TK-YZM280圓柱面鋼支座病害整治

陳詩(shī)韻

（中國(guó)鐵路南寧局集團(tuán)公司 工電檢測(cè)所，工程師，廣西 南寧530001）

橋梁支座是橋梁上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)之間傳力和連接的重要部件，主要作用是傳遞上部結(jié)構(gòu)的各種荷載，并適應(yīng)上部結(jié)構(gòu)由于荷載、溫度、收縮徐變等因素引起的位移。TK-YZM系列圓柱面鋼支座是一種以面接觸傳遞豎向荷載為特征的鐵路橋梁支座，據(jù)相關(guān)資料介紹，該類型支座已在京廣線、京秦線等既有線提速改造以及青藏鐵路、宣杭鐵路等新線建設(shè)中大量使用，南寧局集團(tuán)公司既有線部分橋梁采用TK-YZM280型支座，在2019年各項(xiàng)檢查中發(fā)現(xiàn)存在病害的支座共計(jì)29個(gè)，本文試分析TKYZM280型圓柱面鋼支座在實(shí)際運(yùn)營(yíng)中產(chǎn)生的病害及成因，并提出整治方案及施工注意事項(xiàng)。

1 支座結(jié)構(gòu)及工作原理

如圖1、圖2所示，TK-YZM280系列圓柱面鋼支座分活動(dòng)、固定兩種，活動(dòng)支座以圓柱面的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)和平面的相對(duì)滑動(dòng)來適應(yīng)梁的變形，固定支座限制縱向位移，只能以圓柱面的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)適應(yīng)梁的變形，無論是轉(zhuǎn)動(dòng)圓柱面還是滑動(dòng)面，均以聚四氟乙烯板配合不銹鋼板作為相對(duì)摩擦面以減小摩擦阻力，支座的滑動(dòng)摩擦系數(shù)≦0.05；TK-YZM280型圓柱面鋼支座豎向承載力為2800 KN，主要適用于32 m跨度簡(jiǎn)支梁，支座可承受橫橋向水平力不低于其豎向承載力的10%，固定支座可承受縱向水平力不低于其豎向承載力的20%；支座容許轉(zhuǎn)動(dòng)角不小于120分，容許縱向位移50 mm；支座鑄件采用ZG270-500，不銹鋼板材質(zhì)為1Cr18Ni9Ti，滑板為聚四氟乙烯板。

圖1 TK-YZM280圓柱面活動(dòng)支座（順橋向）

圖2 TK-YZM280圓柱面固定支座（順橋向）

2 支座病害及原因分析

2.1 聚四氟乙烯板竄出病害及原因聚四氟乙烯板竄出病害多見于活動(dòng)支座，固定支座也有部分存在。如圖3所示，病害主要表現(xiàn)為支座上下擺間圓柱轉(zhuǎn)動(dòng)面、活動(dòng)支座下擺和底板間滑動(dòng)面聚四氟乙烯板向一側(cè)竄出，竄出部分聚四氟乙烯板表面有明顯擦痕。因聚四氟乙烯板向一側(cè)竄出，順橋向支座兩側(cè)上下擺底部存在明顯高差（聚四氟乙烯板竄出后一側(cè)支座上擺或下擺下壓）。本文對(duì)此類病害兩種表象分述如后，一是下部聚四氟乙烯板竄出病害原因，因TK-YZM280活動(dòng)支座下擺為組合結(jié)構(gòu)，順橋向下擺兩側(cè)均采用六角螺栓安裝鋼擋板限制聚四氟乙烯板竄動(dòng)，如圖4所示，按照設(shè)計(jì)要求鋼擋板安裝后聚四氟乙烯板外露部分高度應(yīng)大于1.5 mm且小于3 mm，由于鋼擋板制作及安裝誤差等原因，現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)大部分支座聚四氟乙烯板外露部分高度超標(biāo)，鋼擋板不能對(duì)聚四氟乙烯板形成有效約束，加之荷載及外部環(huán)境作用下粘接劑老化失效，列車活載長(zhǎng)期作用下支座滑移進(jìn)而帶動(dòng)聚四氟乙烯板從空隙竄出；二是上部弧面聚四氟乙烯板竄出病害原因，則主要是因?yàn)楹奢d及外部環(huán)境作用下粘接劑老化失效，聚四氟乙烯板缺乏有效約束，列車活載長(zhǎng)期作用下支座轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)而帶動(dòng)聚四氟乙烯板從空隙竄出。

