豐沙線34#橋支座整治設(shè)計研究

安旭剛

（北京鐵路大修工程勘測設(shè)計所，工程師，北京 100071）

我國鐵路自1997年至2007年的短短10年里，進(jìn)行了6次的大提速，提速后大大節(jié)約了人們的出行時間，提高了運輸效率。同時鐵路貨物運輸也向著重載化、高密度化的方向發(fā)展，大大增加了運能、運量。隨之而來的是，鐵路工務(wù)系統(tǒng)設(shè)備的磨損也大大增加，尤其是線路、橋梁的大修周期大大的縮短。橋梁的具體病害表現(xiàn)在梁體橫向震動增大、預(yù)應(yīng)力出現(xiàn)松弛，梁體混凝土開裂、支座損害等方面。

近幾年所發(fā)生的支座病害中，支座上擺錨栓折斷是一個常見病害。原《鐵路橋隧大修維修規(guī)則》中，對跨度20m及以下鋼筋混凝土梁推薦使用弧形支座，這種支座由于原來設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低，支座錨栓受剪安全系數(shù)低〔1〕，在長期運營，承受列車運行的疲勞荷載后，支座上擺錨栓就會折斷。鋼筋混凝土橋梁病害普遍存在于既有鐵路線上，已成為制約鐵路運營速度的因素之一，并大大的危害到了鐵路的運營安全。通常主要采用更換橡膠支座的方案來解決此類病害，但是各橋梁的具體情況不同，有時更換橡膠支座的方案行不通，那就必須要思索采用其他方案。下面以豐沙下行線34#橋的一個工程實例來介紹另外一種支座病害整治方案設(shè)計。

1 工程概況

豐沙下行線34#橋（永定河7#橋）見圖1，位于珠窩東站-沿河城西站之間，其中心里程k55+900，橋全長218.0m。該橋孔跨式樣為：1×8m普通鋼筋混凝土+1×150.0m中承式鋼筋混凝土拱橋+2×12m普通鋼筋混凝土+1×16m普通鋼筋混凝土。

圖1 豐沙34#橋

主跨中間采用掛孔簡支梁的形式來適應(yīng)橋面受外力作用及溫度變化時縱向伸縮之用。其跨度為9.6m，Π形截面，其兩側(cè)加設(shè)H形截面風(fēng)弦，掛孔支座為小弧形支座（共計有4個），支座高度為185mm，橋墩上設(shè)有吊圍欄。

該橋的病害情況：主跨中間掛孔縱梁支座上擺錨栓剪斷（見圖2所示），其中：豐臺方向支座上擺錨螺栓折斷16條；沙城方向支座上擺錨螺栓折斷12條，已經(jīng)嚴(yán)重危及行車安全。

圖2 支座錨栓折斷

2 整治方案

2.1 方案設(shè)計比選 針對此橋的病害情況，提出2個方案并進(jìn)行比選。

方案1：將梁兩端支座更換，具體方案為在封閉點內(nèi)起梁，將弧形支座拆除，安裝新型圓柱面支座。該方案的優(yōu)點是可一次性解決支座病害，延長支座維修周期，其缺點是需要起頂梁，且需要錨固上擺，但支座上擺錨栓已經(jīng)折斷，不宜操作。

方案2：采用粘貼鋼板固定上擺。具體方案為在既有梁支座處的預(yù)埋鋼板處四周粘貼新鋼板條，將支座上擺套箍在周邊鋼板內(nèi)，從而起到固定支座上擺的作用。該方案的優(yōu)點是不用起梁，工藝簡單。缺點為梁體預(yù)埋鋼板已經(jīng)銹蝕，需要仔細(xì)打磨，且后期需要日常保養(yǎng)，保持鋼板不銹蝕。有實例證實，工務(wù)部門采用此方法維修后，粘貼的鋼板很快就失效了（圖3）。

圖3 粘貼鋼板已失效

2.2 整治方案的形成 通過上面的方案比較，決定采用更換圓柱面支座的方法，將掛孔簡支梁支座更換成圓柱面支座（TK04-YZM80）的方案，來消除本橋的病害。但是更換支座方案存在以下的設(shè)計難點：一是掛孔支座下部空間只有185mm高，沒有放置起梁頂鎬的位置，無法起梁。二是由于支座上擺錨栓折斷，在封閉點內(nèi)不可能在梁底重做錨栓孔，固定支座上擺困難。三是掛孔橫梁上面鋼筋密布，不能在橫梁上打錨栓孔，支座下擺錨栓錨固變得很困難。

采用傳統(tǒng)的更換支座的方案行不通，為此，根據(jù)本橋的特點和其病害情況，特提出以下綜合方案來解決以上問題。

1）在梁體側(cè)面錨固起梁牛腿，支頂梁體側(cè)面的牛腿（圖4、圖5），將梁體支頂起來，來達(dá)到起梁的目的。

圖4 起梁牛腿實圖

圖5 牛腿布置圖

2）支座上擺固定時，采用類似粘鋼板的方法，并考慮利用起梁牛腿，將固定上擺的鋼板焊接在起梁牛腿上，來固定支座上板。

3）支座下擺固定時，不在橫梁上打孔，而是采用利舊支座錨栓的方法，在圓柱面支座下擺下放置一塊支承墊板，將支承墊板與既有支座錨栓焊接，然后將支座下擺焊接四周圍焊在支承墊板上，來錨固支座下擺。具體方案的實施可參看圖6、圖7。

圖6 鋼板安裝圖

圖7 鋼板大樣圖

3 牛腿檢算

為保證施工時的安全，在施工前還需要對起梁牛腿進(jìn)行驗算。

3.1 牛腿錨栓受剪計算（起梁）〔2〕

縱梁重 N1=15.1m3×2.5=37.8 t

單側(cè)風(fēng)弦重N2=5.15×2.5=12.9 t

橋上線路重N3=10.2×4=40.8 t

則橫梁一端重量N=N1/2+N2+N3/2=52.2 t

每端起梁牛腿為4個，每個牛腿受力為N=52.2/4×9.8=127.9 kN，每個牛腿采用4根Φ20的HRB335的鋼筋錨固，〔τ〕=170MPa，錨栓抗剪力為N剪=4×A×〔τ〕=4×3.14×0.01×0.01×170×106=213.5 kN

N剪/N=213.5/127.9=1.67 安全

3.2 牛腿焊縫強度（起梁時A板與B板的連接）

查表得角焊縫的強度為 160 N/mm2

單條焊縫的強度為

作用在單個牛腿上的力為127.9 kN，每條焊縫分的剪力為127.9 kN/4=31.98 kN

安全系數(shù)為244.4/31.98=7.6 安全

3.3 錨栓抗剪檢算（列車制動力或牽引力）

每端起梁牛腿為4個，每個牛腿受力為N=135.3/4=34 kN，每個牛腿采用4根Φ20的HRB335的鋼筋錨固，〔τ〕=170MPa，錨栓抗剪力為

4 結(jié)束語

用以上設(shè)計方法消除了該橋掛孔支座上座板錨栓折斷的病害，在實際的工程施工過程中得到了用戶良好的反饋信息，施工完成后得到了工務(wù)管理部門的贊許，從根本上解決了此病害。但采取上述整治方法時應(yīng)注意：一是起梁高度要盡量小，能安裝支座即可，在起落梁過程中要保持梁體平穩(wěn)。二是起梁牛腿錨栓全部采用植筋膠錨固。三是梁體與鋼板之間的縫隙要用植筋膠充滿密實。