淮河老橋下承式鋼板梁承載力不足的加固處理

謝 寶 上海鐵路局蚌埠工務(wù)段

隨著鐵路列車速度的不斷提高,既有線鋼梁橋橫向剛度不足、橫向振幅超限的問題常有發(fā)生,經(jīng)過檢定，鋼梁承載能力不能滿足標(biāo)準(zhǔn)活載的要求時(shí)應(yīng)進(jìn)行加固，特別是不能滿足現(xiàn)行的活載要求時(shí)，應(yīng)當(dāng)立即加固。

京滬線上行2157A橋中心里程為K965+264，在曹老集——蚌埠間，建成于1950年，為滿足京滬線蚌埠淮河特大橋旅客列車速度160 km/h、貨物列車速度80 km/h（轉(zhuǎn)8A貨車）的技術(shù)要求，急需提高橋梁橫向抗彎強(qiáng)度，為此對(duì)該橋第20孔、21孔跨度分別為31.5 m、31.2 m的英制下承鋼板梁進(jìn)行加固，主要措施是將下平縱聯(lián)斜桿兩鉚接的角鋼改成上下板分別寬180 mm、160 mm，高180 mm的工字鋼，以提高其橫向剛度，保證行車安全。

1 加工桿件及更換桿件方法的選定

1.1 鋼粱下平縱聯(lián)桿件以及節(jié)點(diǎn)板放樣方案比較（見表1）

表1 平縱聯(lián)桿件以及節(jié)點(diǎn)板放樣方案比較表

1.2 天窗點(diǎn)內(nèi)更換桿件作業(yè)方案比較（見表2）

表2 更換桿件作業(yè)方案比較表

1.3 選定最佳施工方法

根據(jù)上述方案比較選定如下施工方法。

1.3.1 鋼粱下平縱聯(lián)桿件以及節(jié)點(diǎn)板放樣方案

利用設(shè)計(jì)圖紙放樣，安裝節(jié)點(diǎn)時(shí)，利用割槍對(duì)存在的誤差處所進(jìn)行校正處理。

1.3.2 天窗點(diǎn)內(nèi)更換桿件作業(yè)方案

在點(diǎn)內(nèi)將三個(gè)H型鋼分別吊裝，四端先于節(jié)點(diǎn)板拼裝，再進(jìn)行中間連接板的拼裝，如有眼孔尺寸誤差，再用過沖校正。

2 鋼梁加固措施

2.1 下平聯(lián)節(jié)點(diǎn)板的改造

（1）由于抽換原節(jié)點(diǎn)板十分困難，故本次采用對(duì)原節(jié)點(diǎn)板進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)的處理。

（2）利用天窗點(diǎn)逐個(gè)將加固相關(guān)的既有鉚釘抽換成M22精制螺栓過渡。舊鉚釘孔需拓為直徑為24 mm螺栓孔。

（3）在原節(jié)點(diǎn)板上增加一塊節(jié)點(diǎn)板，新節(jié)點(diǎn)板與舊節(jié)點(diǎn)板、斜桿、主梁下翼緣角鋼之間的空隙以填板填平。為方便施工，鋼梁端部節(jié)間的新節(jié)點(diǎn)應(yīng)避開支座附近的平頭螺栓。

2.2 斜桿更換

（1）拆除原角鋼斜桿，改用工字鋼斜桿，以精致螺栓連接過渡。改用工字鋼以前，將原角鋼提高并與新節(jié)點(diǎn)板相連(M22精制螺栓過渡)。

（2）在無活載作用下，逐個(gè)更換節(jié)間內(nèi)平聯(lián)組，并用高強(qiáng)度螺栓連接。

（3）斜桿與縱梁間連接，根據(jù)縱梁下連接板的實(shí)際孔位，對(duì)斜桿頂部進(jìn)行套鉆，隨后安裝螺栓。

3 鋼梁加固技術(shù)要求

基本要求：本次鋼梁加固施工嚴(yán)格執(zhí)行質(zhì)量檢驗(yàn)制度，凡工程施工上道作業(yè)順序進(jìn)入下道作業(yè)順序時(shí)，一定要由工務(wù)段工程人員和車間技術(shù)人員共同檢查簽認(rèn)后，方可進(jìn)入下一道作業(yè)工序。

