维普资讯 http://www.cqvip.com ・桥 粱・ 铁路常用跨度混凝土简支Ｔ梁横向加固方法的研究 马 林 （中国铁道科学研究院铁道建筑研究所，北京 １０００８１） 摘 要：以３２ ｍ及以下既有铁路混凝土简支Ｔ梁为研究对象， 通过收集资料、调查分析，结合以往提速加固设计经验，对影响 双片式Ｔ梁横向刚度的主要因素、横隔板加固、增设水平板、加 ２．２部分标准梁存在设计缺陷 由于历史原因，早期标准梁的设计中忽视结构的 长期使用性能，造成既有线梁使用过程中出现大量耐 宽桥面板和增加梁中心距等方面进行理论计算分析，研究提高 Ｔ粱横向刚度、减小横向振幅的合理布置形式，提出满足２００ ｋｍ／ｈ行车要求的加固方案，并在运营线路上进行实桥加固及 试验．检验加固效果。 关键词：铁路混凝土Ｔ梁；横向加固；理论分析 中图分类号：Ｕ４４５．７ ２ 文献标识码： 文章编号：１００４—２９５４（２００８）０１—００４３—０５ １ 概述 我国铁路运营线路上的混凝土桥梁共计ｌ２万余 孔，绝大部分采用分片式混凝土预制Ｔ梁（以下简称 “Ｔ梁”）。由于当时设计标准普遍偏低，这种Ｔ梁横 向刚度较弱，经过一段时间的使用后，相继出现各种病 害。目前，我国铁路混凝土桥梁老龄化的问题日趋严 重，在缺乏必要的养护条件下已运营多年，特别是提速 后桥梁使用状态的劣化速度加快，已严重影响结构的 耐久性乃至运营安全。为满足列车提速要求，工务部 门在换梁时已采用横向刚度较好的提速梁，但换梁对 运输干扰大、成本高，由于提速梁自重较大，考虑墩梁 耦合振动分析后，个别桥梁采用提速梁来提高桥梁横 向刚度的效果并不理想。因此，如何在不中断运输的 条件下对既有混凝土Ｔ梁进行２００ ｋｍ／ｈ加固、改造， 以满足列车运行要求是目前急需解决的问题。 ２ 我国铁路常用跨度混凝土梁的现状 ２．１ 设计标准不统一 铁路桥梁设计规范已进行了多次修订，造成既有 线路上的混凝土Ｔ梁设计采用的技术标准存在差异， 虽然大部分桥梁的设计荷载均采用中一２２级，部分采 用中一２６级荷载，但也不乏降级使用、荷载标准中一 ２ｌ级甚至中一１８级的梁（如京通线）；由于早期规范 对预应力混凝土梁预应力长期损失估计偏低，导致早 期标准梁的抗裂性不能满足现行规范的要求。 收稿日期：２００７—１２—１０ 基金项目：铁道部科技研究开发计划项目（合同编号２００１ＣＯ１３） 作者简介：马林（１９６６一），男，副研究员，毕业于石家庄铁道学院。 铁道标准设计ＲＡＩＬＷＡＹ ＳＴＡＮＤＡＲＤ ＤＥＳＩＧＮ ２００８（１） 久性问题。另一方面，由于设计时未考虑必要的安全 储备，且横隔板构造不合理，部分提速线路上由于货车 作用，跨度３２ ｍ梁出现横向振动偏大等问题。此外， 由于双片式Ｔ梁的联结在桥位进行，焊接及后灌混凝 土的质量很难保证，运营后横隔板断裂的情况比较 普遍。 ２．３ 常用跨度混凝土梁在列车２００ ｋｍ／ｈ时竖向、横 向刚度限值 参考我国《时速２００公里新建铁路线桥隧站设计 暂行规定》（以下简称“暂规”），常用跨度混凝土梁在 列车２００ ｋｍ／ｈ时竖向刚度应满足表１规定。 