4、墩顶横向振幅及桥墩横向自振频率的通常值：
由于分类和公式较为复杂，现仅列出检测有关的桩基础的情况。
墩顶横向振幅[Amax]5%=（H+Δh）2/100B+0.2,桥墩横向自振频率f≥24α1√B/H，其中H为墩全高，B为墩身横向平均宽度，Δh和α1为与地基土特征有关的系数。
㈣检测结论
1、所有测试桥墩横向自振频率均超过《桥检规》的通常值。
2、跨丰沙、迷雾河、滦河特大桥、西寨东沟桥重车线和轻车线，实测墩全高在17.6～24.6m之间的圆形中高墩，其墩顶横向振幅和桥墩自振频率不能满足《桥检规》通常值的要求，部分超出规范要求2倍以上，桥墩横向刚度明显不足。
3、重车线通过时，永定河特大桥第40孔、跨丰沙特大桥第32、33、34孔、滦河特大桥第22孔跨中横向振幅超出《桥检规》货列重车（v≤80km/h）的通常值。
4、总体看，货车作用下32m梁跨中横向振幅与列车编组有关，C62＋C64混编货车的跨中横向振幅较大，C76次之，C70、C61、C80、C63货车的跨中横向振幅较小。
以上数据表明（测试数据见表1、表2）：
墩顶横向振幅超过通常值的桥梁，桥墩式样是矩形双柱桥墩、圆形双柱桥墩两类；跨中振幅超过通常值的桥梁，主要是定型图号为叁标桥2019、专桥2039、专桥2040三种型号的梁。
测试桥梁跨中横向振幅表1
桥名
测试孔跨
实测最大值（mm）
速度
（km/h）
列车类型
跨中横向振幅通常值（mm）
《桥检规》安全限值（mm）
永定河特大桥
下行线第39孔
2.11
63.0
C62+C64四千吨
2.54
3.56
下行线第40孔
2.57
70.9
C62+C64两万
2.54
上行线第39孔
2.01
65.4
C62+C64六千吨
/
上行线第40孔
2.15
65.4
C62+C64四千吨
/
跨丰沙特大桥
下行线第32孔
2.58
49.1
C62+C64万吨
2.54
3.56
下行线第33孔
2.56
61.6
C70万吨
2.54
下行线第34孔
3.14
55.8
C62+C64万吨
2.54
上行线第32孔
2.95
64.0
C62+C64万吨
/
上行线第33孔
2.72
65.4
C62+C64万吨
/
上行线第34孔
3.38
64.0
C62+C64万吨
/
滦河特大桥
下行线第18孔
2.16
64.5
C62+C64四千吨
2.54
3.56
下行线第22孔
2.90
65.8
C62+C64三千吨
2.54
上行线第18孔
1.73
64.5
C62+C64四千吨
/
上行线第22孔
0.80
63.6
C62+C64三千吨
/
西寨东沟桥
下行线第3孔
1.53
64.1
C76万吨
2.54
3.56
上行线第3孔
1.07
63.1
C70万吨
/
迷雾河特大桥
下行线第31孔
2.11
70.5
C62+C64五千吨
2.54
3.56
下行线第32孔
2.15
31.7
C76万吨
2.54
上行线第31孔
1.54
58.7
C63万吨
/
上行线第32孔
1.19
64.7
C63六千吨
/
桥墩横向自振频率测试结果汇总表表2
桥名
墩号
实测桥墩横向自振频率（Hz）
《桥检规》桥墩横向自振频率通常值（Hz）
永定河特大桥
38#
1.99
2.10
39#
1.95
2.10
40#
1.99
2.10
跨丰沙特大桥
31#
1.84
2.98
32#
1.84
2.98
33#
2.07
2.98
34#
2.34
3.23
