论铁路桥梁支座施工——以厦门高集海堤开口改

　　摘要：铁路运输业的发展和桥梁技术的提高对铁路桥梁整体性能提出了更高要求，而影响桥梁整体质量的一个关键因素便是桥梁支座。目前铁路桥梁的使用寿命达不到到设计的使用寿命，桥梁的失效从桥梁支座的失效开始，因此加强桥梁支座的施工管理，从支座的选择、安装、养护、更换进行质量控制，具有极为重要的意义。本文对于桥梁支座的研究是基于海洋大气环境下的球形抗震钢支座的研究，重点介绍了球形抗震钢支座的选择、安装、保养与更换，以期达到保证桥梁使用寿命，减少了桥梁维修费用的目标。

　　关键字：铁路桥梁,海洋环境,支座,择与安装,养护与更换

　　一、工程概况

　　厦门市地处我国东南沿海亚热带地区，全年气候宜人，风景秀丽，环境整洁。厦门拥有条件优越的海峡性天然良港，厦门港海岸线蜿蜒曲折，全长234公里，港区外岛屿星罗棋布，港区内群山四周环抱，港阔水深，终年不冻，是条件优越的海峡性天然良港，历史上就是我国东南沿海对外贸易的重要口岸。

　　高集海堤作为进出岛设施之一是中国第一条跨海设施，位于厦门高崎与集美之间，全长2212米。1953年动工，1955年10月建成，工程的完成将厦门与大陆联成一体。2010年10月28日开堤建桥， 拓宽成24米，双向四车道，行车道宽度为14.5米，设置一条4米宽的非机动车道以及一条宽达2米的绿化带，并同步建设厦门轨道交通1号线。

　　本工程是对高集海堤的改造工程，改造中有两段开口改造桥梁工程，两段开口桥梁之间保留既有高集海堤，全长约387.2m，桥梁段里程桩号K0+843.156～K1+843.156。上部现浇箱梁等宽段总长1000m，跨径布置为3×30+2×(3×50)+4×50+(70+120+70)+3×50m，左右共计12联(跨径长度均为平面设计线长度)，各联对应墩号为0号桥台～19号桥台，开口箱涵段里程桩号K0+306～K0+366(左、右幅)现浇箱涵等宽段总长60m，跨径布置为4×15m，左右共计2联(跨径长度均为平面设计线长度)，集美水闸桥里程桩号L2K0+015～L2K0+096，跨径布置为3×27m，共计1联。根据厦门轨道交通1号线工程建设需要，确定了本工程段387.2m既有海堤进行桥梁和路基的最终方案。本工程是在海洋大气环境和沿海、跨海条件下进行，比一般工程更为复杂，工程的实施要多考虑本工程的外部条件，确保工程质量和使用寿命。

　　二、铁路桥梁支座选择

　　(一)桥梁支座

　　支座是桥跨结构的支承部分。其作用是将桥跨结构上的荷载通过支座传递给墩台。支座的作用主要表现在以下三个方面：①使反力明确地作用到墩台的指定位置，并将集中反力扩散到一个足够大的面积上，以保证墩台工作的安全可靠。②保证桥跨结构在支点按计算图式所规定的条件变形。③保证桥跨结构在墩台上的位置充分固定，不致滑落。

　　(二)桥梁支座分类

　　结构型式：球型支座、盆式橡胶支座、板式橡胶支座、铰轴支座、转体球铰等。

　　使用功能：普通支座、抗震支座、减隔震支座、拉压支座、抗风支座等。

　　使用环境：普通环境用支座、低温用支座和耐蚀支座。

　　(三)桥梁支座的适用

　　桥梁支座产品，主要应用于铁路桥梁、公路桥梁、城市立交桥、高架桥等项目中，也可用于大型建筑结构中。在不同类型的桥梁中，设计院一般按照桥梁的结构型式、桥梁上部结构的反力及变形大小、设置支座的位置及大小、桥梁上部行车的类型(火车或汽车)、桥梁所处地震区域、桥梁所处的环境情况来选取适当的桥梁支座产品。

　　1、公路桥梁对于高速公路桥梁和一些小型公路桥梁，由于其跨径小、上部结构的反力及变形小，一般选用板式橡胶支座产品。对于跨公路、跨铁路、跨江河、跨海的桥梁，由于其跨径较大、上部结构的反力及变形大，一般选用盆式橡胶支座或球型支座产品。

