橋梁作業(yè)-既有線提速混凝土病害及防治對(duì)策

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1、提速后混凝土橋梁存在問題及解決措施指導(dǎo)教師：李小珍鐵道部第三期培訓(xùn)班太原局茶塢工務(wù)段吳曉東一、既冇鐵路橋梁捉速存在的主要問題在既有繁忙干線上，實(shí)現(xiàn)時(shí)速200?250km動(dòng)車組、時(shí)速120km/h新型貨車和提速改造貨車，以及25t軸重雙層集裝箱列車共線運(yùn)行時(shí)。列車對(duì)線路和橋梁的動(dòng)力作用壇大，作用頻率提高，吋速200?250km動(dòng)車組運(yùn)行還要求軌道具冇更高的平順性和更長(zhǎng)期的穩(wěn)定性；因此，對(duì)既有鐵路橋梁，最為核心的問題是動(dòng)力性能是否適應(yīng)捉速要求。既有線橋梁存在的主要問題是結(jié)構(gòu)構(gòu)造不適應(yīng)提速要求。氏期以來，我國(guó)鐵路混凝土橋梁一直采用工廠制梁、鐵路運(yùn)輸、架橋機(jī)架設(shè)的施工方法

2、，梁體重量受到運(yùn)輸能力的長(zhǎng)期制約，使得既冇跨度27.7m及以上預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁橫向聯(lián)結(jié)茅，橫向剛度和整體性不足。20世紀(jì)80?90年代設(shè)計(jì)建造的雙園柱橋墩、雙矩形橋墩、單園柱橋墩、單矩形墩、剛架式橋墩等輕型墩縱橫向剛度差。采用無橫向限位的板式橡膠支座、盆式橡膠支座的橋梁，在列車橫向力作用下，梁跨支點(diǎn)與支承墊石之間橫向相對(duì)振動(dòng)位移大。另外還存在斜交梁橋扭曲變形大，軌面形成三角坑?；炷翗驑蛎娴漓汉穸炔蛔?。20世紀(jì)90年代及以前，跨度20m以上的預(yù)應(yīng)力混凝土梁抗裂性安全儲(chǔ)備小，道酢厚度加大和橫向結(jié)構(gòu)性加固后，抗裂安全儲(chǔ)備進(jìn)一步降低。二、既有線橋梁提速評(píng)估既有線橋梁

3、屮，混凝土橋跨結(jié)構(gòu)一般采用鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土雙片式簡(jiǎn)支T梁，大部分采用橫隔板聯(lián)結(jié)，少部分無橫向聯(lián)結(jié)。鋼梁橋跨結(jié)構(gòu)，跨度在40m及以卜?多采用簡(jiǎn)支鋼板梁結(jié)構(gòu)，跨度超過40m—般采用鋼桁梁結(jié)構(gòu)。雙片式T梁、簡(jiǎn)支鋼板梁、上承式和半穿式鋼桁整體性差，尤其是橫向剛度弱。貨物列車通過時(shí)既有線上的輕型墩普遍存在橫向振動(dòng)急劇增大的現(xiàn)象。如何對(duì)既有線橋梁進(jìn)行評(píng)估、加固改造，以適應(yīng)客車提速至200km/h速度級(jí)、貨物列車提速至120km/h的技術(shù)要求，成為急需解決的現(xiàn)實(shí)問題。1.豎向口振頻率既有線普通高度和低高度簡(jiǎn)支鋼筋混凝土梁、預(yù)應(yīng)力混凝土梁的實(shí)際豎向自振頻率在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定限

