既有线提速桥梁横向刚度不足的加固方法探讨

颜亮亮 上海铁路局工务处

既有线提速桥梁横向刚度不足的加固方法探讨

颜亮亮 上海铁路局工务处

随着既有线列车的不断提速，尤其是在重载货物列车通过时，铁路桥梁的横向刚度不足问题逐渐显现出来，桥梁、桥墩的横向振幅超《铁路桥梁检定规范》限值现象愈发显著。超限桥梁需及时进行加固，加固方法是否经济、合理、有效就显得尤为重要。从大量检测实例出发，将加固前后的实测数据与《铁路桥梁检定规范》对比，总结了目前铁路桥梁较为常用且行之有效的加固方法，为桥梁管理单位提供参考，同时提出目前的加固方式依然有其局限性，如何建立与提速背景相结合的桥梁加固研究课题，是今后的发展方向。

既有线；提速；铁路桥梁；横向振动；刚度；加固

随着我国既有线列车速度的不断提升、大量重载货物列车的不断开行和行车密度的不断提高，铁路桥梁的动力响应越来越大，桥梁、桥墩的横向振幅屡超《铁路桥梁检定规范》（以下简称《桥检规》）限值。为了保证运输安全，横向振幅超限桥梁需限速运行，由此导致铁路运输效率大大降低。在全路提速改造的背景下，桥梁横向刚度不足已成为提速“瓶颈”，如何合理、有效地解除这一“瓶颈”问题，是当前仍需重点解决的问题。本文在大量现场实测工作基础上，针对桥梁较为薄弱的环节，总结了目前常用且有效的加固方法，为逐步开展的桥梁加固工作提供依据，也为桥梁管理单位提供技术参考。

1 板式橡胶支座薄弱

既有线提速以后，板式橡胶支座的薄弱尤为明显，其横向限位装置逐渐薄弱甚至失效，已不能很好地限制梁跨整体的横向活动，梁体跨中横向最大振幅接近甚至超过《桥检规》行车安全限值，且梁端横向振动明显。

如合九线2#派河大桥全长143.8 m，桥跨结构为2孔16m低高度先张预应力混凝土T梁+2孔梁32m下承式栓焊钢板梁+2孔16m低高度先张预应力混凝土T梁，混凝土T梁采用板式橡胶支座。管理单位反映列车通过该桥时横向晃动明显，检测单位于2013年检测发现该桥第5孔16m混凝土梁九江端最大横向振幅已达1.639mm，已非常接近《桥检规》行车安全限值1.778mm，表明梁端横向活动明显。现场检查发现该桥梁端横向限位装置均未与梁端密贴，且普遍高度不足，不能对梁端有效限位，如图1。因此建议管理单位用角钢对横向限位装置进行改造，提高其高度和刚度。

图1 梁端横向限位装置失效

用角钢改造的梁端横向限位装置此前已在上海铁路局管内宁西线等逐步使用，改造后的横向限位装置很好地限制了梁端横向活动，效果显著。

2 混凝土并置T梁横向联结薄弱

对既有线上无横向联结的或横向联结较少的并置T梁增加一定数量的横隔板，加强两片T梁的横向联系，提升了梁跨的整体稳定性。此种加固方法施工简单，既有线上已较多使用。

如金温线焦岩武义江桥梁跨由1× 24m后张法预应力砼梁+4×32m后张法预应力砼梁组成，检测单位2007年对该桥第3、4孔32m梁检测后发现跨中横向最大振幅值依次为4.328mm、3.932 mm，均超过《桥检规》行车安全限值3.556mm要求。现场检查发现32m预应力砼梁的横向联接系比较薄弱，建议对该类梁的横向联接系进行加强。该桥梁体加固后（如图2），检测单位于2011年对该桥进行再次检测，实测该桥第3、4孔32m梁跨中横向最大振幅值依次为2.258mm、1.966mm，均满足《桥检规》行车安全限值3.556mm要求。

图2 横向联结加固后的并置T梁

3 下承式钢板梁横向刚度薄弱

既有线上目前仍有相当数量的下承式钢板梁在使用，分别有12m、16m、20m、28m、32m和40m等多种跨度，其横向刚度先天不足的问题非常突出。上海铁路局曾设“铁路既有线下承式钢板梁横向刚度研究”专项课题，研究结果表明，用H形截面杆件替换下平纵联单肢角钢，能够有效提高下承式钢板梁横向刚度，且施工无需中断交通，造价经济。

如沪昆线264#桥上下行均由1孔32m下承式栓焊板梁构成。该梁全长32.6m，高2.564m，主梁中心距5.4m。检测单位于2007年对该桥上下行32m下承式栓焊板梁进行了测试，发现该桥上行线钢梁跨中最大横向振幅为7.69 mm，远超《桥检规》行车安全限值5.333 mm，对行车安全构成严重威胁，建议对该桥32m下承式栓焊板梁进行加固。该桥钢梁下平纵联用H形截面杆件替换单肢角钢加固后（如图3），2009年检测单位再次对该桥上下行32m下承式栓焊板梁进行了测试，实测上行线钢梁跨中最大横向振幅为2.94mm，较加固前振幅值大大减小，满足《桥检规》行车安全限值5.333mm要求。