滦河特大桥
上行线17#
1.52
1.81
上行线18#
1.48
1.70
上行线21#
1.52
1.70
上行线22#
1.45
1.70
下行线17#
1.52
1.81
下行线18#
1.45
1.70
下行线21#
1.52
1.70
下行线22#
1.45
1.70
西寨东沟桥
下行线2#
2.18
2.69
下行线3#
1.72
2.69
上行线2#
2.07
2.69
上行线3#
2.25
2.69
迷雾河特大桥
下行线30#
2.62
2.98
下行线31#
2.58
2.98
下行线32#
2.54
3.23
上行线30#
2.62
2.98
上行线31#
2.58
2.98
上行线32#
2.54
3.23
三、加固措施方案
㈠梁体加固
1、加固原则
⑴加固施工前，结构应无病害，维修养护须达到“铁路桥隧建筑物大修维修规则”要求。
⑵满足25t轴重货车80km/h安全通过，梁体跨中横向自振频率和横向振幅满足“铁路桥梁检定规范”要求。
⑶尽量控制新增联结重量，减小加固后梁跨中恒载弯矩。
⑷优先考虑在梁端附近设置新增联结。
⑸新增联结的位置尽量避开原梁预应力束密集的区域。
⑹新增联结按预应力结构考虑，应保证有足够的耐久性。
⑺加固工程的实施不影响线路的正常运营。
2、加固措施
⑴加厚梁两侧端横隔板。
在原来端横隔板位置，加厚横隔板厚度至900mm（顺桥向），结构高385mm。
⑵梁两端腹板中间各增设一块横向水平联结板。
在腹板变截面（780mm变至240mm）终点距上翼缘板350mm处，增加横向联结一处，顺桥向长1100mm，厚300mm，设预应力钢绞线4处，间距300mm。
⑶与梁端板相邻的两个横隔板处上下各增设水平联结板一处。
在第二、三、七、八横隔板靠梁端一侧的上下缘部位，各增设水平联结板一处，顺桥向长400mm，厚200mm，设预应力钢绞线各2处，间距200mm。
⑷跨中腹板上部增设三块横向水平联结板。
在第四、五、六横隔板处上缘和腹板相交部位增设一处水平联结板，顺桥向长900mm，厚200mm，设预应力钢绞线各2处，边距150mm。
3、加固主要材料
⑴混凝土：
C50级，采用普通硅酸盐水泥，坍落度控制在8-10cm。
⑵普通钢筋：
HRB335级钢筋。
⑶预应力筋：
Φ15.24mm1860MPa级低松弛无粘接钢绞线。
⑷锚具及千斤顶：
DSM型低回缩锚具及配套的YQD型前卡式低回缩顶压千斤顶。
㈡桥墩加固
1、加固原则
⑴加固施工前，结构应无病害，维修养护须达到“铁路桥隧建筑物大修维修规则”要求。
⑵满足25t轴重货车80km/h安全通过，墩顶横向自振频率和振幅满足“铁路桥梁检定规范”要求。
⑶加固后，在列车横向力作用下墩身各部位不得产生太大的附加应力，保证墩身各部位强度不受影响。
⑷加固后增加的重量不得影响基础承载力。
⑸实施加固过程中不影响正常行车秩序。
2、加固方案
⑴对于上、下行线并行，两个桥墩比较靠近时，采用连接两个桥墩的托盘和墩帽的加固方案，使其成为框架结构。
大秦线为国家重要的运煤通道，为保证加固结构的耐久性，墩帽连接采用预应力结构，在墩帽两侧设置预应力筋，终张拉后用混凝土封闭。
⑵桥墩为单线状况时，圆形中高墩采用扩大桥墩截面尺寸的加固方案，墩身加厚成圆锥体或部分圆锥体：
底缘加厚1.0m，加固高度为0.6倍墩身高度。
四、施工要点
㈠施工工序
