁基礎(chǔ)，嵌巖樁；2＃橋墩為等截面矩形墩，橋墩基礎(chǔ)為擴(kuò)大基礎(chǔ)；3＃橋墩為等截面矩形墩，樁基礎(chǔ)，嵌巖樁。

根據(jù)鐵科院2010年5月提交的 《大準(zhǔn)線橋梁檢定及橋跨結(jié)構(gòu)橫向振幅檢測(cè)試驗(yàn)報(bào)告》，匯總關(guān)于大準(zhǔn)線西溝大橋的檢定結(jié)果 （主要病害）如下：

（1）運(yùn)營貨列重車作用下，第1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)孔梁跨中橫向振幅均不在 《橋檢規(guī)》貨列重車通常值 （V≤80km／h）的范圍內(nèi)，也不滿足 《橋檢規(guī)》跨中橫向振幅行車安全限值的要求。

（2）運(yùn)營貨列空車作用下，3號(hào)墩不在 《橋檢規(guī)》墩頂振幅通常值（V＞60km／h）范圍內(nèi)；運(yùn)營貨列重車作用下，1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)墩均不在 《橋檢規(guī)》墩頂橫向振幅通常值 （V＞60km／h）范圍內(nèi)；實(shí)測(cè)第1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)橋墩橫向自振頻率均不在《橋檢規(guī)》橋墩橫向自振頻率通常值范圍內(nèi)。

2 加固技術(shù)

全橋墩身用鋼筋混凝土進(jìn)行包箍成階梯型，提高其橫向剛度；

1～2號(hào)墩基礎(chǔ)包箍擴(kuò)大，3號(hào)墩基礎(chǔ)采用增補(bǔ)鋼筋混凝土鉆孔樁加強(qiáng)。

東溝大橋及西溝大橋施工流程：抗滑樁施工→梁體凍結(jié) （梁體縱向限位）→基礎(chǔ)開挖 （灌注樁施工）→鑿毛→植筋→綁扎鋼筋→立?！鷿仓炷痢鹉！B(yǎng)護(hù)→土方回填→搭設(shè)腳手架→柱子包箍加固 （工藝與基礎(chǔ)相同）。

東溝大橋加固布置圖見圖1。

1號(hào)橋墩的加固方案為：墩身分三節(jié)外包混凝土，每節(jié)高630cm，由下至上縱向外包混凝土厚度分別為45cm、30cm、15cm，橫向外包混凝土厚度分別為90cm、60cm、30cm，橋墩基礎(chǔ)抱箍法加固。

2號(hào)、3號(hào)墩的加固方案為：墩身分三節(jié)外包混凝土，每節(jié)高630cm，由下至上縱向外包混凝土厚度分別為45cm、30cm、15cm，橫向外包混凝土厚度分別為90cm、60cm、30cm，橋墩基礎(chǔ)抱箍法加固。

4 號(hào)橋墩的加固方案：墩身分兩節(jié)外包混凝土，每節(jié)高480cm，由下至上縱向外包混凝土厚度分別為30cm、15cm，橫向外包混凝土厚度為60cm、30cm，橋墩基礎(chǔ)采用增補(bǔ)樁基的方式進(jìn)行加固，樁徑為120cm，樁長為2500cm。

圖1 橋墩加固示意圖

3 既有線橋墩開挖加固安全保證措施

考慮到需要加固的橋墩本身橋墩橫向自振頻率超出規(guī)范，加固過程中又需要對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行開完，而既有線鐵路線運(yùn)營肩負(fù)每年的運(yùn)營量任務(wù)，不可以中斷或低速行駛。這種情況橋梁檢測(cè)報(bào)告和設(shè)計(jì)文件中提出了低速慢行加固產(chǎn)生矛盾，為此，我們提出了針對(duì)這種加固項(xiàng)目的臨時(shí)減震措施，確保既有線鐵路橋梁加固施工安全和運(yùn)營安全。具體臨時(shí)減震措施如下：

圖2 1號(hào)梁跨中橫向振幅對(duì)比

（1）伸縮縫凍結(jié)。多跨簡支梁的兩端連接起來，變?yōu)槎嗫邕B續(xù)梁，由靜定結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槌o定結(jié)構(gòu)，改變結(jié)構(gòu)的受力狀況，減少結(jié)構(gòu)整體振動(dòng)。同時(shí)兩端橋梁與橋臺(tái)連接，起到橋梁縱向限位的作用。

凍結(jié)方法：安排時(shí)間節(jié)點(diǎn) （利用天窗點(diǎn)）—道咋清理及拆除梁縫鋼板—安裝反力架鋼牛腿—道咋回填—安裝液壓閥 （保壓）。

（2）涂油。涂油的目的主要是減小車輪與鋼軌的摩擦主力，從而降低鋼軌磨損，延長鋼軌的使用壽命，尤其對(duì)曲線段鋼軌效果較好。

涂油的方法：在鋼軌內(nèi)側(cè)涂油，在鋼軌摩擦面接觸的地方充分油涂抹，涂抹區(qū)域?yàn)槭┕蛄旱娜珮蜻M(jìn)行涂抹；

涂油的原則：在對(duì)鋼軌內(nèi)側(cè)涂油后，車輪上爬的高度比不涂油時(shí)小，對(duì)于車輪的最大位移也減小，車輪對(duì)鋼軌的橫向作用力也減小。因此鋼軌內(nèi)側(cè)涂油后橋梁的最大橫向振動(dòng)幅值隨著車輪的最大橫向位移的減小而減小。

4 數(shù)據(jù)分析與對(duì)比

通過對(duì)橋梁采取臨時(shí)減震措施，并采用東方所DASP自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)橋墩和梁體跨中橫向振幅進(jìn)行監(jiān)測(cè)對(duì)比如圖2～圖10所示。

圖3 2號(hào)梁跨中橫向振幅對(duì)比

圖4 3號(hào)梁跨中橫向振幅對(duì)比

通過圖2～圖7的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知，伸縮縫凍結(jié)和鋼軌涂油對(duì)該橋橋墩和梁體跨中的橫向減震效果明顯，能夠較大程度地臨時(shí)減少橋梁橫向振幅，提高列車運(yùn)營安全儲(chǔ)備。

圖5 4號(hào)梁跨中橫向振幅對(duì)比

圖6 1號(hào)墩墩頂橫向振幅對(duì)比

圖7 2號(hào)墩墩頂橫向振幅對(duì)比

圖8 西溝大橋1號(hào)墩墩頂工況對(duì)比圖

圖9 西溝大橋2號(hào)墩墩頂工況對(duì)比圖

圖10 西溝大橋3號(hào)墩墩頂工況對(duì)比圖

通過對(duì)該橋加固前后橋墩的振動(dòng)實(shí)施監(jiān)測(cè)，并對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析如下：

通過圖8～圖10的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知，該橋橋墩加固前后振動(dòng)響應(yīng)變換明顯，加固效果良好，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，加固后橋墩振幅均低于 《鐵路橋梁檢定規(guī)范》中通常值，符合鐵路橋梁運(yùn)營管理要求。

5 結(jié)論

通過對(duì)大準(zhǔn)鐵路舊橋的加固實(shí)踐，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)大量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知，該套既有鐵路舊橋的加固方法和安全保證措施有效可行，加固效果較好，為今后鐵路橋梁加固技術(shù)的研究積累寶貴的實(shí)踐素材。

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