图3 用H形截面杆件替换单肢角钢加固后的下平纵联

4 桥墩薄弱

4.1 单圆柱式墩加固为圆端形墩

单圆柱式桥墩由于截面面积小，自重较轻，横向刚度不足问题在既有线上极为普遍，其加固工作也在逐渐展开。

如宁西线12#桥由2孔32m预应力混凝土梁组成，采用T形桥台、单圆柱形桥墩、钻孔桩基础，全桥位于直线上。2008年，管理单位检查发现该桥桥墩横向晃动较大，检测单位实测该桥1#墩墩顶横向最大振幅为2.129mm，远大于《桥检规》桥墩横向振幅通常值0.686 mm，提出“单圆柱式桥墩横向刚度较弱，建议对墩身及基础进行加固”。

2010年，该桥桥墩基础及墩身进行了加固，增加4根φ100cm钻孔灌注桩，桩长23m，原钢筋混凝土承台横向宽度由5m扩大为10m，原墩身加设钢筋混凝土套箍，将原直径为φ2.1m圆柱形桥墩包箍为圆端形，横向宽度增为4.0m。桥墩加固后实景如图4。

图4 单圆柱墩加固后形成圆端形

加固后实测1#墩墩顶横向最大振幅为0.204mm，小于《桥检规》墩顶横向振幅通常值0.764mm，实测桥墩横向自振频率由加固前的2.49Hz提高为3.125 Hz，表明该桥桥墩经加固后，其横向刚度得到明显提高。

4.2 板凳式墩增设横隔板，或包箍为矩形重力式墩

如京沪线（下行）滁河特大桥于1993年新建，两岸引桥均采用双柱式轻型桥墩。1997年9月，检测单位曾对南岸部分双柱式桥墩进行过振动测试，实测该类桥墩的横向振幅大幅超过《桥检规》限值。因此管理单位于1998年对该桥双柱式桥墩进行了增设横隔板加固。

2007年4月18日铁路大提速后，为检验加固后的桥墩是否满足提速要求，检测单位挑选了该桥24#、25#、26#墩进行了振动测试，实测墩顶横向振幅最大值依次为1.09mm、1.67mm、1.09 mm，均大大超过《桥检规》通常值，表明双柱式桥墩墩身经增设横隔板的加固后横向刚度仍然不足，不能满足进一步提速要求。

2008年再次对该桥桥墩和桩基进行加固，将桥墩包箍成矩形重力式桥墩，如图5。2009年，检测单位再次对该桥24#、25#、26#墩再次进行了振动测试，实测墩顶横向振幅最大值依次为0.26 mm、0.16mm、0.20mm，均满足《桥检规》通常值要求，表明加固效果显著，满足提速要求。

图52008年包裹加固成矩形后的桥墩

5 墩台基础薄弱

既有线部分桥梁由于距离较近，且墩台型式相同，加固时可将相邻两个桥墩墩身和承台浇筑连成整体。

如京九线上行667A#、下行667#骆庄中桥全长43.5m，上下行均由2孔跨度16m的低高度先张预应力混凝土梁（专桥2080）组成，墩台结构分别采用直径1.7m圆柱形桥墩和T形桥台，墩台基础分别采用4根和8根直径80cm钻孔桩。桥上铺设无缝线路，全桥位于直线上，线路纵坡5.6‰，上下行线间距4m。

2009年管理单位发现该桥上下行0#台台身、下行线1#墩承台与墩身结合处存在水平裂缝，遂对该桥上下行1#桥墩墩身增设25cm厚C30钢筋砼套箍；将上下行桥墩及承台进行斜向整体联接加固，对上下行0#桥台台身裂缝进行封闭处理，加固后的桥墩如图6。

图6 加固后的桥墩（相邻墩台连成整体）

实测加固后的上、下行墩顶横向最大振幅分别为0.232mm、0.208mm，均满足《桥检规》墩顶横向振幅通常值0.752mm要求。

6 结束语

针对既有线桥梁的梁体、支座、墩身、承台等横向刚度不足的加固分别进行了实例总结，检测表明这些加固方式对横向刚度的提升行之有效。同时应当看到，目前的加固工作依然滞后于铁路提速的大背景，应当建立更细致、深入的桥梁加固研究课题，创新加固方法，才能更好地服务于不断提速的铁路运输，如此方能真正达到“经济、合理、有效”的目的。

[1]铁运函[2004]120号，铁路桥梁检定规范[S].

责任编辑：宋飞 朱继东
来稿时间：2013-11-28