3.1 現(xiàn)有桿件（板面）的表面處理工藝

（1）栓接板面應(yīng)平整、無焊接飛濺物、無油污，孔邊、板邊應(yīng)無毛刺和飛邊，嚴(yán)禁在栓接板面上做任何標(biāo)記。

（2）栓接板面處理采用噴丸（砂）或拋丸后噴涂無機(jī)富鋅漆涂層或熱噴鋁涂層。

（3）構(gòu)件拼裝前，應(yīng)去除毛刺、飛邊、焊接飛濺物，并用細(xì)銅絲刷、干凈棉絲除去栓接板面和栓孔內(nèi)的臟物。對(duì)沾有油污處，應(yīng)用汽油或丙酮擦凈。以上方法如系確有困難，可用鋼絲刷除銹，除掉油漆及氧化皮，保證摩擦系數(shù)在0.35以上。

（4）本道工序施工不得在雨中進(jìn)行,板面潮濕時(shí)用電吹風(fēng)吹干。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)桿件基地制作要求

（1）桿件加工按施工詳圖進(jìn)行。

（2）鋼料不平直、有銹蝕、油漆等污物影響加工及切割質(zhì)量時(shí)，應(yīng)矯平、清理后再進(jìn)行加工。

3.3 鋼結(jié)構(gòu)基地制作允許偏差

軸向長(zhǎng)度： ±2mm

寬度： ±2mm

高度： ±2mm

中心偏差： +1、-0.5mm

彎曲： 1mm

扭曲： 1mm

孔徑： +0.5、-0.2mm

孔距： ±0.4mm

3.4 鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)組裝后允許偏差

中線： 2mm

垂直度： 2mm

3.5 鋼結(jié)構(gòu)涂裝要求

采用TB/T1527-2004《鐵路鋼橋保護(hù)涂裝》第3.1.2.1條鋼梁涂裝體系表中第7套的涂裝體系，即特制環(huán)氧富鋅防銹底漆、棕紅云鐵環(huán)氧中間漆和氟碳面漆，其油漆道數(shù)和厚度均應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求；涂裝涂層需在上道涂層實(shí)干后，方可涂裝下一道漆，底漆最長(zhǎng)暴露時(shí)間不超過7天。

3.6 鋼結(jié)構(gòu)涂裝標(biāo)準(zhǔn)（新制鋼梁噴漆，原有鋼梁人工除銹油漆）

鋼表面清理等級(jí)： St3級(jí)

鋼表面粗糙度： Rz25-60μm

接觸面為特制環(huán)氧富鋅防銹底漆 2道 計(jì) 80μm

棕紅云鐵環(huán)氧中間漆 1道 計(jì) 40μm

氟碳面漆 2道 計(jì)60μm

3.7 高強(qiáng)度螺栓施擰工藝要求

此次施工新安裝的高強(qiáng)度螺栓的螺紋規(guī)格為M22，設(shè)計(jì)預(yù)拉力 P 為 200（kN），施工預(yù)拉力 Po為 220（kN）。

3.7.1 前期準(zhǔn)備

（1）彈簧秤、示功扳手、套筒、加力套桿準(zhǔn)備妥當(dāng)。制作用來檢查示功扳手的簡(jiǎn)易平臺(tái)。

（2）高強(qiáng)度螺栓連接副經(jīng)檢驗(yàn)符合規(guī)范要求,數(shù)目核對(duì)無誤,并分類保管,架空存放。

（3）進(jìn)行高強(qiáng)度螺栓連接副的扭矩試驗(yàn)。

3.7.2 高強(qiáng)度螺栓連接副的安裝

（1）高強(qiáng)度螺栓連接副為一栓一母兩墊圈。組裝中,螺栓頭一側(cè)及螺母一側(cè)各置一個(gè)墊圈,墊圈沒有內(nèi)倒角的一側(cè)朝向構(gòu)件板面。

