既有鐵路橋梁支撐體系病害診治研究

摘要：鐵路橋梁支撐體系用于對于橋梁上部結構以及下部結構進行連接，只有保證鐵路橋梁支撐體系穩定安全的運行，才能夠有效減少橋梁運營事故。論述既有鐵路支座主要功能及分類，對既有鐵路橋梁鑄鋼支座病害進行調查。以某既有鐵路運煤專線特大橋為背景，分析既有鐵路橋梁支撐體系相關病害類型、原因，并提出具體解決方案。

關鍵詞：既有鐵路橋梁;支撐體系;病害調查;全過程診治

0" "引言

在中國鐵路建設飛速發展過程中，人們多將研究放在橋梁、隧道設備布置以及新建線路規劃設計等方面，對于各個項目建成后維護保養問題則往往重視不夠，尤其是橋梁方面，對應的養護及維修工作則存在滯后現象[1-3]。

目前國內許多橋梁均存在部件損壞問題，并且這些問題并未得到及時解決，大部分設施處于帶病工作狀態。雖然這些設施存在的都是局部病害，但如果不及時對其進行維護，最終必然會引起承載構件徹底損壞。

承載構件損壞會使橋梁整體的工作性能無法得到有效保障，無法確保路線上車輛運行的安全，為此必須要重視相關設施的維護、維修工作。進行相關設施的維護、維修工作，需要投入大量的人力、物力，項目的維修成本以及養護難度也都會有所提高[4-5]。

只有對鐵路橋梁支撐體系給予足夠的重視，并采取相應整治措施，才能夠有效規避病害帶來的損失。國內一些學者針對既有鐵路橋梁支撐體系病害診治進行了大量研究。石秋君[6]主要針對實際工程案例進行了研究，并對新型支座以及對應支座的更換方案進行了闡述。張晶[7]主要研究了滑動平移式支座，并嘗試利用它代替輥軸，具體內容包括更換工藝和整治方案。

然而上述國內學者的研究，并未對整體占比較大的搖軸鑄鋼支座進行詳盡分析。基于此，本文對鐵路橋梁支座病害的三項調查數據進行分析，在此基礎上完成病害的分類及分級，并對典型病害整治計劃、具體實施方案進行闡述，希望以上內容可以為后續的病害整治提供新的思路。

1" "既有鐵路支座主要功能及分類

橋梁支座有一個重要的作用，就是對于結構的外力以及變形進行傳遞，并在工作過程中可以對于混凝土中存在的各種應力以及收縮等各項因素進行適應。在工程項目中還會包含一些特殊形式的支座，通過這些結構可以很好的應對特定環境以及工況。

例如，減免震支座可以在地震發生時，對內部的振動響應進行抑制，避免地震災害對于橋梁上部結構所產生的干擾。同時還可以保證橋梁在地震過程中運行的安全性以及穩定性，降低地震所帶來的損失。可調高支座通過對支座高度的調節，可對線路的幾何尺寸和對應的平順性進行優化，從而提高整體運行的安全性。目前國內既有鐵路線路的支座有很多種支，分別應用在不同的工況下。在使用過程中，不同的類型的支座所體現出的功能、作用也存在差異。

2" "既有鐵路橋梁鑄鋼支座病害調查

對某工務段管轄范圍內的數據信息進行統計，發現該工務段一共包含有347座橋梁。所有橋梁都屬于圬工橋，其中100m以上的橋梁有70座，100m以下的橋梁有277座。梁跨形式主要包含3種：第1種是鋼筋混凝土T型梁，第2種是普通鋼筋混凝土梁，第3種是框構梁。支座包含的數量為39468個，針對支座形式進行分析，可以發現主要類型有搖軸支座、弧形鑄鋼支座等。

針對病害登記數據抽查，其中弧形鑄鋼支座所抽查的數量為5052個，搖軸支座所抽查的數量為4272個。從調查的結果來看，其中涉及到許多問題，包括支座位移以及支座流繡等各種問題，下面針對典型病害情況的具體數據統計進行詳細介紹。

2.1" "支座位移

從調查結果來看，這種病害所占有的比例是最大的。從具體數據來看，出現這個問題的支座一共有631個，其中涉及到的搖軸支座數量一共是252個，所包含的弧形鑄鋼支座數量一共是397個。

從具體的病害程度進行分析，可以發現其中34%都已經出現了位移超限，有12%已經出現了A1（嚴重）級位移超限。為此必須對有問題的支座進行狀態矯正或者更換。

2.2" "錨栓松動折斷

從調查數據來看，存在錨栓病害支座的數量達到485個，其中還存在螺帽松動問題和對應的輕微銹蝕問題，存在這兩項問題的支座數量共計289個。除此之外，錨栓松動支座數量大小為167個，其中存在的錨栓折斷支座數量共計29個。以上這些病害均會導致支座受力情況受到嚴重影響，影響整體的運行安全，所以必須投入足夠的資源進行維護和保養。

2.3" "鋼部件裂損銹蝕

這次所調查的線路已經運營了較長的時間，其中有許多支座都開始出現各種病害問題，最常見的問題便是鋼部件裂損、銹蝕病害。從調查的數據來看，涉及到銹蝕并剝落支座數量共計106個，其中涉及到銹蝕支座數量共計271個，其中涉及到的輕微銹蝕支座數量共計209個。

