既有鐵路小跨度橋梁人行道的改造對策

張麗霞 苑存宇

(大秦鐵路股份有限公司大同工務段，山西大同 037005)

大同工務段管內的京包線于1914年建成單線通車，復線于1958年建成通車。全線小跨度圬工橋梁占90%，橋梁人行道寬度僅0.5 m。既有橋上由普通線路鋪設成無縫線路后，基本的技術標準是無縫線路道床頂面寬度大于普通線路0.3 m～0.4 m，砟肩堆高0.15 m，道床邊坡同普通線路一樣仍為1∶0.75。由于人行道寬度不足，橋梁人行道承砟現象十分突出，橋梁人行道恒載增大。雖然有的橋梁為緩解人行道承砟，增強線路抗橫移能力，相應增設了擋砟板，但絕大多數橋梁由于橋上道砟嚴重超厚，增設擋砟板后，人行道上仍舊堆滿道砟;其次，線路大、中修的混凝土枕和道砟難免放在橋面人行道上，自然增加了永久恒載和臨時恒載。橋梁人行道存在安全隱患。

1 既有橋梁人行道現狀

既有橋梁跨度小、橋高低，設計標準不一，梁體形式多樣，運營至今，橋梁人行道劣化嚴重。眾所周知，現有圬工橋梁的人行道為鋼支架，由角鋼托架承重的懸臂結構。其本身存在四種缺陷:1)由于小跨度梁體結構自身特性決定，人行道在附加較大外力作用下，產生較大扭矩，梁體發生扭轉，影響線路穩定;2)角鋼托架與梁體通過“U”形螺栓聯結，在附加較大外力作用下，極易將埋設在梁體擋砟墻的“U”形螺栓拔出，發生人行道垮塌;3)角鋼托架和“U”形螺栓在多年養護不到位的情況下，產生銹蝕，截面變小，抗剪能力減弱，在附加外力作用下，剪斷聯結螺栓，人行道垮塌;4)人行道結構自身決定人行道寬度。目前，小跨度梁體角鋼托架人行道寬度僅為0.5 m。人行道承砟后，受寬度限制，給線橋大、維修作業人員帶來不便。采用梁柱結構進行人行道加寬改造則是為避免以上缺陷的一種新型結構，受力狀況由原來的懸臂結構變為簡支結構，受力特征較為合理。鐵道部在2012年6月運工橋隧函［2012］292號“關于加強鐵路混凝土橋梁鋼支架人行道堆載管理的通知”中規定了鋼支架人行道應按《既有線混凝土梁鋼支架人行道加固圖》(圖號:專橋［2012］9028)加固，并更換承載能力不足的步行板。圖中的設計只是對人行道結構的強度進行補強，而在寬度方面沒有增加。

2 設計原理及過程

根據外力傳遞順序，即鋼筋混凝土人行道板→支撐鋼筋混凝土梁→鋼筋混凝土柱→混凝土基礎分別設計?；炷寥诵械腊濉摻罨炷亮旱脑O計一律按簡支結構，鋼筋混凝土立柱按小偏心受壓結構進行設計。

2.1 板(人行道板)的設計

1)荷載的選用。按《鐵路橋涵設計基本規范》以下簡稱(《橋規》)規定，豎向靜活載采用4.0 kPa外，再加并排縱向放置兩根Ⅲ型混凝土枕和縱向放置單根鋼軌的臨時活載組合。

2)截面尺寸的確定?？紤]到路基防護網的距離、軌枕和鋼軌的擺放，板的長度為1.85 m。由于設計荷載的加大，板內受力主筋截面增加，同時使其具有足夠的保護層，參照《通橋2005》標準圖橋梁鋼筋混凝土步行板的設計，確定鋼筋混凝土板的厚度由原來的70 mm增加至80 mm，為克服因跨度增大后板的撓度加大失穩和防止被盜，人行道板的寬度也由原來150 mm～200 mm增加至500 mm。人行道板的強度等級由原來的C20提高到C30。

3)受力鋼筋截面的確定。根據計算結果，受力主筋采用∮12的HRB335鋼筋，分上下兩排布設，下面一排4根均勻布設，上面一排3根均勻布設;箍筋采用∮6的HPB235鋼筋，同時根據構造和受力特征，間距:板兩端1/4范圍內@100 mm，中間@200 mm。保護層厚度20 mm。