表１ 梁体竖向挠度、自振频率限值 跨度Ｌ／ｍ Ｉ１６．０ ｌ ２０．０ ２４．０ ｌ ３２．０ 竖向挠度／ｍｍ ＩＬ／１ ５００ ｌ Ｌ／１ ５００ ｌ Ｌ／１ ５００ ｌ Ｌ／１ ５００ 竖向自振频率／Ｈｚ ５．００ ４．００ ３．５９ ３．０３ 对于横向刚度，“暂规”中要求在列车横向摇摆 力、离心力、风力和温度力作用下，梁体的横向水平挠 度≤Ｌ／４ ０００；《桥梁检定规范》规定横向振幅＜Ｌ／１６．５ （ｍｍ），自振频率≥９０／Ｌ。 ２．４ 常用跨度铁路梁的刚度与客运专线梁比较 根据目前可收集到的铁路跨度ｌ６～３２ ｍ双片式 Ｔ梁的实测资料，参照国内外相关规定并与客运专线 常用跨度简支梁的设计指标进行对比，各种常用跨度 的普通高度混凝土梁的实测竖向自振频率、挠跨比基 本可以满足２００ ｋｍ／ｈ列车的要求（表２）。 表２ 常用跨度铁路梁竖向自振频率、挠跨比实测结果汇总 跨度／ｍ 自振频率／Ｈｚ 挠跨比 １６ ７．６～８．８ １／１ ９０９—１／３ ４０９ 既有线常用跨 ２０ ６．４～８．２ １／１ ８２８～１／２ ９７５ 度双片式简支 Ｔ梁 ２４ ５．１～８．２ １／３ ２３８～１／３ ４５５ ３２ ４．９～５．３ １／１ ８４８～１／３ Ｏ１Ｏ １６（４片式Ｔ梁） ８．９２ １／３ ８１０ 客运专线常用 ２０（单线箱梁） ７．１６ １／４ ８７８ 跨度简支梁设 计计算值 ２４（单线箱梁） ５．６５ １／３ ８７１ ３２（单线箱梁） ４．４９ １／３ ７４０ 与客运专线相应跨度梁相比，既有线常用跨度双 片式Ｔ梁的横向自振频率明显偏低，特别是跨度３２ ｍ 梁的差别较大（表３）。可以认为，梁体的横向刚度是 ４３ 维普资讯 http://www.cqvip.com 桥 梁・ ・马 林一铁路常用跨度混凝土简支Ｔ梁横向加固方法的研究 因素是两片梁体之间连结的状态与刚度。因此，如何 合理地加强两片梁的连结、保证在荷载作用下两片梁 共同受力是提高梁整体横向刚度的关键。 Ｈｚ ３２ ２、９～３、２ 既有线桥梁横向振动偏大的主要原因，也是提速至 ２００ ｋｍ／ｈ需要解决的关键技术问题。 表３ 常用跨度铁路梁横向自振频率实测结果 与客运专线（单线）的比较跨度／ｍ 既有线 ３．３横隔板合理加固方法分析 在进行Ｔ梁横隔板合理加固方法分析时，分别分 析了横隔板数量及分布、沿梁纵向厚度、横向宽度等因 １６ ２、５～１６．６ ２０ ６．７—７．０ ２４ ６、１—７．７ 客运专线 ６．３９ １６．Ｏ１ １Ｏ、９１ ６、４９ 素对横向刚度的影响。为便于陈述，将跨中横隔板编 为１号隔板，与其相邻的两侧隔板编为２号隔板，并依 次编至梁端５号隔板（图２）。 现场动力综合试验的实测结果表明，采用板式橡 胶支座会增加桥梁的横向振幅。常用的铸钢支座因存 在较大横向间隙，也会加大梁体横向振幅。目前的防 落粱装置尚不能满足横向限位的要求，因此应加强梁 端的横向限位措施。 ３双片式Ｔ梁横向加固方法研究 ３．