（2）除縱梁上翼緣螺栓的螺栓頭一律在上面以外,其他以施擰方便為原則,方向一致。

（3）安裝前,先穿入足夠數(shù)量的沖釘用以控制板的位置,然后讓高強(qiáng)度螺栓栓能自由地穿入,無損高強(qiáng)度螺栓的絲口。對(duì)不能自由穿入的栓孔,用23.5的鉆頭修整 (與螺絲孔同直徑),修整前先擰緊該孔四周的高強(qiáng)度螺栓,防止鋼屑落入板層縫中。

（4）本道工序施工不得在雨中進(jìn)行,板面潮濕時(shí)用電吹風(fēng)吹干。

（5）高強(qiáng)度螺栓按每日施工進(jìn)度發(fā)料,當(dāng)日工班安裝剩余的連接副重新裝箱,妥善保管。

3.7.3 擰緊工藝

（1）M22高強(qiáng)度螺栓的設(shè)計(jì)預(yù)拉力P=200 kN，施工預(yù)拉力Pc=200 kN。

（2）每批高強(qiáng)度螺栓連接副的終擰扭矩Tch=K×Pc×d(N·m)(K為扭距系數(shù)、d為螺桿直徑)。

（3）每批高強(qiáng)度螺栓連接副的檢查扭矩Th=K×P×d(N·m)。

（4）檢查扭矩的有效范圍為(0.9～1.1)Tch。

（5）高強(qiáng)栓的擰緊在螺母上施擰。在一個(gè)節(jié)點(diǎn)上,施擰順序?yàn)橄戎虚g后兩邊,對(duì)稱交錯(cuò)進(jìn)行。初擰、復(fù)擰和終擰要在同一工作日內(nèi)完成。

（6）每班操作前校正扭矩扳手的標(biāo)定值,操作結(jié)束后檢定扳手的標(biāo)定值,并作記錄,并在操作后進(jìn)行扭矩檢定。對(duì)于誤差超過允許范圍的,則該工日該扳手施工的高強(qiáng)度螺栓連接副全部用檢查扳手檢查,超擰者更換螺栓重新施擰,欠擰者補(bǔ)擰。

（7）初擰值取終擰值的50%左右,按330 N·m 進(jìn)行。復(fù)擰等于初擰扭矩。復(fù)擰后的高強(qiáng)度螺栓連接副經(jīng)檢查合格,用筆劃線標(biāo)記螺栓與螺母、墊圈與鋼板的相對(duì)位置,然后進(jìn)入終擰。

（8）終擰施加扭矩要用力平穩(wěn)、連續(xù)。對(duì)于墊圈與螺母一起轉(zhuǎn)動(dòng)的高強(qiáng)度螺栓連接副須予以更換,再按上述操作程序進(jìn)行初、復(fù)、終擰

3.7.4 質(zhì)量檢查

（1）采用松扣、回扣法檢查施工扭矩。先在螺母的相對(duì)位置劃一細(xì)直線做標(biāo)記,然后將螺母擰松約30°,再用檢查扭矩扳手把螺母重新擰緊至原來位置,測(cè)取此時(shí)的扭矩應(yīng)在(0.9～1.1)Tch范圍內(nèi)。

（2）板梁的縱聯(lián)連接處,檢查每栓群高強(qiáng)度螺栓連接副總數(shù)的5%,且≥2套；平聯(lián)處≥1套。檢查結(jié)果均應(yīng)合格。

4 結(jié)束語

通過半年多對(duì)2孔鉚焊下承式鋼板梁的監(jiān)測(cè)，經(jīng)下平縱聯(lián)桿更換和加固后的鋼梁大大提高了鋼梁的穩(wěn)定性，橫向振幅值由加固前11.89 wg降至現(xiàn)在的5.19 wg，保證了列車運(yùn)行安全。