李利方

(中鐵十八局武廣客運專線項目經(jīng)理部,武漢 430205)

客運專線橋梁調(diào)高支座新技術(shù)試驗性研究

李利方

(中鐵十八局武廣客運專線項目經(jīng)理部,武漢 430205)

針對最簡便、最實用的支座調(diào)高技術(shù)比較分析,采用可調(diào)高支座新技術(shù)來調(diào)整橋梁產(chǎn)生的工后沉降尤為重要。結(jié)合武廣鐵路客運專線 CKPZ-T調(diào)高支座實地實梁調(diào)高操作試驗,調(diào)高支座能快捷方便調(diào)整橋梁不均勻沉降量,確保線路平順性。并對調(diào)高支座填充材料提出研究方向。

客運專線橋梁;調(diào)高;支座;試驗

為了確保鐵路客運專線的列車安全性和旅客舒適性,要求軌道必須有較高的平順性,鐵路客運專線的軌道結(jié)構(gòu)大量應(yīng)用了無砟軌道技術(shù),因此對橋梁基礎(chǔ)沉降控制提出了嚴(yán)格的要求。當(dāng)前在鐵路客運專線橋梁所占比例較高,對于處于軟土地基和巖溶地區(qū)的橋梁,難免會產(chǎn)生不均勻沉降。一旦產(chǎn)生不均勻沉降,若不采取措施,橋梁上部結(jié)構(gòu)扭曲,出現(xiàn)內(nèi)力重分布,影響客運專線橋梁無砟軌道高平順性。目前軌道不平順的調(diào)整主要是依靠軌道扣件上留有一定的調(diào)整量,但其調(diào)高量有限,本文通過對橋梁調(diào)高支座新技術(shù)試驗性研究,可以看出采用可調(diào)高支座來調(diào)整橋梁產(chǎn)生的工后沉降快捷方便。

1 橋梁支座調(diào)高方式

目前國內(nèi)外已采用的橋梁支座調(diào)高主要有：墊板調(diào)高、螺旋調(diào)高、楔塊調(diào)高、支座橡膠墊板中設(shè)置空腔填充彈性材料調(diào)高。目前從實用觀點出發(fā),最簡便、最實用的支座調(diào)高技術(shù)主要有：墊板調(diào)高、支座橡膠墊板中設(shè)置空腔填充彈性材料調(diào)高。

1.1 墊板調(diào)高橋梁支座

具體操作方法是在要進(jìn)行支座調(diào)高時,先用千斤頂把梁頂起,然后換上所需高度的墊板以實現(xiàn)支座調(diào)高。

1.2 支座橡膠墊板中設(shè)置空腔填充彈性材料調(diào)高

在盆式橡膠支座橡膠墊板中設(shè)置空腔,用高壓泵向空腔壓液態(tài)介質(zhì)材料,利用液態(tài)介質(zhì)材料可“液固”轉(zhuǎn)化彈性材料的原理,使支座上部結(jié)構(gòu)升高的一項新技術(shù)。

2 支座調(diào)高技術(shù)的比選

2.1 墊板調(diào)高技術(shù)

優(yōu)點：構(gòu)造最簡單,只要增加鋼墊板,鋼墊板厚度可以根據(jù)需要確定。

缺點：需要千斤頂把梁頂起,施工安全等保證措施較為困難,不能實現(xiàn)無級調(diào)高。

2.2 填充彈性材料調(diào)高技術(shù)

填充彈性材料調(diào)高技術(shù)優(yōu)點如下。

(1)支座構(gòu)造簡單

這種支座不改變盆式橡膠支座的平面尺寸,在制造支座時,只需將盆環(huán)高度比普通支座高出最大調(diào)高量的值,在其盆環(huán)的側(cè)面留有灌注孔,支座需要調(diào)高時通過預(yù)留灌注孔注入填充介質(zhì)材料,如需多次調(diào)高,可設(shè)置多處灌注孔。

(2)實現(xiàn)支座無級調(diào)高功能

采用注入液態(tài)填充材料到支座盆腔底部使支座升高,調(diào)高過程緩慢而均勻,可實現(xiàn)無級調(diào)高功能。

(3)持荷調(diào)高功能

可直接向盆腔底部壓注液態(tài)填充材料進(jìn)行調(diào)高,無需將梁體抬起后再調(diào)整。調(diào)高時允許橋上設(shè)置限速等措施,實現(xiàn)了持荷調(diào)高。

