铁路桥梁支座病害整治设计及施工技术

于 强 中国铁路上海局集团有限公司南京桥工段

1 项目概况

某Ⅰ级线路铁路大桥于2000 年9 月竣工通车，设计荷载为中—活载。大桥南岸引桥共计161跨，总长为6 098.816 m。跨度布置从正桥起为：3 孔 40 m 箱梁+（48+68+48）m 连续箱梁+77 孔 40 m 箱梁+3 孔 32 mT 梁+2 孔 40 m 箱梁+2×80 m 连续钢桁梁+1 孔 40 m 箱梁+70 孔 32 mT 梁。其中，2×80 m（088#-090#墩）连续钢桁梁跨越裕溪河，088#-087#墩跨越沿河大堤。在运营过程中发现，085#及088#墩顶梁端间隙基本保持不变；086#墩顶梁端间隙不断缩小，087#桥墩梁端间隙不断扩大。虽然在087#墩增加了桩基加固，但是病害依然存在，且不断发展。

086#-088#墩间桥跨及沿河大堤布置如图1 所示。上部结构为跨度40 m 的简支箱梁，分两幅分离设置。梁高3.31 m，梁宽3.95 m。下部结构为框架式桥台。桥梁横断面布置如图2所示。

图1 桥跨及沿河大堤布置/cm

086#-087#墩间跨桥梁支座布置如图3 所示。其中固定支座型号为JHPZ3000GD，支座高度140 mm，支座平面尺寸为610 mm（横桥向）×600 mm（纵桥向），支座允许位移量为±30 mm。支座上、下钢盆分别利用4个M30锚栓固定于梁体及支座垫石上。

图2 桥梁（086#-088#墩间跨）横断面布置/cm

图3 桥梁支座平面布置/cm

2 支座病害及发展情况

图4 087#桥墩增设桩基加固/cm

沿河大堤为后期建设，高度约6 m。大堤与87#桥墩间中心距离约10 m。在使用中大堤常年通行重型运输车辆。根据 2012 年 9 月至 2018 年 5 月检测、监测结果，087#桥墩存在倾斜且持续发展。

2013年，086#墩顶处40 m 跨径小箱梁梁端与32 mT 梁支承垫石间已经接近抵死状态。为了保证主梁正常工作，桥梁养护单位凿除32 mT 梁支承垫石约10 cm 宽度以保证主梁正常受力。

2017 年12 月，对087#桥墩进行了增加桩基加固处理。主要的加固措施包括：在桥墩两侧分别增加1排加固桩，每排3 根，桩径1.2 m，桩长48 m。并在大堤边坡位置增设一排抗滑桩。主要的加固构造如图4所示。

加固后，对梁端缝隙保持监测可以看出，086#、087#墩顶梁端缝隙在加固后未遏制病害发展，依然维持加固前发展趋势。

截至2019 年9 月，梁端缝隙（即，087#墩倾斜）变化约80mm。桥梁支座存在着锚固螺栓剪断、支座上下班错位超限等病害，如图5 所示。支座病害已经严重影响了铁路运营安全，必须加以处理。

图5 支座病害现场照片

3 病害处治方案

桥梁及支座病害主要是由于沿河大堤土压力及大堤上重载交通附加土压力的作用，导致087#桥墩甚至桩基存在倾斜。该类病害的根治方案通常为拆除大堤卸载土压力或对桥墩进行提高纵向抗推刚度的加固。综合考虑铁路桥梁运营、社会影响、投资等，均不能实现。基于此，采用固定支座和活动支座互换位置的处治方案，后期继续加强监测。即，086#-087#墩间跨的固定支座由086#桥墩调整到087#桥墩；活动支座由087#桥墩调整至086#桥墩。

调整后，086#墩顶均设置为固定支座，梁端缝隙维持不变。由于087#桥墩处均设置为活动支座，墩柱倾斜对梁端间隙几乎无影响。但是086#桥墩承受的制动力、地震力显著增加必须进行检算。综合考虑桥梁受力特点，仅对桥梁在制动力和地震力不利组合下受力情况进行检算。原设计桥梁抗震设防烈度为6度，桥址为Ⅳ类场地，地震动峰值加速度0.05 g。桥梁制动力采用竖向静活载10%，单线加载。

在制动力作用下，桥墩墩顶最大纵向位移7 mm，小于容许值5L0.5=28.3 mm，满足铁路相关规范要求。

在荷载组合作用下，墩身最大压应力4.6 MPa，小于容许压应力8.5 MPa；墩身最大拉应力1.25 MPa，小于容许主拉应力1.8 MPa。墩身最大剪应力0.2 MPa，小于剪切容许应力1 MPa。均满足规范要求。在地震组合荷载作用下，最大轴力3836.8 kN，小于桩基竖向承载能力5 092 kN。

综合计算及设计理念，本支座病害处治方案可行。

4 主要施工技术

铁路桥梁应格外重视施工对铁路运营安全的影响，科学组织、精细施工，总体施工流程如图6所示。

图6 总体施工流程

支座更换后依然采用盆式橡胶支座，活动支座支座型号为TPZ 3000 ZX-e100/0-0.1P-i0-C，固定支座型号为TPZ 3000 GD-e0/0-0.1P-i0-C。新支座高度及锚固螺栓孔布置与原支座相同。

主梁顶升采用200 t同步顶升千斤顶，均布置于小箱梁腹板下方。顶升高度按照15 mm控制，顶升速度约1 mm/3 min。横桥向顶升量偏差不超过0.5 mm。

支座更换施工均需要在铁路天窗（180 min）内完成，且需要保证支座牢固可靠，因此对支座支承垫石及锚固材料的强度、固化时间要求较苛刻。基于此，上述材料均采用强度足够的粘钢胶，且在进行固化试验的前提下使用。

5 结束语

改造后大桥运营约1 年余。根据梁端缝隙监测结果，病害处治效果良好。保证了铁路桥梁运营安全。项目施工流程科学合理，具有较强的指导性，有效缩短了施工时间。

该方案仅从保护主梁的角度出发对病害进行了处治，沿河大堤及重载交通对087#桥墩的受力影响依然未消除，后期需要对墩柱倾斜保持监测并评估087#桥墩及基础的运营工作状态。