高速鐵路橋梁支座調整方法

虞中明

(上海鐵路局 寧波工務段，浙江 寧波 315012)

高速鐵路橋梁支座調整方法

虞中明

(上海鐵路局 寧波工務段，浙江 寧波 315012)

杭甬高鐵運營后，維護檢查時發(fā)現(xiàn)其簡支箱梁支座不符合設計要求，導致箱梁不能自由伸縮，需對支座進行調整。本文分析支座存在的問題及危害，通過計算給出支座調整參數(shù)，闡述了支座調整方案及施工關鍵工序。支座調整作業(yè)順利，觀測結果表明調整后支座位移滿足設計要求。

高鐵 橋梁 支座調整

1 概述

杭甬高鐵紹興北站位于柯橋特大橋上，中心里程為K202+064，到發(fā)線設計通過速度為80 km/h。橋上到發(fā)線岔區(qū)采用軌枕埋入式無砟軌道，其余部分采用CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道。按照設計標準，簡支箱梁每孔梁支座設置應為固定支座、相應橫橋方向的橫向支座、相應順橋方向的縱向支座和相應對角方向的多向支座，如圖1所示。

圖1 支座安裝設計

在設備檢查時發(fā)現(xiàn)簡支箱梁支座安裝不符合設計要求，存在三種類型的問題:①紹興北站6道第19孔梁有2個固定支座;②紹興北站6道第16孔梁沒有固定支座;③紹興北站6道第9孔、第4孔、5道第10孔梁橫向支座順橋方向對應的支座為縱向支座(應為多向支座)。這5孔梁均不能按照設計要求自由伸縮，若不及時處理，在溫度力和列車荷載作用下必將產(chǎn)生梁體竄動或支座損壞，危及行車安全或縮短梁體使用壽命。

杭甬高鐵橋梁支座問題是沒有按照設計圖施工造成的。三種類型支座問題的危害分析如下:

1)一孔梁在兩個墩上分別安裝固定支座，在不同溫度下梁體將不能自由伸縮，在溫度力的作用下固定支座上板螺栓會受到剪力。梁體在當?shù)刈罡邭鉁鼗蜃畹蜌鉁刈饔孟?紹興地區(qū)最高氣溫45℃，最低氣溫為－5℃)產(chǎn)生的最大溫度力經(jīng)計算為84.625 MN，固定支座上板螺栓剪切應力達34.376 GPa，遠遠大于支座上板的容許應力(110 MPa)。支座上板螺栓將被切斷，導致梁體位移失控，危及行車安全。因此，對固定支座必須進行調整。

2)一孔梁上沒有固定支座，梁體在列車荷載、沖擊力、溫度力等的作用下，梁體縱橫向位移的方向無法預判且數(shù)值將不斷累加，會導致線路的突然變化，危及行車安全，所以必須增設固定支座。

3)一孔梁上多向支座與縱向支座位置錯位，在梁的縱向支座與多向支座這一端梁的橫向溫度位移將向多向支座方向伸縮，在梁的固定支座與橫向支座這一端梁的溫度位移將向橫向支座方向伸縮，導致梁體整體扭曲，必須加以調整。

2 支座調整技術參數(shù)

預應力混凝土簡支箱梁設計圖號為杭甬客專施(站橋參)-Ⅶ-1，箱梁位于直線上，平坡。該箱梁支座設計為盆式橡膠支座，二期恒載上橋后，簡支箱梁質量為750 t(含橋面系及軌道結構)。

縱向、橫向支座設計位移量分別為 ±50，±10 mm。施工期箱梁澆筑完成時間為2011年5月30日，天氣晴，溫度為24℃。紹興北站所在地1月份氣溫最低，可達－5℃。最高氣溫為45℃。支座最大豎向反力經(jīng)計算為2 676.7 kN，支座壓縮量可忽略不計。為便于制定支座調整方案及施工，計算得到考慮梁體收縮后支座理論位置(表1)和施工作業(yè)空間(表2)。

表1 縱向活動支座理論位置 mm

表2 32.6 m梁施工作業(yè)空間計算結果 mm

3 支座調整方案

根據(jù)設計要求和現(xiàn)場調查結果計算出支座偏移量，制定了調整方案，如圖2所示。

施工步驟:①松開線路扣件;②松開支座上下板螺栓;③用油頂頂升梁體至預定高度;④移出老支座;⑤新支座移至老支座位置;⑥對齊上下板支座螺栓;⑦油頂回油落下梁體;⑧擰緊上下板支座螺栓;⑨擰緊線路扣件;⑩測量調整線路并開通。

圖2 支座偏移量及調整方案

頂梁位置及油頂?shù)拇_定:設計預應力混凝土抗壓強度為50 MPa，千斤頂與梁體接觸面積為0.045 2 m2;梁體質量750 t;千斤頂產(chǎn)生的局部壓強為41.5 MPa。由于千斤頂局部壓強＜梁體混凝土抗壓強度，理論上梁體任一位置均可滿足頂梁作業(yè)要求。為保證梁體的穩(wěn)定和平衡，防止傾覆，盡可能選擇靠近墊石處作為頂梁位置。因此，選擇防落梁處為頂梁位置。一端梁體頂升裝置采取4個2 000 kN的同步液壓油頂，同一端梁的4個油頂由一臺油泵控制，頂升控制在15 mm以內(nèi)，到位后將油頂鎖定。

作業(yè)前全面調查支座狀態(tài)，測量每個支座的位移、新老支座上下板外形尺寸、孔眼大小及位置，確保施工時新支座能夠正確就位。在正式更換支座前試頂一次，檢查線路狀態(tài)、頂力、支座螺栓松緊是否正常。試頂作業(yè)正常才能進行支座調整。