圖3 活動(dòng)支座聚四氟乙烯板竄出病害

圖4 A節(jié)點(diǎn)詳圖

2.2 鋼擋板及支座梁底錨固螺栓折斷原因如圖5、圖6所示，大部分存在聚四氟乙烯板竄出病害的支座都同時(shí)存在鋼擋板螺栓折斷、鋼擋板掉落的病害，主要原因是下部聚四氟乙烯板竄出后，下擺底部原聚四氟乙烯板填充處將產(chǎn)生一定的活動(dòng)空間，如圖4所示，鋼擋板底部略低于下擺底部，從而在列車活載作用下鋼擋板與底板接觸時(shí)受縱向摩擦力，鋼擋板與下擺接觸面間存在剪切錯(cuò)動(dòng)，鋼擋板螺栓受縱向摩擦力或豎向剪力，致使螺栓折斷，鋼擋板掉落。

圖5 鋼擋板螺栓折斷

圖6 鋼擋板掉落

2.3 支座梁底錨固螺栓折斷原因部分支座出現(xiàn)梁底錨固螺栓折斷病害，主要原因是聚四氟乙烯板竄出后支座縱向位移受限，導(dǎo)致支座結(jié)構(gòu)所受縱向力增大，造成支座梁底錨固螺栓折斷。由此亦可見，支座梁底錨固螺栓折斷與聚四氟乙烯板竄出具有明顯因果關(guān)系，因此圓柱面鋼支座出現(xiàn)聚四氟乙烯板竄出病害時(shí)應(yīng)當(dāng)引起重視并盡早整治。

3 整治方案

3.1 聚四氟乙烯板竄出病害整治方案固定支座聚四氟乙烯板竄出病害采用更換聚四氟乙烯板的辦法進(jìn)行整治，活動(dòng)支座聚四氟乙烯板竄出病害采用更換整體式下擺（鋼擋板與下擺一體加工成型）及上下接觸面聚四氟乙烯板的辦法進(jìn)行整治，采用整體式下擺，能夠避免分離式結(jié)構(gòu)鋼擋板制作及安裝誤差等原因造成的聚四氟乙烯板外露部分過高的問題，可以采取將活動(dòng)支座整體式下擺上下接觸面聚四氟乙烯板活化處理并與活動(dòng)支座下擺進(jìn)行粘結(jié)固定等施工工序在工廠內(nèi)預(yù)制完成，有利于提升支座設(shè)備整體質(zhì)量。須重點(diǎn)指出的是，整治前應(yīng)當(dāng)注意測(cè)量既有支座活動(dòng)部分偏移量并在整治過程中進(jìn)行調(diào)整、修正。

3.2 鋼擋板螺栓折斷病害整治方案對(duì)固定支座鋼擋板螺栓進(jìn)行全面細(xì)致檢查，更換已折斷的鋼擋板螺栓，安裝恢復(fù)已經(jīng)松動(dòng)、掉落的鋼擋板，活動(dòng)支座更換整體式下擺、固定支座重新安裝鋼擋板后，必須確保聚四氟乙烯板外露高度大于1.5 mm且小于3 mm，如不滿足要求，須重新制作安裝。

3.3 支座梁底錨固螺栓折斷病害整治方案對(duì)支座上擺錨固螺栓折斷病害采用鋼板對(duì)上擺進(jìn)行焊接加固，如圖7所示，采用4塊2 cm×2 cm×6 cm鋼板+4塊2 cm×2 cm×12 cm鋼板緊貼上擺四周外側(cè)布置，鋼板與梁體預(yù)埋鋼板、支座上擺接觸面焊接，對(duì)支座上擺進(jìn)行加固。

圖7 支座上擺錨固螺栓折斷病害整治示意

4 主要施工步驟及注意事項(xiàng)