１ 双片式Ｔ梁横向刚度 针对跨度３２ ｍ双片式Ｔ梁，采用有限元理论进行 了梁体自振特性分析计算，计算中混凝土的弹性模量 为３．５×１０ ＭＰａ，混凝土容重为２５ ｋＮ／ｍ ，二期恒载 为４２ ｋＮ／ｍ（单线）并按分布质量作用于桥面板；考虑 到梁体既有横隔板为非预应力结构，横隔板弹性模量 按０．８倍梁体弹性模量取值。计算结果见表４。 表４ 跨度３２ ｍ双片式Ｔ梁横向自振频率计算结果 图号 ｌ大１３８ １ ００６Ａ ｌ ２ ０１９ ｌ ２ ０５９ ３２ｍ梁横向自振频率／Ｈｚ ｌ ３．３４６ ｌ ３、２５４ ｌ ３．１５０ ｌ ３、４６５ 根据既有线多次实测结果，各种图号的３２ ｍ梁的 横向频率为２．９～３．２ Ｈｚ，与理论计算的横向频率基本 相当（以下理论计算分析均以跨度３２ ｍ梁为例）。 ３．２横向连接刚度对梁体自振特性的影响 为从理论上说明横向连结刚度对双片式Ｔ梁自 振特性的影响，分别进行了接缝处（宽度６０ ｍｍ）混凝 土不同弹性模量（相当于不同连结刚度）、梁体混凝土 不同弹性模量下结构自振特性的计算。计算结果表 明，横向连结刚度对梁体的竖向刚度影响很小，而对横 向及扭转刚度影响很大；梁体混凝土弹性模量对竖向、 横向刚度均有影响。混凝土弹性模量提高后，梁体的 竖、横向自振频率均有所增加（竖向增加幅度大于横 向）；横向连结刚度降低后，自振频率下降很快（图１）。 ４．０ ３．６ 罨３ ２ 静 １．６ １．２ ０．０ ０．５ Ｉ．０ Ｉ ５ ２．０ ２．５ ３．０ 联结处弹性模量（Ｘ １０４ＭＰａ） 图１ 横向连结刚度、梁体弹性模量对梁体自振特性的影响 上述结果表明，影响双片式Ｔ梁横向刚度的主要 ４４ ４０００ ４０００ ４０００ ４０００ ４０００ ４０００ ４０００ ４０００ 图２ ３２ ｍ双片式Ｔ。梁横隔板位置及编号示意（单位：ｍｍ） 固定横隔板厚度（按平均厚度０．２ ｍ计算），分别 从跨中及梁端开始对称去掉既有隔板的连结。计算结 果表明（图３），无论横隔板有无连结，梁竖向自振频率 基本不变；当去掉１号横隔板连结时（工况２ａ），横向 自振频率基本不变；去掉１、２号隔板连结时（工况 ３ａ），横向频率仅下降２．１％；去掉１、２、３号隔板连结 时（工况４ａ），横向频率下降１０．５％；仅保留５号端隔 板时（工况５ａ），横向频率下降４６．３％，比单片梁横向 频率（工况６）高２０．０％。同样，当去掉梁端部５号隔 板时（工况２ｂ），横向频率下降１４．７％；去掉４、５号隔 板时（工况３ｂ），横向频率下降３６．０％；去掉３、４、５号 隔板时（工况４ｂ），横向频率下降４８．５％；仅保留跨中 １号隔板时（工况５ｂ），横向频率下降５４．５％，与单片 梁的横向频率接近。计算结果表明，靠近梁端横隔板 的连结刚度对横向刚度影响较大。 ４．０ ４０ ３．５ ３．５ 薄３．０ 薜３・０ ２．５ ２．５ 訾２．０ ２．０ 虹１１．５ ．５ １．０ １．０ 计算工况ａ 计算工况ｂ 图３不同位置横隔板对梁体自振频率的影响 在梁体横隔板数量不变的条件下（９块），分别进 行了横隔板厚度０．