4 施工關鍵工序及難點分析

1)為確保試頂梁能正常進行，對老支座必須采取保護措施，將支座上下板連接起來。既要防止其脫開，又要保持自由滑動狀態(tài)，避免支座受損。支座上下板連接方式如圖3所示。

圖3 支座上下板連接方式示意

支座上下板連接的時間很關鍵。若在白天氣溫高時連接，在晚上天窗點(0:00—4:00)開始試頂，梁體因溫度下降已收縮，下板支座與上板已聯(lián)結，上板不能自由收縮，會造成聯(lián)結件的彈性變形。施工時，梁體被頂起，螺栓被松開后，支座上下板因連結件彈性變形的彈力使上板與梁體產(chǎn)生相對位移，使支座螺栓無法正常穿孔。若連結時氣溫與頂梁時氣溫相當則能保證試頂順利。

2)支座調整時的相互關系。若用固定支座更換縱向支座，由于縱向支座在縱向已有位移(如果沒有位移時，必須當時氣溫與架梁時完全一致，且梁體施工時沒有誤差，這種情況相當困難)，橫向無位移，而固定支座在縱橫向均不能產(chǎn)生位移，這樣更換支座時，就會產(chǎn)生支座螺栓無法正常穿孔。若用橫向支座更換多向支座，因多向支座在縱橫向均產(chǎn)生了位移，而橫向支座在橫向可以有位移，縱向不能有位移，所以也會產(chǎn)生支座螺栓無法正常穿孔的現(xiàn)象。同理用橫向支座難以更換縱向支座，用縱向支座難以更換橫向支座。由于多向支座在縱橫向均可有位移，所以用多向支座既可以更換橫向支座，也可以更換縱向及固定支座。用縱橫向支座可更換固定支座。

按照實際情況，必須用固定支座更換縱向支座，可采用兩種方案:①對支承墊石螺孔進行開鑿擴孔，按照設計的偏移量重新預埋下板支座螺栓套筒，確保支座上下板螺孔的位置分別對齊梁體螺孔和支承墊石螺孔。②對支座的螺栓孔按位移方向進行擴孔，支座螺栓安裝完成后，用粘鋼膠砂漿將空隙部分填實，并保證支座螺栓能自由松卸，以滿足固定和梁體自由伸縮的要求。第1種方案有利之處是支座螺栓孔精確，不利之處是工作量大，在1個天窗內(nèi)必須鑿除4個支承墊石螺孔，而且螺桿套筒長350 mm，擴孔時因梁體影響只能橫向鉆孔拉槽，必須分3次拉槽，拉槽長度最長為1.3 m。為保證施工后正常開通線路，新修補支座墊石強度必須很快達到設計強度。若用此方案，施工難度相當大，施工安全風險高，而且有可能不能正點開通線路。第2種方案有利之處是工作量小，標準易掌握，而且能在天窗點外做好準備工作，安全系數(shù)高。不利之處是對支座擴孔精度要求高，但只要選用高技能工人可達到要求，故選用第2種方案。

同理對以上其他難以更換的支座也可以采取第2種方案來解決。

3)安全措施。①采用百分表監(jiān)控梁體的豎向位移量與油表壓力來控制油缸頂力的雙控原則。②油頂安裝前先運行調試，使油頂提供頂力時其速率相同，誤差控制在1 mm以內(nèi)。油頂布置在梁體同一端支座的橫向軸心線上，當油頂頂力達到支座設計承重值1.1倍仍未頂動梁體時，油泵停止泵油，重新研究方案。③在墩頂安裝臨時支撐塊，在臨時支撐塊上鋪設一厚度40 mm的鋼板，在鋼板上加墊板式橡膠支座，鋼板和板式橡膠支座面積均不小于原支座上板面積，確保梁體穩(wěn)定。④在梁的四角設置4個監(jiān)測點，并在地面上設2個固定點，用徠卡1201儀器觀測頂梁前后梁體位置的變化情況，為線路精調提供依據(jù)。

本次施工建設單位為杭長鐵路有限公司，施工單位為中鐵三局集團有限公司杭甬鐵路客運專線工程指揮部，配合單位為寧波工務段。在上海鐵路局工務處組織指導下，利用6個施工封鎖點，對5孔梁的支座進行調整。每個天窗點整改1孔梁的支座，每次封鎖施工時間控制在4 h以內(nèi)，施工結束后不限速。

按調整支座的方案和采取的安全措施進行施工。第一天對6道第16孔梁進行試頂，進行了拆裝螺栓，頂力測試，線路觀測精調，人員配合協(xié)調演練等各項工作，完成了試頂任務。后5 d對剩下的支座按照設計方案安全完成了支座調整工作。

5 結語

1)經(jīng)過對箱梁支座的調整，梁體已可自由伸縮，根據(jù)初步觀測，支座位移基本滿足設計要求。

2)為方便支座檢查及更換，建議:在橫向支座的橫向上板、縱向支座的縱向上板、多向支座的縱橫向上板與鋼盆中心建立刻度表，在支座安裝時標注位移量;將橫橋向的固定圍欄改為橋墩環(huán)通型固定圍欄;盡可能減少支座支承墊石外的混凝土面積。

3)建議設計時明確梁體受力最適宜的頂梁位置，便于現(xiàn)場施工作業(yè)。

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［6］中華人民共和國鐵道部.鐵運函［2010］38號 鐵路橋隧建筑物修理規(guī)則［S］.北京:中國鐵道出版社，2010.

(責任審編 李付軍)

U443.36

:ADOI:10.3969/j.issn.1003-1995.2015.09.10

2015-05-13;

:2015-06-20

虞中明(1970— )，男，江蘇武進人，高級工程師。

1003-1995(2015)09-0032-03