(4)動態(tài)測量調(diào)高尺寸

在進(jìn)行緩慢均勻支座調(diào)高過程中,通過精密高度測量儀器(圖1),對調(diào)整高度可以實時測控,達(dá)到動態(tài)測量調(diào)整高度的目的。

圖1 精密高度測量儀器安裝

(5)施工方便

缺點：調(diào)高支座盆環(huán)略有加高,以備橡膠支座抬起后,使盆環(huán)接觸應(yīng)力滿足規(guī)范要求。

3 填充材料選用原則

調(diào)高支座是利用在盆式橡膠支座橡膠墊板中設(shè)置空腔,用高壓泵向空腔壓液態(tài)介質(zhì)材料,利用液態(tài)介質(zhì)材料可“液固”轉(zhuǎn)化彈性材料的原理,使支座上部結(jié)構(gòu)升高的新型支座。填充材料選用原則如下。

(1)液固轉(zhuǎn)化功能：調(diào)高支座核心就填充材料要具有液固轉(zhuǎn)化功能,填充材料在加工前為黏性液體材料,其液體可在室溫下固化成型。

(2)填充材料固化成型后材料在高硬度條件下仍然保持較高的彈性、且有優(yōu)良的耐性,良好的機械強度、耐油、耐低溫、耐老化等性能。

(3)填充材料化學(xué)性能穩(wěn)定,不能與支座鋼盆和承壓橡膠發(fā)生化學(xué)反應(yīng),并且填充材料固化后,不能與支座鋼盆發(fā)生粘接,從而確保不會給支座高度的二次調(diào)整造成困難。

目前選用填充材料有聚氨酯橡膠(CPU)和樹脂類等材料。

4 工程實例

根據(jù)鐵道部《關(guān)于認(rèn)真做好客運專線橋梁支座調(diào)高試驗工作的通知》(工管技[2008]73號)要求,武廣公司組織支座生產(chǎn)廠家和中鐵三局技術(shù)人員在衡陽中鐵三局柏樹梁場進(jìn)行了 CKPZ-T調(diào)高支座實地實梁調(diào)高操作試驗。

4.1 CKPZ-T調(diào)高支座實地實梁調(diào)高試驗內(nèi)容

將一孔調(diào)高支座預(yù)先安裝到常用 900 t預(yù)制的箱梁,任意選定一端兩個調(diào)高支座。用高壓泵將進(jìn)行調(diào)高用的樹脂材料注射進(jìn)支座底盆內(nèi),注射完成后,等待樹脂材料固化,2 h后,現(xiàn)場拆開支座,檢查樹脂材料固化情況,檢查支座各部件是否有損傷,裂紋,對整個調(diào)高操作過程進(jìn)行拍照,并記錄樹脂固化過程中,支座高度的變化情況。之后,再將調(diào)高后的支座運回試驗室,按鐵標(biāo)《TB/T2331—2004》進(jìn)行支座常規(guī)性能試驗,出具試驗報告。

4.2 CKPZ-T調(diào)高支座實地實梁調(diào)高過程

(1)選定一孔預(yù)埋了通橋(2007)8360”要求的梁底預(yù)埋鋼板的 32m簡支梁,在其底部裝上 CKPZ-T型調(diào)高支座(支座上下安裝尺寸滿足“通橋(2007)8360”中 PZ—6000型支座要求,帶支座下錨碇板,不帶支座下鋼棒),清除停梁臺上的雜物,因停梁墊石表面較粗糙,在支座位置放置數(shù)塊板式橡膠支座(或鋼板),以保證支座就位后,支座不產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)角,且梁底水平。

where Jpis the rotational inertia of the hydraulic pump.