１、０．１５、０．３、０．４５、０．６ Ｉｌｌ和０．８ Ｉｌｌ （５号隔板仍为０．６ Ｉｌ１）时梁体自振特性的计算。根据 计算结果（图４），随横隔板厚度的增加，梁体横向一 阶、二阶横向自振频率和一阶扭转自振频率均有所增 长；在隔板厚度０．６ Ｉｌｌ时，与原梁相比相应频率分别增 加了２５．６％、２７．８％和３９．２％，梁体横向及扭转刚度 铁道标准ｉ殳计ＲＡ儿ＷＡＹ ＳＴＡＮＤＡＲＤ ＤＥＳＩＧＮ ２００８（Ｊ） 维普资讯 http://www.cqvip.com 马 林一铁路常用跨度混凝土简支Ｔ梁横向加固方法的研究 ・桥 梁・ 均明显提高。然而，由于横隔板的加厚并不能提高梁 １ 体的竖向刚度，且使自重增加，因此，梁体的一、二阶竖 １ 善１ 向自振频率均有所下降；在隔板厚度０．６ ｒｎ时，下降幅 槲 度分别为１．８％和１．６％。横隔板厚度继续增加，虽然 －旺 梁体的横向刚度还可提高，但从自振频率提高的效率、 经济性及施工的可行性等方面考虑，横隔板厚度不宜 超过０．８ ｒｎ。 １ 计算Ｔ况 Ｎ １ 嚣 图５横隔板合理加固方法优化 羹 皿 ４０００ ４０００ ４０００ ４ ０００ ４０００ ４ ０００ ４０００ ４ ０００ 横隔板厚度，ｍ 图４横隔板厚度对梁体自振频率的影响 根据不同厚度横隔板横向封闭前后的理论计算结 图６：３２ Ｍ双片式Ｔ梁增设水平板的位置及 果，横隔板完全封闭后，虽然可以使梁体的横向、扭转 编号示意（板厚０．１５ Ｍ）（单位：ｍｍ） 刚度略有提高，但提高幅度不大，且由于自重增加较 算结果（图７），连续通长布置时，中心距梁下缘１．２ ｒｎ 多，竖向频率与原梁相比梁下降４．３％。因此，横隔板 时梁体横向自振频率达到最大值４．３９４ Ｈｚ（比原梁提 封闭的方法基本不能提高梁体的自振特性。 高约３５．０％）；中心距梁下缘０．０８ ｒｎ时，竖向及扭转 根据上述分析，选定横隔板加厚至０．６ ｒｎ，从只加 自振频率分别达到最大值３．９６２ Ｈｚ和１３．２９２ Ｈｚ（分 厚５号横隔板到加厚１～５号横隔板进行了不同组合 别比原梁提高约６．２％和９７．３％）。 下梁体自振特性的理论计算。计算结果表明（图５）， 水平板的不同布置方式对梁体的自振特性影响很 在３、４、５号横隔板加厚至０．６ ｒｎ时，梁体的一、二阶横 大，在原梁跨中４～８ ｒｎ范围内无论水平板布置在任何 向及扭转自振频率提高至４．１０９、１０．４４３ Ｈｚ和８．９７５ 高度，梁的横向自振频率提高很小甚至降低；在原梁两 Ｈｚ，分别比原梁提高２６．３％、１５．３％和５９．７％；一、二 阶竖向频率由于梁自重增大分别略下 水平板中心距下缘高度： 水平板中心距下缘高度： —口＿１．９５ｍ—ｏ＿１．８５ｍ— １．６０ｍ— １．２０ｍ －口＿１ ９５ｍ－ｏ＿１．８５ｍ １ ６０ｍ １ ２０ｍ 降至３．７１０ Ｈｚ和１２．３７４ Ｈｚ（分别仅下 ——ｏ一０．８０ ｍ＋０．３５ ｍ十０．０８ ｍ 々一０．８０ｍ＋０．３５ｍ十００８ｍ ４．ｏ０ 降０．