從調查數據以及平臺的分析結果來看，這種病害發生的位置主要有兩種：一種是下擺位置，另一種是上下擺結合位置。導致這種病害的主要原因是受到自然環境以及工作環境的影響。如果工作環境較為惡劣，且沒有及時對其進行保養，必然會因防腐漆老化而引發病害。為了進一步提升部件的服役時長，需要按相關規定進行檢查，并針對有問題的部位及時采取防腐措施。

3" "鑄鋼支座病害整治全過程方案解析

3.1" "項目背景

某既有鐵路運煤專線特大橋全長1975m，孔跨式樣為60～32m預應力混凝土簡支T梁。該橋設計荷載為中-活載，梁體已橫向預應力加固，雙片并置，梁端設有防落梁裝置。支座采用8度地震區搖軸鋼支座。

該橋位于-4‰、0‰，+3.5‰、+4‰、+3.1‰的坡道上，小里程橋臺至33號墩、57號墩至大里程橋臺位于半徑800m的曲線上。該橋為T形橋臺、圓端形橋墩，橋臺及1、15-16、53-60號橋墩為片石混凝土擴大基礎，其余橋墩為鋼筋混凝土樁基礎，橋梁跨越河流無水。橋梁概況如圖1所示。

3.2" "病害分析

該橋部分活動支座存在位移超限、支座傾斜情況，存在一定的行車安全隱患。由于線路運營年限較長，且運量持續增加，加之病害支座所處位置為曲線地段，導致支座在疲勞荷載及不均勻荷載作用下，發生較大位移和傾斜。病害支座現場位移超限情況見圖2。

3.3" "整治方案

選擇頂升梁體方案對其進行整治，即通過頂升梁體完成搖軸支座更換，將這部分結構使用的鉸軸滑板鋼支座進行替代。該方案的優勢如下：

新替代的部件具有更小的接觸應力，具有更高的靈活度。新替代的支座具有更加均勻的受力狀況，在使用過程中可以有效減少各種隱患，避免后續頻繁的維護。新替代的鉸軸滑板鋼支座在施工上更加方便，整體性能更好。在具體實施過程中，可選擇封閉點內和封閉點外兩個時間段分開布置作業項目。

3.4" "實施工藝

3.4.1" "施工總體工序

施工整體主要工序如下：對于附屬設備進行拆除，以避免這些設備對于起梁產生影響;完成平整現場以及頂升梁體;針對支座進行拆除并更換;回落梁體，并完成線路的恢復以及檢查。

3.4.2" "監控要點

首先需要關注的是梁體變化，這部分主要關注的內容是具體的受力變化情況，通過該監控，可以有效避免橋梁結構破壞。利用監測儀器針對橋梁結構變形量進行監測，如果發現其出現變形或受力異常，必須要馬上停止作業，找到其中的原因并解決，才能進行后續的操作。針對頂升過程進行監控，確保高度以及速度的一致性。

3.4.3" "施工注意事項

在起梁過程中，主要關注點有兩個：一個是液壓頂起鎬量;另一個是梁體頂起高度，要求這個高度數據不超過150mm。如果發現其中兩片梁抬高高度存在差異，則應該及時對于數據進行調整，最終實現4臺千斤頂同時起落。

在液壓頂與梁底間安放專用頂升墊板，避免頂升過程中，液壓頂直接與梁體底部接觸而對梁體造成損壞。在具體施工過程中，需對對多項突發因素（其中包括線路脹軌等各種情況）進行分析，并針對各種突發因素制定相應的應急措施。

必須遵循統一指揮和明確分工的原則，要求具體操作人員嚴格按照相應的作業程序，確保每一個環節的作業質量，同時需設專門人員負責監控和過程控制。

相關技術人員必須進行鎖定軌溫觀測和線路幾何狀態檢查，只有保證這兩方面正常才能進行支座復位。對于作業質量以及進度進行嚴格控制，支座中心線位置必須達到設計要求。

3.5" "實施過程及結果

第1步：對于頂梁的附屬設備進行拆除。對于這些附屬設備進行拆除，是為了規避這些設備的更換以及拆除所帶來的負面影響。

第2步：進行平整現場。對其中線路15m范圍內扣件墊板進行拆除，同時將橋臺頂面雜物垃圾進行清理，并對千斤頂支頂位置進行整平處理。

第3步：完成頂升梁體。從各個系統儀表中明確設備的工作狀態，在預頂過程中關注頂升設備以及梁體是否正常，滿足頂升條件才能夠進行后續操作。到達相應高度以后，應該馬上停止所有操作。

第4步：拆除并更換支座

第5步：完成回落梁體操作。完成這個步驟之前，需要對于各個技術參數進行核驗，以確保每一個支座受力良好。

第6步：對于線路進行檢查，判斷其是否恢復。檢查線路狀況，待幾何尺寸達標后，恢復作業中拆除的既有橋梁附屬設備。

4" "結語

鐵路橋梁支撐體系用于對于橋梁上部結構以及下部結構進行連接，只有保證鐵路橋梁支撐體系穩定安全的運行，才能夠有效減少橋梁運營事故。這篇論文主要分析的內容是橋梁的病害以及支撐體系普遍存在的各種病害類型，并針對鐵路橋梁支撐體系的病害進行了系統分析。在具體分析之前進行了針對性調查。

本文以三項病害調查數據為基礎進行研究，針對這些數據進行分類、分級，并針對鐵路橋梁支撐體系多個方面提出具體的應對措施。在分析過程中，選擇病害比例最大且最為典型的內容，主要分析對象為搖軸鑄鋼支座。對典型病害整治計劃、具體實施方案進行分析，同時對于施工注意事項進行分析，希望以上內容可以為后續的病害整治提供新的思路。

參考文獻

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