　　2、铁路桥梁铁路桥梁设计为保证其规范性，一般采用专图形式进行设计，各设计院在设计中直接根据实际情况进行选图设计。目前形成专图的支座产品主要有铸钢支座(包括摇轴、辊轴和铰轴支座)、盆式橡胶支座、柱面支座和球型支座等。球型支座由于其承载力高、传力均匀、耐久性好等特点，多用于连续梁及有特殊要求的桥梁设计中，现也开始逐步取代盆式橡胶支座使用于简支梁桥中。

　　3、其它特殊支座选用。对于处于地震带上的公路、铁路桥梁，为减小地震灾害，现多选用抗震支座或减隔震支座产品。对于上部结构存在向上的反力的桥梁，一般选用拉压支座。对于悬索桥、斜拉桥等存在漂浮结构的桥梁，在梁体横向一般需要选用抗风支座产品。对于沿海及跨海桥梁，为保证支座使用寿命，则多选用耐蚀支座产品(一般为耐蚀球型支座)。对于跨铁路、高山跨峡谷的桥梁，为了不干扰铁路运行和减小施工难度，多选用转体法施工，因此多选用转体球铰产品。对于在高纬度地区低温环境，为保证钢材应力，多选用低温用支座(型号后加注“F”)。

　　(四)桥梁支座的选择

　　厦门属亚热带气候，温和多雨，年平均降雨量在1200毫米左右，每年5至8月份雨量最多，风力一般3至4级，常向主导风力为东北风。由于太平洋温差气流的关系，每年平均受4至5次台风的影响，且多集中在7至9月份。

　　我国有四大地震带,东南部的台湾和福建沿海;华北的太行山沿线和京津唐地区;西南青藏高原和它边缘的四川,云南两省西部;西部的新疆、甘肃和宁夏。厦门正位于四大地震带之一的福建沿海地区，地震活动相较其它地区更为活跃。

　　本工程桥梁为位于厦门地区海洋性环境下的特大型桥梁，支座的选择要考虑到地震、强风、降水、和海水腐蚀等综合因素，为确保结构的耐久性及使用寿命不少于100年，最终选择球形抗震钢支座，并采用耐腐蚀性材料及重防腐措施。

　　三、铁路桥梁支座安装

　　(一)支座安装安装流程：墩台预处理——支座就位——重力灌浆——梁体部位施工——拆除支座临时连接——支座安装完毕

　　(二)支座安装前注意事项

　　①产品相关信息核对：包装上承载力、型号与产品标牌是否相符。②支座出厂时，已由生产厂家将支座调平，并拧紧连接螺栓，为防止运输安装过程中发生转动和倾覆，支座到达现场后应检查临时连接是否完好，标尺指针是否完好。③支座安装前，施工单位不得拆卸、转动连接螺栓。④支座安装位置确定支座安装时，先根据图纸的要求确定各个支座的安装位置。⑤墩台顶面的准备工作。桥墩竣工后应根据实测资料，结合基础沉降、座板垫层厚度等，修正支承垫石顶面高程，要求垫石面高程低于设计值40～50mm，以便位(势)能灌浆，当间隙大于50mm时，要求增加φ12的10cm×10cm钢筋网片。同时应复测预留的锚栓孔位置及深度，修凿整理后完全符合设计要求。