５％和１．０％）。 邑 褂 通过横隔板数量及分布、沿梁纵向 ３．７５ 蟮 厚度、横向宽度等因素的理论计算及综 皿 尽 ３ ５０ 合分析比较，双片式Ｔ梁采用横隔板进 行横向加固时，横隔板厚度不宜超过 ０．８ ｉｎ，且横截面不宜封闭，采用增加两 侧梁端附近各３块隔板厚度至０．６～０．８ ｒｎ是横隔板加固的最优方法。 ３．４增设水平板合理加固方法分析 布置方式： —一水平板中心距下缘高度： 通长设置－．ｏ．－－去５号—一去４、５号 在进行双片式Ｔ梁增设水平板合 －口＿１．９５ｍ－ｏ＿１．８５ｍ １．６０ｍ十１．２０ｍ 十去３～５号 仅１号 十去１号 —．Ｏ一０．８０ ｍ＋０．３５ ｍ十０．０８ ｍ ．母－去１、２号＋去１～３号十仅５号 理加固方法分析时，分别分析了水平板 布置高度、沿梁分布等因素的影响。为 便于陈述，将跨中两侧２ ｒｎ范围水平板 编为１号，与其相邻的两侧水平板编为 ２号，并依次编至梁端５号水平板（图 ６）。 有限元计算中，水平板厚度按 ０．１５ ｒｎ设置，弹性模量与梁相同。根 据水平板不同高度梁体自振特性的计 图７增设连续横向水平板对梁体自振频率的影响 铁道标准设计ＲＡＩＬＷＡＹ ＳＴＡＮＤＡＲＤ ＤＥＳＩＧＮ ２００８（Ｊ） ４５ ４ ０ ● ２删 ６ ７ ８ ９审ｎｍ 维普资讯 http://www.cqvip.com 桥 梁・ ・马 林一铁路常用跨度混凝土简支Ｔ梁横向加固方法的研究 ３．４８０ Ｈｚ，两者加固效果相差５．１％；加宽长度１６ ｍ 时，两者相应加固效果相差更大（１ １．３％）。 表６桥面板加宽前后梁自振特性有限元计算结果项 目 原梁 侧两端连续布置水平板１２～２４ ｍ时，加固效果与通长 布置接近甚至更好（两侧梁端连续布置１２ ｍ、中心高 度１．２ ｍ时横向自振频率为４．４１７ Ｈｚ，比原梁提高 ３５．７％）；在两侧梁端连续布置８ ｍ时，加固效果略有 Ｈｚ 横向一阶 竖向一阶 扭转一阶 横向二阶 竖向二阶 ３．２５４ ３．７２９ ６．７２６ ９．Ｏ５８ １２．５０４ 降低（中心高度为１．２ ｍ时横向自振频率为４．３２８ Ｈｚ）；仅在两侧梁端布置４ ｍ时，中心高度在０～１．６ ｍ 范围内加固后梁的加固效果差别不大（水平板中心高 度为０．０８ ｍ和１．２ ｍ时横向自振频率分别为４．０１５ 桥面加宽０．５ ｍ ３．７６０ 桥面加宽１．０ ｍ ４．０７９ 桥面加宽１．５ ｍ ４．３８０ ３．７４９ ３．７６０ ３．７６１ ７．４５８ ７．１６６ ６．８４０ １１．１２４ １１．７９９ １１．８２９ １２．４６４ １２．３８９ １２．１７３ Ｈｚ和３．９２８ Ｈｚ）。 计算结果表明（以中心高度１．２ ｍ为例），长度相 同的条件下，增设水平板分布于两侧梁端的加固效果 明显高于集中布置在跨中的效果，且增设水平板的长 度在超过１６ ｍ后，加固效率明显下降。 上述分析结果表明，采用增设水平板提高３２ ｍ梁 自振特性时，水平板的高度可在０～１．６ ｍ选择，布置 较为灵活；沿梁纵向应尽量靠近梁端设置，每侧加固的 长度不宜超过８ ｍ。