第5期 谷牧等:既有线开行27t轴重通用货车线桥适应性分析与强化改造对 现了心轨折断、翼轨折断等影响安全的严重病害,总公2)钢桥结构现状 司废止了上述图号。 既有钢梁设计活载主要为中-22/26、中-活载,其 各铁路局对上述道岔进行了改造和更换,但目前他设计荷载有H-7(苏联标准)、E50(美国标准)、L-2 还存在部分上述道岔,特别是GLC(06)01数量较多,(日本标准)、中华20级(我国19301950年标准) 需要在开行27t轴重列车后进行改造,以彻底避免心等。以京广线为例,以中-22和中一活载设计的钢桥居 轨断裂影响行车安全。 多,约占82%。 3)道岔轨件适应性 钢桥主要结构形式为钢板梁和钢桁梁,跨度主要 道岔(铺设在特殊位置)曲尖轨在短时间内即磨集中在20~64m,有少量跨度在64m之上的大跨钢 耗、压溃、掉块严重,平均使用寿命进一步缩短,尤其在梁桥 侧向过岔列车较为频繁的岔位,曲尖轨使用寿命极短 既有钢桥病害主要包括:锈蚀问题、支座附近杆件 更换极为频繁。 裂纹、平纵联连接板和节点板裂纹、纵横梁和纵横梁连 重载铁路道岔在轨线中断部位(钢轨接头)和刚接处裂纹、铆接桥铆钉烂头等。明桥面钢桥木枕病害 度突变部位(安装有间隔铁或限位器的尖轨跟端、心主要包括:道钉孔松弛,持钉能力下降;木枕腐朽、开裂 轨跟端等)及轨腰螺栓孔部位,轨顶面的压塌及磨耗和空洞。木枕病害严重情况下,轨道结构稳定性不易 将明显增加。 保持,从而影响行车安全。 随着货车轴重增加,道岔状态劣化加快,几何尺寸 3)支座病害主要包括:摇轴钢支座纵向位移超 保持能力降低,维修工作量增大 限;弧形支座生锈,滑动及转动不灵活,螺栓折断;板式 2桥涵结构适应性分析 橡胶支座对梁体的横向限位能力较弱。 4)下部结构病害主要包括:混凝土桥墩表面常出 2.1既有干线桥涵结构现状分析 现各种类型和程度的裂缝;高墩或柔性墩横向刚度相 我国既有线铁路桥梁的建设年代跨越范围大,设对较弱,致使墩顶横向振幅偏大;石砌墩台勾缝开裂、 计、建设标准不统一,结构类型多样,不同桥涵的状态脱落,降低了结构的整体性。 差异较大 2.2桥涵结构适应性分析 1)混凝土桥涵结构现状 按不低于中22活载标准设计的结构状态正常的 混凝土桥涵桥梁设计活载主要为中-23/26、中-活桥涵结构能够满足少量开行27t轴重通用货车的安全 载,以及少量其他荷载形式。 运营要求。 各种类型混凝土梁桥中预应力混凝土梁桥占比最 1)钢筋混凝土梁桥适应性分析 大,约为57.5%。跨度小于10m的多采用钢筋混凝土 对跨度3.40,4.50,6.70,13.06m钢筋混凝土梁 梁桥;16m及以上多采用预应力混凝土梁桥,以32m桥在27t轴重通用货车作用下的试验研究表明,状态 跨度居多。 正常的钢筋混凝土梁桥满足开行27t轴重通用货车 从混凝土梁桥的病害情况来看,主要包括双片式要求s-。 梁横向刚度弱、混凝土剥落、钢筋锈蚀、底板纵向裂缝 2)涵洞适应性分析 等。