豐沙線34#橋支座整治設計研究

安旭剛

（北京鐵路大修工程勘測設計所，工程師，北京 100071）

我國鐵路自1997年至2007年的短短10年里，進行了6次的大提速，提速后大大節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、高密度化的方向發展，大大增加了運能、運量。隨之而來的是，鐵路工務系統設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在梁體橫向震動增大、預應力出現松弛，梁體混凝土開裂、支座損害等方面。

近幾年所發生的支座病害中，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計標準低，支座錨栓受剪安全系數低〔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，其兩側加設H形截面風弦，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，已經嚴重危及行車安全。

圖2 支座錨栓折斷

2 整治方案

2.1 方案設計比選 針對此橋的病害情況，提出2個方案并進行比選。

方案1：將梁兩端支座更換，具體方案為在封閉點內起梁，將弧形支座拆除，安裝新型圓柱面支座。該方案的優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，從而起到固定支座上擺的作用。該方案的優點是不用起梁，工藝簡單。缺點為梁體預埋鋼板已經銹蝕，需要仔細打磨，且后期需要日常保養，保持鋼板不銹蝕。有實例證實，工務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。

采用傳統的更換支座的方案行不通，為此，根據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）在梁體側面錨固起梁牛腿，支頂梁體側面的牛腿（圖4、圖5），將梁體支頂起來，來達到起梁的目的。

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

單側風弦重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 結束語

用以上設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。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。