丰沙线34#桥支座整治设计研究

安旭刚

（北京铁路大修工程勘测设计所，工程师，北京 100071）

我国铁路自1997年至2007年的短短10年里，进行了6次的大提速，提速后大大节约了人们的出行时间，提高了运输效率。同时铁路货物运输也向着重载化、高密度化的方向发展，大大增加了运能、运量。随之而来的是，铁路工务系统设备的磨损也大大增加，尤其是线路、桥梁的大修周期大大的缩短。桥梁的具体病害表现在梁体横向震动增大、预应力出现松弛，梁体混凝土开裂、支座损害等方面。

近几年所发生的支座病害中，支座上摆锚栓折断是一个常见病害。原《铁路桥隧大修维修规则》中，对跨度20m及以下钢筋混凝土梁推荐使用弧形支座，这种支座由于原来设计标准低，支座锚栓受剪安全系数低〔1〕，在长期运营，承受列车运行的疲劳荷载后，支座上摆锚栓就会折断。钢筋混凝土桥梁病害普遍存在于既有铁路线上，已成为制约铁路运营速度的因素之一，并大大的危害到了铁路的运营安全。通常主要采用更换橡胶支座的方案来解决此类病害，但是各桥梁的具体情况不同，有时更换橡胶支座的方案行不通，那就必须要思索采用其他方案。下面以丰沙下行线34#桥的一个工程实例来介绍另外一种支座病害整治方案设计。

1 工程概况

丰沙下行线34#桥（永定河7#桥）见图1，位于珠窝东站-沿河城西站之间，其中心里程k55+900，桥全长218.0m。该桥孔跨式样为：1×8m普通钢筋混凝土+1×150.0m中承式钢筋混凝土拱桥+2×12m普通钢筋混凝土+1×16m普通钢筋混凝土。

图1 丰沙34#桥

主跨中间采用挂孔简支梁的形式来适应桥面受外力作用及温度变化时纵向伸缩之用。其跨度为9.6m，Π形截面，其两侧加设H形截面风弦，挂孔支座为小弧形支座（共计有4个），支座高度为185mm，桥墩上设有吊围栏。

该桥的病害情况：主跨中间挂孔纵梁支座上摆锚栓剪断（见图2所示），其中：丰台方向支座上摆锚螺栓折断16条；沙城方向支座上摆锚螺栓折断12条，已经严重危及行车安全。

图2 支座锚栓折断

2 整治方案

2.1 方案设计比选 针对此桥的病害情况，提出2个方案并进行比选。

方案1：将梁两端支座更换，具体方案为在封闭点内起梁，将弧形支座拆除，安装新型圆柱面支座。该方案的优点是可一次性解决支座病害，延长支座维修周期，其缺点是需要起顶梁，且需要锚固上摆，但支座上摆锚栓已经折断，不宜操作。

方案2：采用粘贴钢板固定上摆。具体方案为在既有梁支座处的预埋钢板处四周粘贴新钢板条，将支座上摆套箍在周边钢板内，从而起到固定支座上摆的作用。该方案的优点是不用起梁，工艺简单。缺点为梁体预埋钢板已经锈蚀，需要仔细打磨，且后期需要日常保养，保持钢板不锈蚀。有实例证实，工务部门采用此方法维修后，粘贴的钢板很快就失效了（图3）。

图3 粘贴钢板已失效

2.2 整治方案的形成 通过上面的方案比较，决定采用更换圆柱面支座的方法，将挂孔简支梁支座更换成圆柱面支座（TK04-YZM80）的方案，来消除本桥的病害。但是更换支座方案存在以下的设计难点：一是挂孔支座下部空间只有185mm高，没有放置起梁顶镐的位置，无法起梁。二是由于支座上摆锚栓折断，在封闭点内不可能在梁底重做锚栓孔，固定支座上摆困难。三是挂孔横梁上面钢筋密布，不能在横梁上打锚栓孔，支座下摆锚栓锚固变得很困难。

采用传统的更换支座的方案行不通，为此，根据本桥的特点和其病害情况，特提出以下综合方案来解决以上问题。

1）在梁体侧面锚固起梁牛腿，支顶梁体侧面的牛腿（图4、图5），将梁体支顶起来，来达到起梁的目的。

图4 起梁牛腿实图

图5 牛腿布置图

2）支座上摆固定时，采用类似粘钢板的方法，并考虑利用起梁牛腿，将固定上摆的钢板焊接在起梁牛腿上，来固定支座上板。

3）支座下摆固定时，不在横梁上打孔，而是采用利旧支座锚栓的方法，在圆柱面支座下摆下放置一块支承垫板，将支承垫板与既有支座锚栓焊接，然后将支座下摆焊接四周围焊在支承垫板上，来锚固支座下摆。具体方案的实施可参看图6、图7。

图6 钢板安装图

图7 钢板大样图

3 牛腿检算

为保证施工时的安全，在施工前还需要对起梁牛腿进行验算。

3.1 牛腿锚栓受剪计算（起梁）〔2〕

纵梁重 N1=15.1m3×2.5=37.8 t

单侧风弦重N2=5.15×2.5=12.9 t

桥上线路重N3=10.2×4=40.8 t

则横梁一端重量N=N1/2+N2+N3/2=52.2 t

每端起梁牛腿为4个，每个牛腿受力为N=52.2/4×9.8=127.9 kN，每个牛腿采用4根Φ20的HRB335的钢筋锚固，〔τ〕=170MPa，锚栓抗剪力为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 牛腿焊缝强度（起梁时A板与B板的连接）

查表得角焊缝的强度为 160 N/mm2

单条焊缝的强度为

作用在单个牛腿上的力为127.9 kN，每条焊缝分的剪力为127.9 kN/4=31.98 kN

安全系数为244.4/31.98=7.6 安全

3.3 锚栓抗剪检算（列车制动力或牵引力）

每端起梁牛腿为4个，每个牛腿受力为N=135.3/4=34 kN，每个牛腿采用4根Φ20的HRB335的钢筋锚固，〔τ〕=170MPa，锚栓抗剪力为

4 结束语

用以上设计方法消除了该桥挂孔支座上座板锚栓折断的病害，在实际的工程施工过程中得到了用户良好的反馈信息，施工完成后得到了工务管理部门的赞许，从根本上解决了此病害。但采取上述整治方法时应注意：一是起梁高度要尽量小，能安装支座即可，在起落梁过程中要保持梁体平稳。二是起梁牛腿锚栓全部采用植筋胶锚固。三是梁体与钢板之间的缝隙要用植筋胶充满密实。