既有鐵路小跨度橋梁人行道的改造對策

既有鐵路小跨度橋梁人行道的改造對策張麗霞;苑存宇【摘要】針對大同工務(wù)段管內(nèi)京包線既有小跨度橋梁人行道劣化嚴(yán)重的現(xiàn)狀，從改善既有人行道寬度、結(jié)構(gòu)方面入手，闡述了由既有角鋼懸臂結(jié)構(gòu)人行道改造成鋼筋混凝土的梁柱簡支結(jié)構(gòu)的原理、設(shè)計方法和施工過程，經(jīng)改造實現(xiàn)了預(yù)期的目標(biāo).【期刊名稱】《山西建筑》【年(卷)，期】2014(040)006【總頁數(shù)】2頁(P189-190)【關(guān)鍵詞】橋梁;人行道;改造方法【作者】張麗霞;苑存宇【作者單位】大秦鐵路股份有限公司大同工務(wù)段,山西大同037005;大秦鐵路股份有限公司大同工務(wù)段,山西大同037005【正文語種】中文【中圖分類】U448.11大同工務(wù)段管內(nèi)的京包線于1914年建成單線通車，復(fù)線于1958年建成通車。全線小跨度圬工橋梁占90%，橋梁人行道寬度僅0.5m。既有橋上由普通線路鋪設(shè)成無縫線路后，基本的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是無縫線路道床頂面寬度大于普通線路0.3m~0.4m，砟肩堆高0.15m，道床邊坡同普通線路一樣仍為1:0.75。由于人行道寬度不足，橋梁人行道承砟現(xiàn)象十分突出，橋梁人行道恒載增大。雖然有的橋梁為緩解人行道承砟，增強線路抗橫移能力，相應(yīng)增設(shè)了擋砟板，但絕大多數(shù)橋梁由于橋上道砟嚴(yán)重超厚，增設(shè)擋砟板后，人行道上仍舊堆滿道砟;其次，線路大、中修的混凝土枕和道砟難免放在橋面人行道上，自然增加了永久恒載和臨時恒載。橋梁人行道存在安全隱患。1既有橋梁人行道現(xiàn)狀既有橋梁跨度小、橋高低，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)不一，梁體形式多樣，運營至今，橋梁人行道劣化嚴(yán)重。眾所周知，現(xiàn)有圬工橋梁的人行道為鋼支架，由角鋼托架承重的懸臂結(jié)構(gòu)。其本身存在四種缺陷:1）由于小跨度梁體結(jié)構(gòu)自身特性決定，人行道在附加較大外力作用下，產(chǎn)生較大扭矩，梁體發(fā)生扭轉(zhuǎn)，影響線路穩(wěn)定;2）角鋼托架與梁體通過“U”形螺栓聯(lián)結(jié)，在附加較大外力作用下，極易將埋設(shè)在梁體擋砟墻的“U”形螺栓拔出，發(fā)生人行道垮塌;3）角鋼托架和“U”形螺栓在多年養(yǎng)護不到位的情況下，產(chǎn)生銹蝕，截面變小，抗剪能力減弱，在附加外力作用下，剪斷聯(lián)結(jié)螺栓，人行道垮塌;4）人行道結(jié)構(gòu)自身決定人行道寬度。目前，小跨度梁體角鋼托架人行道寬度僅為0.5m。人行道承砟后，受寬度限制，給線橋大、維修作業(yè)人員帶來不便。采用梁柱結(jié)構(gòu)進行人行道加寬改造則是為避免以上缺陷的一種新型結(jié)構(gòu)，受力狀況由原來的懸臂結(jié)構(gòu)變?yōu)楹喼ЫY(jié)構(gòu)，受力特征較為合理。鐵道部在2012年6月運工橋隧函[2012]292號〃關(guān)于加強鐵路混凝土橋梁鋼支架人行道堆載管理的通知”中規(guī)定了鋼支架人行道應(yīng)按《既有線混凝土梁鋼支架人行道加固圖》（圖號:專橋[2012]9028）加固，并更換承載能力不足的步行板。圖中的設(shè)計只是對人行道結(jié)構(gòu)的強度進行補強，而在寬度方面沒有增加。2設(shè)計原理及過程根據(jù)外力傳遞順序，即鋼筋混凝土人行道板一支撐鋼筋混凝土梁一鋼筋混凝土柱一混凝土基礎(chǔ)分別設(shè)計?；炷寥诵械腊?、鋼筋混凝土梁的設(shè)計一律按簡支結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土立柱按小偏心受壓結(jié)構(gòu)進行設(shè)計。2.1板（人行道板）的設(shè)計1） 荷載的選用。按《鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范》以下簡稱（《橋規(guī)》）規(guī)定，豎向靜活載采用4.0kPa夕卜，再加并排縱向放置兩根B型混凝土枕和縱向放置單根鋼軌的臨時活載組合。2） 截面尺寸的確定?？紤]到路基防護網(wǎng)的距離、軌枕和鋼軌的擺放，板的長度為1.85m。由于設(shè)計荷載的加大，板內(nèi)受力主筋截面增加，同時使其具有足夠的保護層，參照《通橋2005》標(biāo)準(zhǔn)圖橋梁鋼筋混凝土步行板的設(shè)計，確定鋼筋混凝土板的厚度由原來的70mm增加至80mm,為克服因跨度增大后板的撓度加大失穩(wěn)和防止被盜，人行道板的寬度也由原來150mm~200mm增加至500mm。