桥梁A级劣化率在20%~25%,据2012年统计,A 对净孔2.0,4.0m盖板箱涵在27t轴重通用货车 级A1等的劣化率最高为23.7%,可能危及行车安全作用下的试验研究表明,盖板跨中实测钢筋应力较小, 的A级AA等劣化率为1.3%。 实测钢筋应变动力系数小于规范设计值。结合理论检 各类涵洞中以盖板涵居多,约占全部涵渠数量的算、轨道结构减载效应(、疲劳性能分析,状态正常的 42.6%。从跨度来看,涵渠跨度均小于10m,其中6m涵洞可满足开行27t轴重通用货车要求。但是,既有 以下占比约为96.8%。 铁路涵洞数量众多,类型多样,填土厚度不一,结构状 从涵渠的病害情况来看,部分盖板涵的盖板施工态差异较大。既有测试中,部分结构状态较差的涵洞 质量差、混凝土剥落、钢筋锈蚀、石砌边墙开裂变形;部25t轴重货车作用下盖板涵钢筋应力幅值达到9 分涵顶填土厚度较小,盖板间受力分配系数相差较大,100MPa,钢筋应力动力系数达到1.80~1.90,存在运 致使局部盖板承受的动力作用偏大,跨中开裂严重,钢营安全隐患。 筋应力偏大等。涵渠A级劣化率约7%,据2012年统 3)预应力混凝土梁桥适应性分析 计,A级A1等的劣化率最高为6.9%,可能危及行车 对跨度16m低高度预应力钢筋混凝土T梁桥和 安全的A级AA等劣化率为0.2%。 跨度24,32m预应力混凝土T梁桥在27t轴重通用货第 ５ 期 谷 牧等:既有线开行 ２７ ｔ 轴重通用货车线桥适应性分析与强化改造对策 现了心轨折断、翼轨折断等影响安全的严重病害ꎬ总公 司废止了上述图号ꎮ 各铁路局对上述道岔进行了改造和更换ꎬ但目前 还存在部分上述道岔ꎬ特别是ＧＬＣ(０６)０１ 数量较多ꎬ 需要在开行 ２７ ｔ 轴重列车后进行改造ꎬ以彻底避免心 轨断裂影响行车安全ꎮ ３)道岔轨件适应性 道岔(铺设在特殊位置)曲尖轨在短时间内即磨 耗、压溃、掉块严重ꎬ平均使用寿命进一步缩短ꎬ尤其在 侧向过岔列车较为频繁的岔位ꎬ曲尖轨使用寿命极短ꎬ 更换极为频繁ꎮ 重载铁路道岔在轨线中断部位(钢轨接头) 和刚 度突变部位(安装有间隔铁或限位器的尖轨跟端、心 轨跟端等)及轨腰螺栓孔部位ꎬ轨顶面的压塌及磨耗 将明显增加ꎮ 随着货车轴重增加ꎬ道岔状态劣化加快ꎬ几何尺寸 保持能力降低ꎬ维修工作量增大ꎮ ２ 桥涵结构适应性分析 ２􀆰 １ 既有干线桥涵结构现状分析 我国既有线铁路桥梁的建设年代跨越范围大ꎬ设 计、建设标准不统一ꎬ结构类型多样ꎬ不同桥涵的状态 差异较大ꎮ １)混凝土桥涵结构现状 混凝土桥涵桥梁设计活载主要为中￣２２ / ２６、中 活 载ꎬ以及少量其他荷载形式ꎮ 各种类型混凝土梁桥中预应力混凝土梁桥占比最 大ꎬ约为 ５７􀆰 ５％ꎮ 跨度小于 １０ ｍ 的多采用钢筋混凝土 梁桥ꎻ１６ ｍ 及以上多采用预应力混凝土梁桥ꎬ以３２ ｍ 跨度居多ꎮ 从混凝土梁桥的病害情况来看ꎬ主要包括双片式 梁横向刚度弱、混凝土剥落、钢筋锈蚀、底板纵向裂缝 等ꎮ 桥梁 Ａ 级劣化率在 ２０％ ~２５％ꎬ据 ２０１２ 年统计ꎬＡ 级 Ａ１ 等的劣化率最高为 ２３􀆰 ７％ꎬ可能危及行车安全 的 Ａ 级 ＡＡ 等劣化率为 １􀆰 ３％ꎮ 各类涵洞中以盖板涵居多ꎬ约占全部涵渠数量的 ４２􀆰 ６％ꎮ 从跨度来看ꎬ涵渠跨度均小于 １０ ｍꎬ其中６ ｍ 以下占比约为 ９６􀆰 ８％ꎮ 从涵渠的病害情况来看ꎬ部分盖板涵的盖板施工 质量差、混凝土剥落、钢筋锈蚀、石砌边墙开裂变形ꎻ部 分涵顶填土厚度较小ꎬ盖板间受力分配系数相差较大ꎬ 致使局部盖板承受的动力作用偏大ꎬ跨中开裂严重ꎬ钢 筋应力偏大等ꎮ 涵渠 Ａ 级劣化率约 ７％ꎬ据 ２０１２ 年统 计ꎬＡ 级 Ａ１ 等的劣化率最高为 ６􀆰 ９％ꎬ可能危及行车 安全的 Ａ 级 ＡＡ 等劣化率为 ０􀆰 ２％ꎮ ２)钢桥结构现状 既有钢梁设计活载主要为中￣２２ / ２６、中 活载ꎬ其 他设计荷载有 Ｈ￣７(苏联标准)、Ｅ５０(美国标准)、Ｌ￣２５ (日本标准)、中华￣２０ 级(我国 １９３０—１９５０ 年标准) 等ꎮ 以京广线为例ꎬ以中￣２２ 和中 活载设计的钢桥居 多ꎬ约占 ８２％ꎮ 钢桥主要结构形式为钢板梁和钢桁梁ꎬ跨度主要 集中在 ２０~６４ ｍꎬ有少量跨度在 ６４ ｍ 之上的大跨钢 梁桥ꎮ 既有钢桥病害主要包括:锈蚀问题、支座附近杆件 裂纹、平纵联连接板和节点板裂纹、纵横梁和纵横梁连 接处裂纹、铆接桥铆钉烂头等ꎮ 明桥面钢桥木枕病害 主要包括:道钉孔松弛ꎬ持钉能力下降ꎻ木枕腐朽、开裂 和空洞ꎮ 木枕病害严重情况下ꎬ轨道结构稳定性不易 保持ꎬ从而影响行车安全ꎮ ３) 支座病害主要包括:摇轴钢支座纵向位移超 限ꎻ弧形支座生锈ꎬ滑动及转动不灵活ꎬ螺栓折断ꎻ板式 橡胶支座对梁体的横向限位能力较弱ꎮ ４)下部结构病害主要包括:混凝土桥墩表面常出 现各种类型和程度的裂缝ꎻ高墩或柔性墩横向刚度相 对较弱ꎬ致使墩顶横向振幅偏大ꎻ石砌墩台勾缝开裂、 脱落ꎬ降低了结构的整体性ꎮ ２􀆰 ２ 桥涵结构适应性分析 按不低于中￣２２ 活载标准设计的结构状态正常的 桥涵结构能够满足少量开行 ２７ ｔ 轴重通用货车的安全 运营要求ꎮ １)钢筋混凝土梁桥适应性分析 对跨度 ３􀆰 ４０ꎬ４􀆰 ５０ꎬ６􀆰 ７０ꎬ１３􀆰 ０６ ｍ 钢筋混凝土梁 桥在 ２７ ｔ 轴重通用货车作用下的试验研究表明ꎬ状态 正常的钢筋混凝土梁桥满足开行 ２７ ｔ 轴重通用货车 要求[５－６] ꎮ ２)涵洞适应性分析 对净孔 ２􀆰 ０ꎬ４􀆰 ０ ｍ 盖板箱涵在 ２７ ｔ 轴重通用货车 作用下的试验研究表明ꎬ盖板跨中实测钢筋应力较小ꎬ 实测钢筋应变动力系数小于规范设计值ꎮ 结合理论检 算、轨道结构减载效应[７] 、疲劳性能分析ꎬ状态正常的 涵洞可满足开行 ２７ ｔ 轴重通用货车要求ꎮ 但是ꎬ既有 铁路涵洞数量众多ꎬ类型多样ꎬ填土厚度不一ꎬ结构状 态差异较大ꎮ 既有测试中ꎬ部分结构状态较差的涵洞ꎬ ２５ ｔ 轴重货车作用下盖板涵钢筋应力幅值达到 ９０ ~ １００ ＭＰａꎬ钢筋应力动力系数达到 １􀆰 ８０ ~ １􀆰 ９０ꎬ存在运 营安全隐患ꎮ ３)预应力混凝土梁桥适应性分析 对跨度 １６ ｍ 低高度预应力钢筋混凝土 Ｔ 梁桥和 跨度 ２４ꎬ３２ ｍ 预应力混凝土 Ｔ 梁桥在 ２７ ｔ 轴重通用货 ３