采用靠近既有桥面板下方增设水 平板的加固方法，加固效率均低于其他布置方式。 ３．５桥面板连接、加宽合理加固方法分析 将双片式Ｔ梁既有接缝封闭、桥面板整体连结 后，梁的横向、扭转一阶自振频率分别可提高６．９％和 １４．４％，竖向自振频率基本不变（表５）。考虑到接缝 连结施工困难、对运输干扰大、加固效果有限且接缝连 结的质量不易保证，一般情况下不宜单独采用桥面板 连结的加固方法。 表５ 桥面板整体连结前后梁自振特性有限元计算结果Ｈｚ 项 目 横向一阶 竖向一阶 扭转一阶 横向二阶 竖向二阶 原梁 ３．２５４ ３．７２９ ６．７２６ ９．０５８ １２ ５０４ 桥面板连结后 ３．４７９ ３．７２４ ７．６９２ １０．３２０ １２．４８０ 在进行双片式Ｔ梁桥面板加宽合理加固方法分 析时，分别分析了桥面板连结后加宽０．５、１．０ ｍ和１．５ ｍ（厚度０．２ ｍ）连续通长布置时梁体自振特性。同 时，为研究桥面板加宽的合理布置形式，进行了桥面板 加宽１．０ ｍ条件下两侧梁端分别连续布置４、８、１２、１６ ｍ（跨中横隔板处未连结）和跨中布置４、８、１６、２４ ｍ及 ７个横隔板处分段布置２．０ ｍ时的计算分析。 增加桥面板宽度可以明显提高梁体的横向自振频 率，加宽１．０ ｍ时一阶横向频率可提高２５．３％，但随着 桥面加宽、自重增大，梁的扭转自振频率有所下降 （表６）。 通过分析桥面板加宽１．０ ｍ时从梁端及跨中增加 不同长度后梁体自振特性的计算结果（图８）可以发 现，桥面加宽部分越靠近跨中，加固效率越高。在长度 相同的条件下，跨中部分加宽长度８ ｍ横向频率可提 高至３．６５６ Ｈｚ，而分布于两侧梁端时横向频率为 ４６ ４．２ ４．０ 笔 鼗 鼗 ３．４ ３．４ ３．２ 图８ 加冤桥面板的长度对梁体自振频翠的影响 桥面板加宽集中增设于跨中的加固效果明显高于分段 均匀增设的方式。桥面板增加宽度１．０ ｍ、除两端隔 板外的其余７块隔板处桥面板加宽长度为２．０ ｍ时 （加宽总长１４．０ ｍ），梁横向自振频率比原梁提高 ８．２％；但如果在跨中两侧集中加宽１４．０ ｍ时，梁的横 向自振频率可提高１８．１％。 上述计算分析结果说明，采用加宽桥面板提高梁 体的横向刚度宜采用连续布置方式，跨中不应断开，且 跨中集中布置的方式加固效率最高。 ３．６增加双片式Ｔ梁横向间距方法分析 在原粱横隔板连结刚度不变的条件下，梁横向间 距增加并不能提高结构的自振特性。研究分析中分别 进行了双片式Ｔ梁中心间距１．８（原梁）、１．９、２．０、２．１ ｍ和２．２ ｍ时梁体自振特性的计算。梁间距由原梁的 １．８ ｍ加大至２．２ ｍ时，横向频率下降８．３％（表７）。 表７桥面板加宽方式梁自振特性计算结果比较Ｈｚ 梁中心距／ｍ 横向一阶 竖向一阶 扭转一阶 横向二阶 竖向二阶 １．８（原梁） ３．２５４ ３．７２９ ６．７２６ ９．Ｏ５８ １２．５０４ １．９ ３．１７８ ３．７２６ ６．４１１ ８．７７７ １２．４９８ ２．Ｏ ３．１Ｏ８ ３．７２６ ６．