合九线双柱式桥墩横向振幅超限原因分析及整治

2011-06-20上海铁路局合肥工务段

上海铁道增刊 2011年4期

朱兵上海铁路局合肥工务段

随着合九线运行速度的提升，重载货物列车的开行，且行车密度逐年增大，双柱式桥墩出现不同程度的振幅超限，严重区段只有采取限速运行措施来确保安全。限速运行严重制约了运输效率的提高，桥墩横向振幅超限长期存在，严重影响桥梁结构安全和使用寿命，必须加固整治。

1 病害概况

合九线共有桥梁119座，其中丰乐河特大桥、梅林中桥、井屋大桥、战岗大桥等10座桥共有双柱式桥墩392个，桥跨式样为8 m低高度钢筋混凝土梁和16 m先张预应力混凝土梁两种。2007年10月工务段检测发现，位于丰乐至舒城间4座桥的横向振幅超限，尤其是丰乐河特大桥第155#～167#墩（8 m低高度钢筋混凝土梁跨度）有明显晃车现象。路局桥检队对该4座桥部分桥墩进行横向振幅测试，实测各墩横向振幅均不能满足《铁路桥梁检定规范》的要求。为确保行车安全，该区段客车限速100 km/h、货车限速50 km/h运行。

2 原因分析

桥梁的振动是由桥上运行列车引起的外激振动，其振动响应的大小与外界激励的大小和桥梁本身抵抗变形的能力即桥梁的刚度有关。

2.1 外界激励因素

主要是列车车辆转向架在较高速度运行时出现周期性横向持续摆振以及轮轨间的蛇形运动。速度越高，列车车辆转向架的周期性横向持续摆振越大，外界激励的影响也就越大，而它是客观存在的。

2.2 桥梁结构因素

2.2.1 桥墩横向刚度不足

双园柱桥墩，两园柱顶部靠盖梁连接，底部与承台固结，中间部位不作任何连接，因此其横向刚度较园端形桥墩要弱得多，列车过桥时会使桥墩顶部产生较大的横向位移，而墩顶的横向位移会加剧桥梁的横向振动。

2.2.2 同跨的两片梁未形成整体受力结构

8 m低高度钢筋混凝土梁未设横膈板，16 m先张预应力混凝土梁虽设有普通横膈板，但部分横膈板的钢板焊接处有不同程度的裂缝，造成同跨的两片梁未形成真正的整体受力结构，每片梁受力的大小不同，产生的横向位移值也不同。

2.2.3 橡胶支座存在病害

检查发现，8 m跨度的每片梁下设计为2块小橡胶支座（专桥（88）1024），16 m跨度的每片梁下设计为1块大橡胶支座（叁标桥 2017），部分橡胶支座有变形、开裂和吊空、串动等病害。在列车过桥时，同一跨的两片梁以及相临跨的两片梁由于支座病害的存在，会产生不同的位移值，造成不同梁跨的横向振幅值也不同。

2.2.4 横向限位装置缺少和部分失效

8 m跨度的梁体在墩顶上均未设置横向限位装置，梁体的横向位移没有任何约束；16 m跨度的梁体虽然在梁端处设置了"L"型钢质横向限位装置，但部分限位装置与梁体之间存在间隙，间隙呈上大下小形状，填塞的胶垫片或木片无法长久保持，对梁体的横向约束作用极易失效。

2.3 桥上线路不平顺

该区段的桥上枕底道床平均只有14 cm左右，厚度明显不足，加之多年落后的人工捣镐作业手段，枕底道碴呈现碎末状，形成板结，道床缺乏弹性，极易产生空吊、轨道不平顺等病害。列车过桥时对梁体的冲击力增大，加剧桥梁的横向振动。

3 加固整治

3.1 确定整治方案

2008年先对丰乐河特大桥158＃～167＃墩10个双圆柱形桥墩墩身及其上11孔8 m并置梁进行实验性加固，加固后的桥墩在客车通过时的横向最大振幅均未超过《检规》规定的通常值，个别桥墩在货车通过时的横向最大振幅略超过《检规》规定的通常值；各墩横向自振频率较加固前约提高30%，已接近《检规》规定的最低限值。加固后的桥墩刚度虽然有明显提高，但仍不能满足常速运行条件下的安全要求。

2009年又对该桥155#～157#墩基础、墩身以及并置梁进行同步实验性加固，对158#～160#墩基础再次加固，同时采取了增设横向限位装置、支座吊空处理等辅助措施。2010年4月的振动测试结果显示：155#～160#墩横向最大振幅和横向自振频率均满足《检规》规定的通常值。

因此，确定采用基础、墩身和并置梁同步加固方案，同时采取整修支座吊空病害、增设横向限位装置等辅助措施，整治同类桥墩病害。