(2)檢查支座安裝就位情況,如支座受力均勻,無異常,則拆除 4個支座上的臨時固定板。

(3)選定一端停梁臺上的兩個支座,準(zhǔn)備注射設(shè)備、注射材料(根據(jù)支座調(diào)高 20mm配置完成)、清洗劑、高壓管、活動扳手、電源插線板、密封膠帶等物品。

(4)在兩個支座的合適位置(梁底預(yù)埋鋼板或支座上板)安好數(shù)顯百分表,并調(diào)零。

(5)操作人員連接好高壓注射泵和高壓管,將注射材料(樹脂類材料)倒入容器內(nèi)攪伴均勻后,倒入高壓泵的料桶中,啟動高壓泵將高壓管內(nèi)的空氣排盡。

(6)操作人員旋出支座注射孔處的內(nèi)六角螺釘,連接高壓管,同時啟動高壓泵,兩個支座同步升高,觀察數(shù)顯百分表數(shù)據(jù),及時記錄數(shù)據(jù)。

(7)由協(xié)調(diào)人員調(diào)整兩個支座上升的速度,保證兩個支座上升的高度差在 0.5mm之內(nèi)。如觀察到料筒內(nèi)樹脂材料快注射盡時,操作人員應(yīng)注意及時添加樹脂材料。

(8)當(dāng)兩個支座高度上升到 20.20mm時,切斷高壓泵電源,關(guān)閉高壓閥,拆下高壓管于閥門的連接端,迅速在高壓泵料桶中倒入適量清洗劑,啟動高壓泵,反復(fù)清洗兩次,直到高壓泵清洗干凈后,拆卸高壓泵,放入工具箱,清理現(xiàn)場。

(9)等待樹脂材料在支座內(nèi)固化,每隔 1 h記錄 1次數(shù)顯百分表的讀數(shù),直到百分表讀數(shù)穩(wěn)定后,表明樹脂材料已完全固化,再移除百分表,現(xiàn)場拆卸支座,拍照記錄支座內(nèi)部情況。

整個測試操作過程清晰,設(shè)備工作正常,注射過程中,樹脂材料未從支座底盆內(nèi)溢出。試驗用支座無異常情況,達(dá)到試驗預(yù)定目標(biāo)。

4.3 測試情況

(1)支座試驗百分表讀數(shù)記錄如表1所示。

因當(dāng)時氣溫較低,樹脂材料黏度大,導(dǎo)致整個注射時間以及固化時間超出了預(yù)期 2 h的固化時間。6 h后樹脂材料完全固化。

表1 縱向型和多向型支座數(shù)顯百分表數(shù)據(jù)

(2)支座現(xiàn)場拆開后照片

待樹脂材料完全固化后,現(xiàn)場拆開支座,檢查支座內(nèi)部情況,如圖2所示。

圖2 支座內(nèi)部檢查

4.4 調(diào)高操作后對支座進(jìn)行的常規(guī)性能試驗

調(diào)高操作后,支座再按鐵標(biāo)《TB/T2331—2004》進(jìn)行豎向承載試驗和壓轉(zhuǎn)試驗,以及水平摩擦測試,支座調(diào)高結(jié)果滿足《TB/T2331—2004》標(biāo)準(zhǔn)要求。CKPZT調(diào)高支座的調(diào)高試測達(dá)到設(shè)計要求。

5 結(jié)語

調(diào)高支座能夠快捷方便有效解決不均勻沉降造成線路不平順問題,多了一種保證軌道平順的調(diào)整措施,特別適應(yīng)于處于軟土地基和巖溶地區(qū)易產(chǎn)生不均勻沉降地段的橋梁。在不均勻沉降量超過扣件調(diào)整量后,才可以進(jìn)行支座調(diào)高,支座調(diào)高要結(jié)合無砟軌道調(diào)整量進(jìn)行統(tǒng)籌考慮。調(diào)高支座填充材料固化時間受氣溫的影響較大,應(yīng)開發(fā)出適應(yīng)不同氣溫條件下填充材料,滿足調(diào)高支座快速施工要求。

[1]鐵道部科學(xué)技術(shù)司.客運專線橋梁盆式橡膠支座暫行技術(shù)條件[S].北京：中國鐵道出版社,2005.

[2]張士臣.調(diào)高支座在客運專線橋梁上應(yīng)用的研究[J].鐵道工程學(xué)報,2004(S1).

U238;U 443.36

A

1004-2954(2010)01-0105-02

2009-12-10

李利方(1976—),男,工程師,2000年畢業(yè)于西南交通大學(xué)土木工程專業(yè)。