鐵路橋梁橫向振幅超限維修加固技術(shù)研究

杜振軍

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

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展、貨運列車的大幅度提速和載重進一步加大，既有線鐵路舊橋已不能滿足鐵路安全運營的要求，尤其是橋梁橫向振動已經(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或橋墩自振頻率超標的維修加固技術(shù)，結(jié)合實踐和現(xiàn)場實施監(jiān)控數(shù)據(jù)來評價加固方法或加固措施的有效性。

1 工程概況及病害

大準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‰。該橋為4跨32m 預(yù)應(yīng)力混凝土T 粱，梁體曾進行過橫向預(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 《大準線橋梁檢定及橋跨結(jié)構(gòu)橫向振幅檢測試驗報告》，匯總關(guān)于大準線西溝大橋的檢定結(jié)果 （主要病害）如下：

（1）運營貨列重車作用下，第1號、2號、3號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）運營貨列空車作用下，3號墩不在 《橋檢規(guī)》墩頂振幅通常值（V＞60km／h）范圍內(nèi)；運營貨列重車作用下，1號、2號、3號墩均不在 《橋檢規(guī)》墩頂橫向振幅通常值 （V＞60km／h）范圍內(nèi)；實測第1號、2號、3號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行包箍成階梯型，提高其橫向剛度；

1～2號墩基礎(chǔ)包箍擴大，3號墩基礎(chǔ)采用增補鋼筋混凝土鉆孔樁加強。

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→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、3號墩的加固方案為：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)采用增補樁基的方式進行加固，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基礎(chǔ)進行開完，而既有線鐵路線運營肩負每年的運營量任務(wù)，不可以中斷或低速行駛。這種情況橋梁檢測報告和設(shè)計文件中提出了低速慢行加固產(chǎn)生矛盾，為此，我們提出了針對這種加固項目的臨時減震措施，確保既有線鐵路橋梁加固施工安全和運營安全。具體臨時減震措施如下：

圖2 1號梁跨中橫向振幅對比

（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。同時兩端橋梁與橋臺連接，起到橋梁縱向限位的作用。

凍結(jié)方法：安排時間節(jié)點 （利用天窗點）—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)域為施工橋梁的全橋進行涂抹；

涂油的原則：在對鋼軌內(nèi)側(cè)涂油后，車輪上爬的高度比不涂油時小，對于車輪的最大位移也減小，車輪對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)分析與對比

通過對橋梁采取臨時減震措施，并采用東方所DASP自動化監(jiān)控系統(tǒng)對橋墩和梁體跨中橫向振幅進行監(jiān)測對比如圖2～圖10所示。

圖3 2號梁跨中橫向振幅對比

圖4 3號梁跨中橫向振幅對比

通過圖2～圖7的監(jiān)測數(shù)據(jù)可知，伸縮縫凍結(jié)和鋼軌涂油對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減少橋梁橫向振幅，提高列車運營安全儲備。

圖5 4號梁跨中橫向振幅對比

圖6 1號墩墩頂橫向振幅對比

圖7 2號墩墩頂橫向振幅對比

圖8 西溝大橋1號墩墩頂工況對比圖

圖9 西溝大橋2號墩墩頂工況對比圖

圖10 西溝大橋3號墩墩頂工況對比圖

通過對該橋加固前后橋墩的振動實施監(jiān)測，并對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行匯總分析如下：

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

5 結(jié)論

通過對大準鐵路舊橋的加固實踐，并結(jié)合現(xiàn)場大量監(jiān)測數(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踐素材。

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