隨著鐵路既有線的不斷提速，我局既有線上大量圓柱形橋墩出現(xiàn)了橫向振幅大幅超過《檢規(guī)》規(guī)定限值的問題 ,嚴(yán)重危及行車安全，以致必須采取限速措施，制約了既有線運(yùn)輸能力的提高。如何通過加固以增強(qiáng)圓柱形橋墩的橫向剛度，小橋墩橫向振幅，確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和提速列車的安全運(yùn)行， 已成為目前急需解決的問題之一。
本文選擇我局皖贛線下行K7
+110竹絲港大橋其典型的圓柱形橋墩的加固作一介紹。
皖贛線下行2 乙號竹絲港特大橋全長1311.14m，中心里程K7
+110，上部結(jié)構(gòu)由19孔32m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁+1孔48m下承式栓焊鋼桁梁+19孔32m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁組成。除主跨鋼桁梁所處19# 、20#兩橋墩為圓端形墩外，其余均為Φ2.3-2.8（m）圓柱形橋墩，全橋基礎(chǔ)均為鉆孔樁基礎(chǔ)。大橋平面布置呈“S”狀，除橋中間部分設(shè)在直線上外，兩端均在R=600m的曲線上。
2007年6月上海鐵路局技術(shù)中心橋梁技術(shù)檢定所對該橋進(jìn)行了振動測試，測試結(jié)果表明該橋圓柱形墩墩頂橫向振幅偏大，且根據(jù)經(jīng)驗及同類結(jié)構(gòu)測試數(shù)據(jù)，該類圓柱形橋墩橫向剛度總體偏弱，建議工務(wù)段對其進(jìn)行加固。
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.橫向振幅嚴(yán)重超限的原因分析及加固方案比選
1.1 橫向振幅嚴(yán)重超限的原因分析
橋梁的振動是由橋上運(yùn)行列車引起的外激振動，其振動響應(yīng)的大小與外界激勵的大小和橋梁本身抵抗變形的能力即橋梁的剛度有關(guān)。從橋墩本身看，橋墩橫向剛度不足會使橋墩頂部產(chǎn)生較大的橫向位移，而墩頂?shù)臋M向位移會加劇橋梁的橫向振動。因此，要減小橋梁的橫向振動，可從提高橋墩橫向剛度人手。
該橋原橋墩設(shè)計采用圓柱式橋墩，是為了確保有一定的流水特性，同時也減輕橋墩的自重，減小圬工數(shù)量。然而相應(yīng)的帶來了墩身截面變小、剛度較弱、橫向振幅變大等不利問題。
1 .2 加固方案的比選
以皖贛線下K7
+110竹絲港大橋典型的圓柱形橋墩為研究對象，提出以下二種加固方案：
（1）原墩身采用鋼筋砼包箍，即將原直徑為Φ2.3-2.5（m）圓柱形橋墩包箍為圓端形，橫橋方向加寬至4.0m（如圖1 所示）。
（2）原墩身采用增設(shè)翼式鋼筋砼板，即將直徑為Φ2.3-2.5（m）圓柱形橋墩增設(shè)厚1.4m翼式板，橫橋方向加寬至4.0m（如圖2 所示）。
圖1 方案一模型 圖2 方案二模型
2.加固方案的檢算
以15#橋墩為例，進(jìn)行加固方案檢算，其技術(shù)資料詳見表1 。
表1 #15橋墩技術(shù)資料
2.1 橋墩橫向抗推剛度的計算
K=3EI/H
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式中：K―抗推剛度，單位：KN/c m ；
E-C30砼抗壓彈性模量，E=3.2x10
4M p a ；
I-截面慣性矩，單位：m；
H 一橋墩高度，即樁承臺頂至墩頂距離，H=9.97m 。
(1)加固前原橋墩墩身截面慣性矩(如圖3所示)：
圖3 原墩身斷面
(2)加固方案一墩身截面慣性矩(如圖4所示)：
(3)加固方案二墩身截面慣性矩(如圖5所示)：
2.2樁頂豎向荷載計算
(1)加固前原墩樁頂最大豎向力N
0：
(2) 加固方案一樁頂豎向荷載N
1：
(3) 加固方案二樁頂豎向荷載N
2：
計算結(jié)果見表2。
由表2數(shù)據(jù)可以看出，兩種加固方案對橋墩橫向抗推剛度的提高均比較明顯，方案一更為有效，但方案一豎向荷載提高較大，由于該橋建成投入運(yùn)營不到8年，地基承載力難以滿足要求，需對基礎(chǔ)加固，若實施此方案，程造價高，施工工藝相對復(fù)雜，工期較長。
與方案一相比，加固方案二豎向荷載提高不到5%，地基承載力滿足要求，基礎(chǔ)不需加固，且垢工用量小，更經(jīng)濟(jì)，工期短，施工工藝相對簡單，易操作。因此，采用第二套加固方案，即在原墩身增設(shè)翼式鍘筋混凝土板的方法對橋墩加固，是經(jīng)濟(jì)、合理、有效的加固方案。
3.加固工藝要求及加固后振動測試
3.1加固工藝要求
為保證鋼筋砼板與立柱的整體性，加固s應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
(1)加固范圍內(nèi)舊砼面應(yīng)鑿毛洗凈，并涂界面劑，以保證新舊砼結(jié)合良好；
(2)翼板與原墩接筑面處，將原墩身鑿除5cm，并將翼板箍筋與原墩立柱箍筋焊接；
(3)基礎(chǔ)頂部、墩帽底部均鑿埋牽釘與板連接，植人墩身有關(guān)牽釘均采用FH—El31化學(xué)錨同劑工藝；
(4)托盤以上部分砼板澆筑采用新型材料微膨脹砼；
(5)澆筑砼應(yīng)在列車行車間隙進(jìn)行，以防砼產(chǎn)生離析。
3.2加固后振動測試
2008年蕪湖工務(wù)段對該橋除16#-20#墩外的26個Φ2.3m及7個Φ2.5m共計33個圓柱形橋墩進(jìn)行了加固，采用第二套加固方案施工，即將原墩身增設(shè)翼式鋼筋混凝土板，板厚1.4m，橫向?qū)挾扔上秮淼?.3-2.5(m)均加寬至4m。
2009年6月25日上海鐵路局技術(shù)中心橋梁技術(shù)檢定所對該橋部分加固后橋墩進(jìn)行了振動測試，以檢驗其加固效果，其中15#橋墩加固前后檢測指標(biāo)詳見表3。
結(jié)果表明，加固后15號墩實測橫向最大振幅為0.38mm，加固前為1.16mm，加固后橋墩的橫向振幅大幅減小，其實測最大橫向振幅已小于《檢規(guī)》對該類墩所規(guī)定的橫向振幅通常值；實測橋墩橫向自振頻率為2.24Hz，也滿足《檢規(guī)》最低限值的要求。
4.結(jié)論及建議
圓柱形橋墩橫向剛度的加固采用墩身增設(shè)翼式鋼筋混凝土板的方法，能有效提高既有線上該類型橋墩的橫向自振頻率和橫向剛度，是減小該類橋墩橫向振幅的有效方法。該加固方案對鐵路運(yùn)輸干擾小，施工技術(shù)簡單，工程造價低，適合推廣應(yīng)用。