１５７ ８．４８６ １２．４９２ ２．１ ３．０４４ ３．７２４ ５．９４８ ８．２４７ １２．４８９ ２．２ ２．９８５ ３．７２３ ５．７７２ ８．０４８ １２．４８１ 横隔板加厚至０．６ ｍ后，梁横向自振频率随间距 增大略有增加；与横隔板加厚横向间距不变的梁相比， 横向间距２．４ ｍ时最大增加５．１％；但横向间距超过 某一距离（约２．５ ｍ）、横向连结刚度相对较弱后，横向 频率随梁横向间距的增大反而减小。 上述结果表明，单纯加大梁的横向间距而不对横 向连结进行必要的加强，不能提高梁体的横向刚度和 自振频率。同时，增加梁横向间距的方法在实际应用 铁道标准设计ＲＡＩＬＷＡＹ ＳＴＡＮＤＡＲＤ ＤＥＳＩＧＮ ２００８（１） 维普资讯 http://www.cqvip.com 马 林一铁路常用跨度混凝土简支Ｔ梁横向加固方法的研究 ・桥 梁・ 存在支座位置调整等难题，因此该方法不宜采用。 ３．７ 典型跨度双片式Ｔ梁横向合理加固方法综合 分析 工方便，加固质量易于控制，能适应既有线桥梁的提速 加固改造。 表８原梁与加固后梁的自振特性计算结果Ｈｚ 以上分别从影响双片式Ｔ梁横向刚度的主要因 梁体类型 加固方案 横向一阶 竖向一阶 扭转一阶 横向二阶 竖向二阶 素、横隔板加固、增设水平板、加宽桥面板和增加梁中 心距等５个方面，单独分析了常用加固方法提高梁体 横向刚度的合理布置形式。在实际加固工程中，为保 证加固效果，各种加固方法往往会配合运用。由于上 述不同方法的加固效果并不能进行简单的叠加，因此 有必要进一步综合分析研究不同加固方法配合运用后 的加固效果，以研究双片式Ｔ梁在不同加固型式综合 运用后的合理加固方法。 由于增加梁中心距的方法加固效果有限，实际应 用存在相当大的难度，因此综合分析中将不予考虑。 同时，因桥面板改造对既有线路的运营干扰较大，结合 既有线桥梁的特点，重点进行了横隔板加厚和增设水 平连结等联合应用后加固效果的计算分析。 理论计算分析表明，３２ ｒｎ双片式Ｔ梁增加两侧梁 端附近各３块横隔板厚度０．６～０．８ ｒｎ是横隔板加固 的最优方法。因此，在综合加固方法的分析中，将以此 方案为基础，讨论增加其他横向水平板连结后的加固 效果。 横向水平板的布置形式对横向加固效果影响很 大，组合形式较多，根据水平板加固效果的计算分析结 果，在选择横向水平板布置时采用了以下原则：（１）优 先考虑在梁端附近设置新增水平连结；（２）跨中尽量 控制新增水平板重量，减ｓＪ＇，；０ｔｌ固后梁的恒载弯矩；（３） 新增水平板的位置尽量避开原梁预应力束密集的区 域；（４）为保证加固效果，新增水平板按预应力结构 考虑。 根据上述布置原则，在进行多种加固方案的分析 比较并考虑结构静刚度的影响后，进行了以下加固方 案的计算分析：梁端横隔板加厚至０．９ ｍ、与其相邻的 ２块横隔板加厚至０．６ ｍ；在梁端腹板扩大的前部增加 长度１．０ ｍ、厚度０．３ ｍ、中心高度１．３４ ｍ的水平板； 在跨中及相邻的两块横隔板桥面板下增设长度２．５ ｍ、平均厚度０．