客运专线桥梁调高支座新技术试验性研究

李利方

(中铁十八局武广客运专线项目经理部,武汉 430205)

客运专线桥梁调高支座新技术试验性研究

李利方

(中铁十八局武广客运专线项目经理部,武汉 430205)

针对最简便、最实用的支座调高技术比较分析,采用可调高支座新技术来调整桥梁产生的工后沉降尤为重要。结合武广铁路客运专线 CKPZ-T调高支座实地实梁调高操作试验,调高支座能快捷方便调整桥梁不均匀沉降量,确保线路平顺性。并对调高支座填充材料提出研究方向。

客运专线桥梁;调高;支座;试验

为了确保铁路客运专线的列车安全性和旅客舒适性,要求轨道必须有较高的平顺性,铁路客运专线的轨道结构大量应用了无砟轨道技术,因此对桥梁基础沉降控制提出了严格的要求。当前在铁路客运专线桥梁所占比例较高,对于处于软土地基和岩溶地区的桥梁,难免会产生不均匀沉降。一旦产生不均匀沉降,若不采取措施,桥梁上部结构扭曲,出现内力重分布,影响客运专线桥梁无砟轨道高平顺性。目前轨道不平顺的调整主要是依靠轨道扣件上留有一定的调整量,但其调高量有限,本文通过对桥梁调高支座新技术试验性研究,可以看出采用可调高支座来调整桥梁产生的工后沉降快捷方便。

1 桥梁支座调高方式

目前国内外已采用的桥梁支座调高主要有：垫板调高、螺旋调高、楔块调高、支座橡胶垫板中设置空腔填充弹性材料调高。目前从实用观点出发,最简便、最实用的支座调高技术主要有：垫板调高、支座橡胶垫板中设置空腔填充弹性材料调高。

1.1 垫板调高桥梁支座

具体操作方法是在要进行支座调高时,先用千斤顶把梁顶起,然后换上所需高度的垫板以实现支座调高。

1.2 支座橡胶垫板中设置空腔填充弹性材料调高

在盆式橡胶支座橡胶垫板中设置空腔,用高压泵向空腔压液态介质材料,利用液态介质材料可“液固”转化弹性材料的原理,使支座上部结构升高的一项新技术。

2 支座调高技术的比选

2.1 垫板调高技术

优点：构造最简单,只要增加钢垫板,钢垫板厚度可以根据需要确定。

缺点：需要千斤顶把梁顶起,施工安全等保证措施较为困难,不能实现无级调高。

2.2 填充弹性材料调高技术

填充弹性材料调高技术优点如下。

(1)支座构造简单

这种支座不改变盆式橡胶支座的平面尺寸,在制造支座时,只需将盆环高度比普通支座高出最大调高量的值,在其盆环的侧面留有灌注孔,支座需要调高时通过预留灌注孔注入填充介质材料,如需多次调高,可设置多处灌注孔。

(2)实现支座无级调高功能

采用注入液态填充材料到支座盆腔底部使支座升高,调高过程缓慢而均匀,可实现无级调高功能。

(3)持荷调高功能

可直接向盆腔底部压注液态填充材料进行调高,无需将梁体抬起后再调整。调高时允许桥上设置限速等措施,实现了持荷调高。

(4)动态测量调高尺寸

在进行缓慢均匀支座调高过程中,通过精密高度测量仪器(图1),对调整高度可以实时测控,达到动态测量调整高度的目的。

图1 精密高度测量仪器安装

(5)施工方便

缺点：调高支座盆环略有加高,以备橡胶支座抬起后,使盆环接触应力满足规范要求。

3 填充材料选用原则

调高支座是利用在盆式橡胶支座橡胶垫板中设置空腔,用高压泵向空腔压液态介质材料,利用液态介质材料可“液固”转化弹性材料的原理,使支座上部结构升高的新型支座。填充材料选用原则如下。

(1)液固转化功能：调高支座核心就填充材料要具有液固转化功能,填充材料在加工前为黏性液体材料,其液体可在室温下固化成型。

(2)填充材料固化成型后材料在高硬度条件下仍然保持较高的弹性、且有优良的耐性,良好的机械强度、耐油、耐低温、耐老化等性能。

(3)填充材料化学性能稳定,不能与支座钢盆和承压橡胶发生化学反应,并且填充材料固化后,不能与支座钢盆发生粘接,从而确保不会给支座高度的二次调整造成困难。

目前选用填充材料有聚氨酯橡胶(CPU)和树脂类等材料。

4 工程实例

根据铁道部《关于认真做好客运专线桥梁支座调高试验工作的通知》(工管技[2008]73号)要求,武广公司组织支座生产厂家和中铁三局技术人员在衡阳中铁三局柏树梁场进行了 CKPZ-T调高支座实地实梁调高操作试验。