人行道板的強度等級由原來的C20提高到C30。3） 受力鋼筋截面的確定。根據(jù)計算結(jié)果，受力主筋采用掘2的HRB335鋼筋，分上下兩排布設(shè)，下面一排4根均勻布設(shè)，上面一排3根均勻布設(shè);箍筋采用?6的HPB235鋼筋，同時根據(jù)構(gòu)造和受力特征，間距:板兩端1/4范圍內(nèi)@100mm,中間@200mm。保護層厚度20mm。2.2梁（人行道支撐梁）的設(shè)計1） 荷載的選用。按簡支梁圖式，計算荷載取人行道板及其上的荷載組合的1/2。2） 截面尺寸的確定。人行道板支撐梁的截面采用矩形梁。按矩形梁的構(gòu)造要求，矩形截面梁的高寬比（h/b）—般為2.0~2.5。從經(jīng)濟角度考慮及人行道板的搭接尺寸，梁高（h）應(yīng)采用500mm，梁寬（b）應(yīng)采用200mm。同時防止人行道板橫移，梁上部外側(cè)增設(shè)耳墻，寬度70mm，高度同人行道板厚。梁體混凝土強度等級采用C30。梁體外側(cè)按@1.5m預(yù)埋?22HPB235鋼筋“U”形欄桿聯(lián)結(jié)螺栓。3） 受力鋼筋截面的確定。根據(jù)計算結(jié)果，受力主筋采用下層4根?20和上層4根?14的HRB335鋼筋;分布筋和架立采用5根?10的HPB235鋼筋;箍筋采用?6的HPB235鋼筋，同時按照構(gòu)造要求，間距:梁的兩端1/4范圍內(nèi)@100mm，中間@150mm。保護層厚度30mm（見圖1）。2.3柱（人行道立柱）的設(shè)計1） 荷載的選用。荷載按人行道板支撐梁及其上的荷載組合的1/2。2） 截面尺寸的確定。柱截面尺寸，除應(yīng)滿足承載力要求外，必須保證具有足夠的剛度和穩(wěn)定性。應(yīng)采用矩形截面，其寬厚比（h/b）為1.3~1.7。從受力條件和經(jīng)濟方面來看，認(rèn)為h=300mm,b=400較為合理，為增大梁與柱的接觸面積，提高穩(wěn)定性，柱頂端兩側(cè)增加牛腿，按短牛腿設(shè)計，采用C30混凝土。位于季節(jié)性河流的立柱，考慮到水流對立柱壓力的影響，立柱下部一定范圍內(nèi)上游側(cè)設(shè)三角形分水尖，減小水流壓力。3） 受力鋼筋截面的確定。根據(jù)計算結(jié)果，受力主筋采用6掘4的HRB335鋼筋;箍筋采用加的HPB235鋼筋，間距:柱的兩端1/6范圍內(nèi)@100mm，中間@150mm。保護層厚度30mm（見圖2）。2.4柱（人行道立柱）基礎(chǔ)的設(shè)計由于柱下基礎(chǔ)承受集中荷載較大，選用混凝土杯形基礎(chǔ)較為合理，按構(gòu)造要求，基礎(chǔ)杯內(nèi)口下端各預(yù)留50mm、上端各預(yù)留75mm的空隙，便于柱的安裝。采用C15混凝土，基礎(chǔ)杯體壁厚及底厚均為300mm?？障短幑嗵罴?xì)石混凝土。圖1人行道支撐梁斷面圖（單位：mm）圖2人行道梁、柱斷面圖3施工過程根據(jù)現(xiàn)場條件，采用現(xiàn)場預(yù)制和現(xiàn)場裝配兩種方法施工。3.1現(xiàn)場預(yù)制工藝流程:位置確定（測量）一基礎(chǔ)基坑開挖一灌注基礎(chǔ)一綁扎立柱鋼筋一制立模型一灌注混凝土一制立人行道梁模型一綁扎梁鋼筋一灌注混凝土一拆除既有人行道一制立人行道板模型一綁扎鋼筋一灌注混凝土一拆模一安設(shè)人行道欄桿。缺點是現(xiàn)場灌注工期較長，因立體施工，模型制立精度要求高。優(yōu)點是結(jié)構(gòu)整體性強，人行道梁可制成連續(xù)梁，受力更為合理。3.2現(xiàn)場裝配現(xiàn)場場地開闊的條件下，幾道工序可以同時進行。工藝流程:混凝土立柱基礎(chǔ)、鋼筋混凝土立柱、鋼筋混凝土支撐梁、鋼筋混凝土人行道板預(yù)制及鋼欄桿制作可同時進行一安設(shè)立柱一拆除既有人行道一架設(shè)人行道支撐梁一鋪設(shè)人行道步行板一安裝鋼欄桿。立柱、梁、板在預(yù)制場地同時施工，施工便利，工期較短。構(gòu)件尺寸精度完全滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。4結(jié)語近年來，我段采用梁柱結(jié)構(gòu)對京包線、北同蒲、口泉等線的人行道寬度不足的橋梁進行了人行道加寬改造，施工工藝較為成熟。不僅給廣大線橋養(yǎng)護人員在橋上作業(yè)提供便利，而且延長了橋梁人行道維修保養(yǎng)周期，同時為線路大修放置部分料具提供了安全保證。在繁忙的鐵路干線上也應(yīng)在橋梁人行道加寬改造中推廣梁柱結(jié)構(gòu)。因其人行道與梁體分離，克服了懸臂結(jié)構(gòu)彎矩過大時連同梁體一起扭轉(zhuǎn)影響設(shè)備安全的問題。參考文獻：【相關(guān)文獻】[1]張元圻.鋼筋工基礎(chǔ)知識[M].北京:中國鐵道出版社，1983:3-15.[2]袁必果.鋼筋混凝土及磚石結(jié)構(gòu)[M].