铁路电气化改造中上跨桥梁的顶升

孙 键

(武汉铁路局，武汉 430063)

1 工程概况

铁路以往修建的上跨桥梁，桥下净空不足，满足不了接触网安全距离要求，必须对桥梁进行改造。以往的方案是将原有桥梁拆除，新建桥梁以满足桥下净空距离要求。在京九线(北京～九龙)电气化改造项目中，将K1 039+630段公跨铁立交桥原有的拆除重建方案改为桥梁顶升方案，在不影响既有铁路运输的情况下，将梁体抬高，简化了施工过程，节约了大量工程投资。

2 总体方案

京九K1 039+630桥为公跨铁立交桥，为河南省新县至湖北省麻城之间县级公路跨京九铁路而设的立交桥，孔径为13 m+16 m+13 m，现浇钢筋混凝土板桥，U形桥台。该桥于1993年建成通车，公路与铁路斜交，斜交角为10.8°，路面宽为1.5 m+4.0 m+1.5 m，混凝土路面，如图1。按照设计，为满足接触网架线需要，桥梁需要提升0.7 m。考虑到该桥状况良好，选取该桥进行顶升加固施工。

图1 全桥示意图

2.1 顶升装置的布置方案

经过初步检算，全桥共需设置千斤顶36个。顶升过程中要求36个顶升点必须同步顶升，防止出现桥面开裂等病害。其技术指标见表1。

表1 液压控制系统主要技术指标

桥台布置方案，利用原桥台台帽作为顶升的反力基础，用钢托架法顶升梁体。在桥墩盖梁侧面通过植入锚固螺栓固定钢牛腿，作为千斤顶的下部着力点。在梁底焊接钢板，将千斤顶焊接在钢板上进行顶升，如图2。为保证桥梁在顶升过程中不出现纵桥向和横桥向位移，需对T梁设置钢限位架。

图2 桥墩顶升布置方案

2.2 顶升系统的配置要求

顶升系统主要分三个部分，即监测系统、顶升系统和配载系统。

1)监测系统:顶升过程中，梁体纵向偏差、倾斜率、伸缩缝处的板梁间隙等会发生变化，须安装精度为0.1 mm的位移传感器，以测定桥梁顶升过程中的各项技术指标，精确控制顶升过程。桥梁结构变化值大于限制值时，应停止顶升作业并进行调整［2］。

2)顶升系统:梁体顶升的重点在于保持梁结构的完整性，防止由于顶升作用点的不同步而导致梁体扭曲，出现裂缝等病害。由高压液压千斤顶，按照梁的实际荷重，平稳地顶举梁体，减少顶升过程中梁体受到的附加内应力。根据分布位置分成组，液压千斤顶与位移传感器组成位置闭环，以便控制顶升的位移和姿态，保证顶升过程的同步性。

3)配载系统:根据监测数据，适当调整桥梁荷载，以保证顶升过程中荷载的稳定。

3 结构检算

3.1 恒载计算

长13 m梁参数:梁长13 m，梁宽6.8 m，梁高0.9 m，钢筋混凝土密度2.6 t/m3。梁重为13×6.8×0.9×2.6=2 069 kN。

长16 m梁参数:梁长16 m，梁宽6.8 m，梁高1.0 m，钢筋混凝土密度2.6 t/m3。梁重为16×6.8×1.0×2.6=2 829 kN。

桥面铺装重量计算参数:桥面宽7.0 m，铺装平均厚度0.096 m，桥长42 m，素混凝土密度2.5 t/m3。桥面铺装重量7.0×0.096×42×2.5=705.6 kN。

人行道构件按300 kN计算。

每片梁安装千斤顶12个，将42 m桥面铺装和人行道构建重量按16 m换算后，单个顶升承受最大压力P=［2 829+(705.6+300)×16/42］/12=268 kN，即单个牛腿实际所受剪力也为V=268 kN。

3.2 钢牛腿的结构检算

钢牛腿使用M20螺栓，其受力如图3所示，主要检算抗剪和抗拉两种外力。

图3 钢牛腿受力情况

3.3 抗剪验算

根据《钢结构设计规范》和8.8级M20螺栓结构强度［3］，可得=320 MPa和=400 MPa，单个螺栓的最大抗剪力=nvπd2/4。式中为螺栓的单位面积抗剪强度设计值为螺栓的单位面积抗拉强度设计值;d为螺栓直径;nv为剪切面数量，取1.0。

安装8条螺栓的钢牛腿最大抗剪力为

可知，抗剪强度满足要求。

3.4 抗拉验算

同样，按最不利偏载考虑单个螺栓受拉。

最不利情况下，单个螺栓最大拉力

可知，抗拉强度满足要求。

3.5 组合荷载验算(同时受剪、受拉)根据《钢结构设计规范》，有

代入数值即得到

可知，组合荷载情况下受力满足要求。

4 结语

施工时，通过三次顶升使梁体达到预定高度。采用400 mm×400 mm×15 mm专用钢垫块作为顶升过程的临时支撑，钢垫块高度与千斤顶的行程相适应，钢垫块间用螺栓牢固连接。顶升完毕后，将桥台、桥墩植入钢筋，然后架设模板进行现浇加固处理，如图4。

图4 顶升后加固

由于采用桥梁顶升方案，避免了原拆除改建方案中的拆旧桥、架设便桥、建新桥等烦琐工作，施工时不影响既有线铁路行车，大大降低了施工复杂程度，节约工程投资130万元。施工后桥梁使用情况良好，取得了非常好的经济效益。

［1］李卫东，徐桃义，朱斌.汉水桥更换纵梁上盖板大修设计——横梁腹板的局部稳定设计［J］.郑铁工务通讯，2002(2):44-45.

［2］吴家麟.电测试技术［M］.北京:中国铁道出版社，1994.

［3］吴雪宁，杨松.影响BV型系列桥梁振动检测仪测量结果的几个因素［J］.铁道工务，2004(2):10-11.