4、值的1.3?2.0倍之間。動(dòng)車組在250km/h運(yùn)行時(shí)，跨度24m及以下橋梁均不會(huì)發(fā)生主共振和一次超諧共振；跨度32m橋梁可能會(huì)在230km/h運(yùn)行時(shí),發(fā)生一?次超諧共振，跨度16?32m橋梁口J能會(huì)在150?240km/h范圍內(nèi)產(chǎn)生二次超諧共振。貨物列車在120km/h運(yùn)行時(shí)，跨度64m及以下橋梁均不會(huì)發(fā)生主共振；跨度20?32m橋梁可能會(huì)在60?120km/h范圍內(nèi)產(chǎn)生二次超諧共振。雙層集裝箱列車在120km/h運(yùn)行時(shí)，跨度32m及以下橋梁均不會(huì)發(fā)生主共振、一次超諧共振；跨度32m橋梁可能會(huì)在115km/h吋產(chǎn)生二次超諧共振。動(dòng)車組以230km/h通過跨度32

5、m混凝土梁時(shí)口J能會(huì)出現(xiàn)一次超諧共振，但速度參數(shù)僅為0.203；其它可能會(huì)出現(xiàn)均為二次超諧共振，振幅不大，可保證橋梁和列車妥全運(yùn)營(yíng)。可認(rèn)為既有線混凝土梁實(shí)際豎向自振頻率滿足捉速要求。2.豎向撓跨比和梁端轉(zhuǎn)角從豎向剛度較小的低高度梁來看，在中-活載的靜力作用下，跨度8?20m低高度鋼筋混凝土梁實(shí)際撓跨比在1/1600?1/2600之間，低高度預(yù)應(yīng)力混凝土梁實(shí)際撓跨比應(yīng)在1/1400?1/2300Z間；按最大撓跨比1/1400,則最大轉(zhuǎn)角3?2%。/1?4二2?3%。。從大量橋梁撓度的實(shí)測(cè)結(jié)果來看，除超低高度預(yù)應(yīng)力混凝土梁、型鋼混凝土梁外，低高度鋼筋混凝土梁和預(yù)應(yīng)力混

6、凝土梁的豎向撓度和梁端豎向轉(zhuǎn)角，均能滿足提速要求。超低高度預(yù)應(yīng)力混凝土梁，實(shí)際豎向撓跨比平均值在1/1053?1/1230；最大轉(zhuǎn)角3?2%。/(1?05-1.23)=3.04?2.60%。。撓跨比和梁端豎向轉(zhuǎn)角不滿足捉速的要求，應(yīng)限速運(yùn)行或進(jìn)行加同改造。3.混凝土梁橫向自振頻率對(duì)于跨度20m及以下低高度鋼筋混凝土梁和預(yù)應(yīng)力混凝土低高度梁混凝土梁的橫向剛度，以壘標(biāo)橋1024、卷標(biāo)橋2017圖為例，按空間計(jì)算，在列車橫向搖擺力、離心力、風(fēng)力和溫度變化的聯(lián)合作用卜，橫向撓跨比在1/4400?1/15000Z間，滿足捉速要求。但兩片梁Z間無橫向連接或只冇端部橫向連接，橫

7、向整體性差，同一輪對(duì)下梁體豎、橫向撓度差難以協(xié)調(diào)，影響列車運(yùn)行的平穩(wěn)性，甚至?xí)＜疤崴俸蟮男熊嚢踩?，因此，?duì)跨度8m以下的低高度混凝土梁可采用梁端限位方式；跨度16m及以下沒冇橫向連接的低高度混凝土梁，只有端部設(shè)冇橫隔板的跨度20m混凝土梁以及□形混凝土梁，應(yīng)增設(shè)橫向聯(lián)結(jié)；對(duì)已斷裂的橫向連接也應(yīng)進(jìn)行重新連接或加固?？缍?0m及以下普通高度預(yù)應(yīng)力混凝土梁，設(shè)置端橫隔板和間距4?6山的中間橫隔板，橫向剛度大。跨度23.8m和24m梁橫向自振頻率在5?6Hz之間，滿足提速要求?？缍?4m以上的預(yù)應(yīng)力混凝土梁應(yīng)加強(qiáng)橫向聯(lián)結(jié)，特別是專橋(01)系列以前跨度31.7和32m預(yù)

8、應(yīng)力混凝土