2.2 梁(人行道支撐梁)的設計

1)荷載的選用。按簡支梁圖式，計算荷載取人行道板及其上的荷載組合的1/2。

2)截面尺寸的確定。人行道板支撐梁的截面采用矩形梁。按矩形梁的構造要求，矩形截面梁的高寬比(h/b)一般為2.0～2.5。從經濟角度考慮及人行道板的搭接尺寸，梁高(h)應采用500 mm，梁寬(b)應采用200 mm。同時防止人行道板橫移，梁上部外側增設耳墻，寬度70 mm，高度同人行道板厚。梁體混凝土強度等級采用C30。梁體外側按@1.5 m預埋∮22 HPB235鋼筋“U”形欄桿聯結螺栓。

3)受力鋼筋截面的確定。根據計算結果，受力主筋采用下層4根∮20和上層4根∮14的HRB335鋼筋;分布筋和架立采用5根∮10的HPB235鋼筋;箍筋采用∮6的HPB235鋼筋，同時按照構造要求，間距:梁的兩端1/4范圍內@100 mm，中間@150 mm。保護層厚度30 mm(見圖1)。

2.3 柱(人行道立柱)的設計

1)荷載的選用。荷載按人行道板支撐梁及其上的荷載組合的1/2。

2)截面尺寸的確定。柱截面尺寸，除應滿足承載力要求外，必須保證具有足夠的剛度和穩定性。應采用矩形截面，其寬厚比(h/b)為1.3～1.7。從受力條件和經濟方面來看，認為 h=300 mm，b=400較為合理，為增大梁與柱的接觸面積，提高穩定性，柱頂端兩側增加牛腿，按短牛腿設計，采用C30混凝土。位于季節性河流的立柱，考慮到水流對立柱壓力的影響，立柱下部一定范圍內上游側設三角形分水尖，減小水流壓力。

3)受力鋼筋截面的確定。根據計算結果，受力主筋采用6∮14的HRB335鋼筋;箍筋采用∮6的HPB235鋼筋，間距:柱的兩端1/6范圍內@100 mm，中間@150 mm。保護層厚度30 mm(見圖2)。

2.4 柱(人行道立柱)基礎的設計

由于柱下基礎承受集中荷載較大，選用混凝土杯形基礎較為合理，按構造要求，基礎杯內口下端各預留50 mm、上端各預留75 mm的空隙，便于柱的安裝。采用C15混凝土，基礎杯體壁厚及底厚均為300 mm?？障短幑嗵罴毷炷?。

圖1 人行道支撐梁斷面圖（單位：mm）

圖2 人行道梁、柱斷面圖

3 施工過程

根據現場條件，采用現場預制和現場裝配兩種方法施工。

3.1 現場預制

工藝流程:位置確定(測量)→基礎基坑開挖→灌注基礎→綁扎立柱鋼筋→制立模型→灌注混凝土→制立人行道梁模型→綁扎梁鋼筋→灌注混凝土→拆除既有人行道→制立人行道板模型→綁扎鋼筋→灌注混凝土→拆?！苍O人行道欄桿。缺點是現場灌注工期較長，因立體施工，模型制立精度要求高。優點是結構整體性強，人行道梁可制成連續梁，受力更為合理。

3.2 現場裝配

現場場地開闊的條件下，幾道工序可以同時進行。工藝流程:混凝土立柱基礎、鋼筋混凝土立柱、鋼筋混凝土支撐梁、鋼筋混凝土人行道板預制及鋼欄桿制作可同時進行→安設立柱→拆除既有人行道→架設人行道支撐梁→鋪設人行道步行板→安裝鋼欄桿。立柱、梁、板在預制場地同時施工，施工便利，工期較短。構件尺寸精度完全滿足設計標準。

4 結語

近年來，我段采用梁柱結構對京包線、北同蒲、口泉等線的人行道寬度不足的橋梁進行了人行道加寬改造，施工工藝較為成熟。不僅給廣大線橋養護人員在橋上作業提供便利，而且延長了橋梁人行道維修保養周期，同時為線路大修放置部分料具提供了安全保證。在繁忙的鐵路干線上也應在橋梁人行道加寬改造中推廣梁柱結構。因其人行道與梁體分離，克服了懸臂結構彎矩過大時連同梁體一起扭轉影響設備安全的問題。

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