改善双柱式桥墩横向刚度的对策揩施.docVIP

改善双柱式桥墩横向刚度的对策揩施 1概 述 随着既有铁路不断向提速重载的方向发展，桥梁横向刚度不足的问题变得日益突出和严重。其中，双柱式桥墩等轻型墩表现尤为突出，普遍存在横向刚度严重不足的问题，桥墩自振频率不足，列车过桥时的墩顶横向振幅超过了《铁路桥梁检定规范》(以下简称《检规》)安全限值。因此，不得不对这些桥梁采取长期限速措施来确保行车安全，从而降低了列车运行技术条件，制约了既有铁路提速重载化的发展，严重影响了铁路运输能力，也影响着铁路行车安全。 自1997年以来，济南铁路局先后对京沪线徒骇河桥、大汉河桥的双柱式桥墩进行了加固，如图1所示。以往双柱式桥墩加固方案，虽然是依据当时的检测状况研究分析确定的，取得了一定的效果，达到了当初提速发展所要求的运行技术条件。但随着列车进一步向纵深提速重载发展，特别是中国第六次大提速的飞跃发展要求，以往采取的在双柱之间加强联结的加固措施已不能满足新的提速技术要求。 分析其原因:一是墩身本身的横向刚度仍不能满足要求;一是桥墩基础的刚度存在不足;:是墩身与承台的连接存在薄弱环节。 为进一步解决双柱式桥墩横向刚度不足的问题，确保第六次大提速任务的顺利实施，按照铁道部下达的消除干线长期慢行桥梁专项整治任务，2006年济南铁路局对管内究南线K13+822、究石线K5+285桥双柱式桥墩的横向刚度不足的司题，针对新的提速技术要求，迸行了横向加固研究，通过理论分析与实践相结合的原则，制定了总体加固处理方案。 2桥梁现状 兖石线K5+285特大桥为113-16m普通钢筋混凝土T形梁+1一40m栓焊半穿式桁梁，建于1984年。该桥共有43个双柱式桥墩，除个别桥墩采用三层扩大基础外均采用两层扩大基础，墩高从4品到7m不等，地基土以砂黏土为主，基底允许应力从256kPa到358kPa不等，具体数据详见表1。 兖南线K13+822特大桥为146-16m预应力棍凝土T梁+1一40m栓焊半穿式桁梁，建于1986年。该桥共有51个双柱式桥墩，全部采用双层扩大基础，墩身高从4m到8.8m不等，地基土以硬黏土或砂黏土为主，基底允许应力从286kPa到396kPa不等，具体数据详见表2。 表2充南线K13+822桥双柱式桥墩基础尺寸表 注:C，~C，指桥墩基础正面尺寸，D，~D，指侧面尺寸。C，、D，为第一层基础，C2、也为第二层基础。 两桥的双柱式桥墩形式相同，因墩顶横向振幅 超限，自振频率不能满足《检规》要求，两桥先后.1999年9月28日、2004年6月4日起，对货物列车长期限速45km/h. 3原因分析 桥梁振动是由桥上运行列车引起的外激振动，桥墩横向振动响应的程度主要与外界激励源的大小和桥墩本身抵抗变形的能力即桥墩横向刚度有关，其横向刚度不足主要存在以下儿个方面的原因: (1)当时的设计规范主要考虑竖向受力要求，没有考虑桥梁的横向刚度要求，因而桥墩横向断面尺寸较小，两桥双柱式桥墩属单线轻型墩，其横向刚度较弱。 (2)基础或承台的刚体转动对墩顶的横向振幅也产生较大影响。 (3)由于墩身的刚度较弱及基础的刚体转动，导致桥墩的横向自振频率降低，当与车辆转向架运行的蛇行波频率接近时冯1起共振。 (4)墩身或基础存在缺陷或不足。 (5)轨道方向不平顺，货物列车的编组影响，促使列车在桥上运行出现侧倾和不均匀摇摆，造成对桥梁横向振动冲击。 (6)风的作用。列车过桥时，由于风的作用，虽然横向摇摆力减小，但是风所产生的单方向的水平 力增加，增大了桥墩顶的横向位移(振幅)，同时减小了桥墩的自振频率。 根据车桥系统振动理论，列车、桥梁和墩台是相互作用和相互制约的关系。尽管机车、车辆的竖向 振动加速度、竖向舒适度、平稳度等可能都在允许范围内，当桥梁横向振动加剧时，桥上机车车辆的响 庇如横向加速度、脱轨系数、摇摆力、轮压减载率等将随之增大，旅客乘坐舒适度、列车运行平稳度随之 下降。因此，随着列车提速重载的发展，桥梁的主要问题是车桥横向振动的相互作用问题，对桥梁来说 就是要解决其横向刚度的问题。具体来说，必须提高梁体和桥墩横向振动的自振频率，降低横向振幅。 4加固方案 4·1加固技术要求 (1)加固后，桥墩横向振幅及自振频率须满足愉规》的安全限值要求; (2)桥墩加固施工过程中，不得中断行车，不特别限速; (3)加固后，不削弱桥墩的纵向刚度; (4)尽可能节省材料，降低加固费用; (5)确保施工期间桥梁设备的安全。 4·2加固方案 为满足目前铁路提速重载的要求，桥梁的横向自振频率和横向振幅是反映桥墩横向刚度最重要的 两个指标。要减小桥墩横向振动，有两个途径:一是尽量减弱激振源，二是增强桥墩自身的横向刚度。 从桥梁本身的角度来说，对桥墩进行加固，适当提高其横向刚度和自振频率，以满足行车安全和旅客舒 适度的要求，是唯一切实可行