２４ ｍ的水平板。 有限元理论计算结果表明（表８），加固后不同类 型跨度３２ ｍ梁的一阶、二阶横向及扭转白振频率分别 比原梁提高了２７．７％一３２．０％、３４．５％一３６．０％和 ３７．６％～３９．３％，一阶竖向频率降低在２．３％之内。 上述加固方案在京秦线上既有桥梁进行了加固实 施，根据加固前后梁体的白振特性实测结果，加固后梁 体的横向白振频率可提高２０％左右，加固效果明显。 同时上述加固方案可在不中断行车的条件下进行，施 铁道标准设计ＲＡＩＬＷＡＹ ＳＴＡＮＤＡＲＤ ＤＥＳＩＧＮ ２００８（１） ００６Ａ 原梁 ３．２５４ ３．７２９ ６．７２６ ９．０５８ １２．５０４ 加固后 ４．２５１ ３．６４４ ９．２７５ １２．１９２ １２．２０２ 原梁 ３．１５０ ３．７６８ ６．４４２ ８．６６７ １２．５７３ ２０１９ 加固后 ４．１５７ ３．７１９ ８．９７３ １１．７８４ １２．３９３ 原粱 ３．４６５ ３．８９４ ７．０１４ ９．４０２ １３．０８４ ２０５９ 加固后 ４．４２４ ３．８１６ ９．６５０ １２．６４１ １２．７９０ 与目前通常采用的增加横向水平板进行横向加固 的方法不同，以横隔板的加厚为主要手段，配合增加横 向水平板连结的加固方案有以下特点：（１）梁体横向 白振频率有较大提高，加固效果较为明显；（２）新增混 凝土的重量较小且集中与梁端，梁恒载弯矩增加有限； （３）梁的竖向白振频率降低在２．５％之内，竖向刚度可 满足要求；（４）梁端新增水平板稍加改造后，可适用与 体外预应力纵向加固。 ４结论和建议 （１）既有线常用跨度双片式Ｔ梁横向连结刚度较 弱，特别是跨度３２ ｍ梁的横向刚度和白振频率明显偏 小，造成梁体横向振动偏大。笔者通过对影响双片式 Ｔ梁横向刚度的主要因素及各种合理加固形式的理论 计算和分析研究，提出采用横隔板加厚和增设水平连 结等联合应用，通过加强两片梁的连结、加强整体工作 性能来提高Ｔ梁的横向刚度和白振频率的加固方法， 可使既有线常用跨度混凝土Ｔ梁满足客车２００ ｋｍ／ｈ 运行的安全性与舒适性。 （２）由于目前对满足既有线客车提速至２００ ｋｍ／ｈ 时桥梁横向刚度和白振频率的要求尚无规定，国外也 无类似经验，因此铁路干线桥梁改造时，还应进行必要 的试验。 （３）桥梁加固改造会增加梁体的白重弯矩，加固 设计时应进行梁体抗裂性检算。 （４）制定加固方案时，应充分考虑耐久性要求，并 尽可能减小对既有结构的损伤。 参考文献： ［１］ 铁建管函［１９９８］，时速２００公里新建铁路线桥隧站设计暂行规定 ［Ｓ］． ［２］铁运函［２００４］，铁路桥梁检定规范［Ｓ］． ［３］ 杨梦蛟，马林，牛斌．京通线预应力混凝土梁试验评估研究报 告．北京：２００３． ［４］ 牛斌，马林．京山线沙河特大桥预应力混凝土梁提速加固试 验研究报告［Ｒ］．北京：２００１． ［５］ 陈夏新，王振华，沈平．预应力混凝土梁预应力损失参数变化对 梁体抗裂性能的影响［Ｊ］．铁道标准设计．２００３（１０）：８～１２、 ４７