4.1 CKPZ-T调高支座实地实梁调高试验内容

将一孔调高支座预先安装到常用 900 t预制的箱梁,任意选定一端两个调高支座。用高压泵将进行调高用的树脂材料注射进支座底盆内,注射完成后,等待树脂材料固化,2 h后,现场拆开支座,检查树脂材料固化情况,检查支座各部件是否有损伤,裂纹,对整个调高操作过程进行拍照,并记录树脂固化过程中,支座高度的变化情况。之后,再将调高后的支座运回试验室,按铁标《TB/T2331—2004》进行支座常规性能试验,出具试验报告。

4.2 CKPZ-T调高支座实地实梁调高过程

(1)选定一孔预埋了通桥(2007)8360”要求的梁底预埋钢板的 32m简支梁,在其底部装上 CKPZ-T型调高支座(支座上下安装尺寸满足“通桥(2007)8360”中 PZ—6000型支座要求,带支座下锚碇板,不带支座下钢棒),清除停梁台上的杂物,因停梁垫石表面较粗糙,在支座位置放置数块板式橡胶支座(或钢板),以保证支座就位后,支座不产生较大转角,且梁底水平。

where Jpis the rotational inertia of the hydraulic pump.

(2)检查支座安装就位情况,如支座受力均匀,无异常,则拆除 4个支座上的临时固定板。

(3)选定一端停梁台上的两个支座,准备注射设备、注射材料(根据支座调高 20mm配置完成)、清洗剂、高压管、活动扳手、电源插线板、密封胶带等物品。

(4)在两个支座的合适位置(梁底预埋钢板或支座上板)安好数显百分表,并调零。

(5)操作人员连接好高压注射泵和高压管,将注射材料(树脂类材料)倒入容器内搅伴均匀后,倒入高压泵的料桶中,启动高压泵将高压管内的空气排尽。

(6)操作人员旋出支座注射孔处的内六角螺钉,连接高压管,同时启动高压泵,两个支座同步升高,观察数显百分表数据,及时记录数据。

(7)由协调人员调整两个支座上升的速度,保证两个支座上升的高度差在 0.5mm之内。如观察到料筒内树脂材料快注射尽时,操作人员应注意及时添加树脂材料。

(8)当两个支座高度上升到 20.20mm时,切断高压泵电源,关闭高压阀,拆下高压管于阀门的连接端,迅速在高压泵料桶中倒入适量清洗剂,启动高压泵,反复清洗两次,直到高压泵清洗干净后,拆卸高压泵,放入工具箱,清理现场。

(9)等待树脂材料在支座内固化,每隔 1 h记录 1次数显百分表的读数,直到百分表读数稳定后,表明树脂材料已完全固化,再移除百分表,现场拆卸支座,拍照记录支座内部情况。

整个测试操作过程清晰,设备工作正常,注射过程中,树脂材料未从支座底盆内溢出。试验用支座无异常情况,达到试验预定目标。

4.3 测试情况

(1)支座试验百分表读数记录如表1所示。

因当时气温较低,树脂材料黏度大,导致整个注射时间以及固化时间超出了预期 2 h的固化时间。6 h后树脂材料完全固化。

表1 纵向型和多向型支座数显百分表数据

(2)支座现场拆开后照片

待树脂材料完全固化后,现场拆开支座,检查支座内部情况,如图2所示。

图2 支座内部检查

4.4 调高操作后对支座进行的常规性能试验

调高操作后,支座再按铁标《TB/T2331—2004》进行竖向承载试验和压转试验,以及水平摩擦测试,支座调高结果满足《TB/T2331—2004》标准要求。CKPZT调高支座的调高试测达到设计要求。

5 结语

调高支座能够快捷方便有效解决不均匀沉降造成线路不平顺问题,多了一种保证轨道平顺的调整措施,特别适应于处于软土地基和岩溶地区易产生不均匀沉降地段的桥梁。在不均匀沉降量超过扣件调整量后,才可以进行支座调高,支座调高要结合无砟轨道调整量进行统筹考虑。调高支座填充材料固化时间受气温的影响较大,应开发出适应不同气温条件下填充材料,满足调高支座快速施工要求。

[1]铁道部科学技术司.客运专线桥梁盆式橡胶支座暂行技术条件[S].北京：中国铁道出版社,2005.

[2]张士臣.调高支座在客运专线桥梁上应用的研究[J].铁道工程学报,2004(S1).

U238;U 443.36

A

1004-2954(2010)01-0105-02

2009-12-10

李利方(1976—),男,工程师,2000年毕业于西南交通大学土木工程专业。