　　(三)支座安装

　　①垫石顶面凿毛，并以清水冲洗干净，注意锚栓孔内不得积水，以防海洋大气环境下引起的桥墩顶帽冻胀开裂。②为确保支座使用过程中扭转或纵向滑动灵活，支座安装前应根据实际情况采取相应固定措施，以确保各部位相对位置准确，待墩顶块浇注完成后予以拆除。③以龙门吊安装支座，支座四角以铁楔抄垫牢固，铁楔尺寸为80mm×100mm×20mm，并要求成对安装。活动支座安装要特别注意考虑混　凝土收缩徐变和合龙段锁定时温度的影响，即设置预偏量。④锚栓孔灌注环氧树脂砂浆，以加强支座与桥墩间的锚固力，同时可方便位能压浆时锚固支座，防止支座上浮。⑤安装主送浆管、分配管、送浆管、出浆管等灌浆设备，浇注封边围堰，封边围堰应严密不漏浆，封边围堰用500号砂浆施工，陷度10～30mm，其强度达到70以上方能灌浆，围堰宽度不小于150mm。所有管路均采用聚乙烯塑料管，安装时亦可不安装止浆阀，而在0.5m高处安装接头，以便接头以上管路回收。⑥支座压浆：砂浆采用无收缩砂浆，其标号为500号，砂子粒径不大于2mm。砂浆以拌浆机分次拌够。搭设灌注架，将灌浆漏斗提高至约5m，开启止浆阀，当灌入的砂浆从出浆管溢出时，表示内部砂浆已灌满，可以逐一用木塞或橡皮塞塞住，并关闭止浆阀，灌浆完成。当水泥砂浆强度达到70后敲出钢楔，补满干砸砂浆，始可承受荷载。

　　四、铁路桥梁支座的养护与更换

　　桥梁支座在遭受损坏、作用不能充分发挥时，将会使桥梁上、下部结构受到不利的影响，也容易对结构物产生重大障碍。因此必须经常养护，损坏时要及时进行更换或修补。

　　(一)支座养护

　　① 检查支座地脚螺栓有无剪断，支座防尘密封裙有无破损。②检查支座相对位移是否均匀，逐个记录支座位移量校核并定点检查支座高度变化，以便校核支座内滑板的磨损情况③不得用锐器碰、刮支座表面。④在滚动支座滚动面上要定期涂一薄层润滑油，在涂油之前，必须先用钢丝刷或揩布把滚动面揩擦干净。⑤为了防锈，支座各部分除不锈钢板和滚动面外其余要涂刷油漆保护。⑥对固定支座应检查锚栓坚固程序，支座垫板要平整紧密，即时拧紧接合螺栓。⑦支座上板翘起、扭曲、断裂时，应予更换或补充。

　　(二)支座更换

　　1、更换施工

　　①称重(试顶升)：根据施工图纸，确定各顶升点的位置，以理论计算各顶升点液压缸的承载力为依据，分级逐步加载，直至桥梁完全脱离支座(一般1—2mm)。称重是为了找出所有顶升点的实际载荷压力，为同步顶升做好准备。②同步顶升：控制各液压缸同步顶升，达到预先设定位移量(考虑施工要求和桥梁的最大允许变形量，一般取10—15mm)后自动停止、调平。③位置保持、支座更换：同步顶升到位后，使各顶升液压缸处于自锁保压、位置保持状态，进行支座更换施工，如施工时间较长，则需使用临时支承。④落梁(同步下降)：支座更换完毕检查无误后，由同步顶升动力系统控制各液压缸在外载荷作用下同步、缓慢地降落，直到落实为止。

　　2、支座更换及注意事项

　　①安放千斤顶之前，将墩顶表面凿平，并用环氧水泥进行找平。②千斤顶提升吨位的设置，应考虑足够的安全储备。③桥墩和箱梁的混凝土所受应力，从绝对的安全角度考虑，应小于25MPa。④注意ZX(纵向)和HX(横向)支座的安装方向。⑤ 起顶时，梁面钢轨处应有轨道工程师监护。

　　结束语：支座是桥梁上、下部结构的连接点，它能够将上部结构的荷载舒适、安全地传递到桥梁墩台，保护粱端、墩台帽不受损伤。本工程为跨海特大型桥梁，靠近环太平洋地震，为减小地震灾害、抗风、抗蚀、保证使用寿命，选择球形抗震钢支座。桥梁支座一旦发生破坏，将产生严重的后果，因此对于支座的施工安装及保养与更换，也同样要给予重视。

　　参考文献：

　　[1]《铁路桥涵工程施工质量验收标准》(TB10415-2003)

　　[2]《公路桥梁抗震设计细则》( JTG/T B02-01-2008 )

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　　[4]桂业昆,邱式中.桥梁施工专项技术手册[M].北京:人民交通出版社,2012.

　　[5]《公路桥梁盆式橡胶支座》(JT391-1999 )

　　[6] 周明华.公路桥梁支座的使用寿命与应用对策[J].土木工程学报,2005(06) .

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