4.1 施工步驟更換聚四氟乙烯板、整體式支座下擺施工步驟：梁體縱橫向支撐加固并在梁體兩端設(shè)臨時(shí)保險(xiǎn)支座→梁體兩端梁端縫扒空擋砟鋼板處石砟→拆除支座限位塊2→封鎖線路→松開梁體起頂一端前后30 m范圍內(nèi)線路扣件→起道→起頂梁體（起頂高度固定支座以方便更換聚四氟乙烯板為宜，活動(dòng)支座以方便更換支座下擺為宜）→活動(dòng)支座取出既有下擺及上下接觸面聚四氟乙烯板，固定支座取出聚四氟乙烯板→將支座轉(zhuǎn)動(dòng)面和滑動(dòng)面的不銹鋼板表面用丙酮擦拭干凈→固定支座更換聚四氟乙烯板，活動(dòng)支座更換整體式下擺及上下接觸面聚四氟乙烯板→落梁→安裝支座限位塊2→撤除千斤頂→線路檢查、整修→開通線路。

4.2 施工注意事項(xiàng)施工期間橋上線路應(yīng)進(jìn)行應(yīng)力放散，或采取措施控制施工地段的軌溫，使施工地段的軌溫控制在鎖定軌溫加減5℃范圍以內(nèi)。在梁體起頂一端梁底設(shè)置千斤頂（千斤頂頂梁位置距梁端不得大于2 m），單片梁千斤頂起重能力不小于200 t（預(yù)留約50%富余量），現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)按千斤頂實(shí)際使用數(shù)量預(yù)留備用千斤頂，左、右片梁梁底均應(yīng)設(shè)置保險(xiǎn)臨時(shí)支座，并隨時(shí)調(diào)整臨時(shí)支座的高度，與千斤頂同步升高，一孔梁須起頂兩端時(shí)，須先起頂活動(dòng)端，后起頂固定端，活動(dòng)端起頂?shù)轿徊⒂帽ｋU(xiǎn)臨時(shí)支座固定后才能起頂固定端（同一孔梁左、右片梁同步起頂，每次作業(yè)同一孔梁只能起頂一端，禁止兩端同時(shí)起頂），起頂高度以方便支座上下擺糾正為宜。梁端起頂?shù)轿徊⒂帽ｋU(xiǎn)臨時(shí)支座固定后才能進(jìn)行固定支座聚四氟乙烯板、活動(dòng)支座整體式支座下擺更換施工。更換的固定支座聚四氟乙烯板非活動(dòng)面必須經(jīng)表面活化處理后與基層鋼接觸面粘接，活動(dòng)支座整體式下擺上下接觸面聚四氟乙烯板由廠家先進(jìn)行活化處理并與活動(dòng)支座下擺進(jìn)行粘結(jié)固定，聚四氟乙烯板儲(chǔ)硅脂坑必須熱壓成型（溫度小于200℃），不得用鉆頭鉆孔成型，儲(chǔ)硅脂坑排列方向必須符合設(shè)計(jì)要求，組裝時(shí)應(yīng)用丙酮將其表面及不銹鋼板表面擦拭干凈，并在儲(chǔ)硅脂坑內(nèi)仔細(xì)涂滿5201硅脂，儲(chǔ)硅脂坑內(nèi)不得夾雜空氣。更換固定支座聚四氟乙烯板和活動(dòng)支座下擺前，應(yīng)將支座轉(zhuǎn)動(dòng)面和滑動(dòng)面的不銹鋼板表面用丙酮擦拭干凈。

5 結(jié)束語(yǔ)

鐵路橋梁支座的安全性關(guān)系到整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)乃至鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩瑢?duì)于日常檢查中發(fā)現(xiàn)的支座結(jié)構(gòu)病害應(yīng)高度重視及時(shí)安排人力物力進(jìn)行整治，避免病害進(jìn)一步發(fā)展后增加整治難度、危及行車安全。本文所述支座整治方法2020年初開始試用，目前已在南寧局集團(tuán)公司管內(nèi)全面推廣使用，短期看運(yùn)用本法整治的支座病害未見復(fù)發(fā)，但長(zhǎng)期效果有待跟蹤觀察。