搭设脚手架—探测加固位置梁体腹板内普通钢筋和预应力筋分布情况—确定横向预应力筋的位置—腹板钻孔—混凝土表面凿毛及钻锚固筋孔—埋设锚固筋—绑扎普通钢筋—布设无粘结钢绞线—桥面设置混凝土灌注口—立模—两片梁用硬木顶紧—初张拉—灌注混凝土—养护—拆模—混凝土表面涂刷养护剂（或洒水养护）—撤去两片梁间顶紧硬木—终张拉—切割外露钢绞线及端头封锚—拆除脚手架。
㈡施工要求
1、钻孔严禁损伤既有预应力钢筋，尽量避免损伤既有普通钢筋；如果孔位无法避开钢筋，可适当调整钻孔位置，移动距离不应大于50mm；成孔后，孔眼应用水清洗干净。
2、表面凿毛应采用小型凿毛机，凿毛面应清除原有灰浆层。
3、模板应与原梁可靠联结并有足够的刚度。
4、预应力筋初张拉应力为0.15fpu（39kN）。
5、砼须进行配合比试验，要求三天内强度、弹性模量达到设计值的80%，如砂石料发生变化，应重做配合比试验，累计20孔梁须做一组弹性模量试验。
6、在砼强度、弹性模量达到设计值的80%后，方可进行预应力筋终张拉，张拉控制应力为0.73fpu（190kN）。
7、预应力筋终张拉采用YQD230—100型千斤顶，先张拉至设计吨位，顶压锚固后，拉动换向阀重复张拉至设计吨位，拧紧承压螺母，以保证预应力筋回缩量小于1mm。
8、所有计量装置应保持良好状态，应有检测部门的标定。
9、初、终张拉前，必须在梁内横隔板、水平联结板位置的上、下方楔入硬质木块。
10、必须严格执行施工过程所需的验证、检验和试验活动及验收准则。
㈢关键工序控制
桥梁加固工程主要控制的关键工序有C50高强度混凝土的质量控制和低回缩预应力钢筋施工张拉中预应力保证措施。
下面分别进行描述。
1、C50混凝土保证强度和弹性模量的质量控制措施
⑴使用高强度等级水泥。
并要求水泥具有较高的细度，因为水泥颗粒越细，比表面积越大，水化化反应越充分，从而强度也越高。
⑵限制粗集料的最大粒径。
由于水泥石与集料弹性变形性能的不一致性，具有较大集料的混凝土往往难以达到很高的强度，特别是对于高强混凝土，由于水胶比较小，集料最大粒径对强度的影响更显著，因此在配制高强混凝土时要限制集料的最大粒径。
⑶掺加高效减水剂。
配制高强度混凝土，由于水泥用量较多，水灰比要求较小，和易性差，流动性不好，给施工带来困难，也难于保证混凝土的质量。
在大秦线桥梁加固施工拌制C50混凝土时，加入了1%的高效减水剂，对提高混凝土强度、保证施工质量均起到了积极的作用。
⑷混凝土的搅拌程序为：
砂+水泥+石子+减水剂（减水剂用水稀释后倒入搅拌均匀的砂、石、水泥中），干拌均匀加2/3的用水量搅拌后加剩余的水搅拌，直至拌和物的坍落度满足配合比要求，出料。
⑸加强混凝土的养护。
混凝土的养护工序从拆模后即开始，根据气候及环境条件选择洒水或表面涂刷养护剂的方法。
2、低回缩张拉
预应力损失是影响到预应力加固的适用范围和加固后工作状态的重要问题，预应力损失是由加固件本身和承受加固件作用的结构两方面的变形而产生。
主要的具体因素有被加固件的收缩和期货变形、加固件本身徐变、传力变形和温度应变等。
大秦线桥梁横向加固主要考虑的是预应力钢绞线的回缩量。
本工程使用的锚具及千斤顶为DSM15-1型低回缩锚具及配套的YQD230-100型前卡式低回缩顶压千斤顶。
张拉工作原理为：
第一次张拉，启动油泵向千斤顶供油开始张拉后，支承套顶住锚板，千斤顶夹片夹紧钢绞线向后进行张拉，此时钢绞线带动锚具上的夹片离开锚板。
张拉达到设计应力后，启动顶压设备，顶压杆向前将夹片顶进到锚板中，实现锚固。
接着卸荷回油，完成锚固，此时由于钢绞线的回缩有较大应力损失。
接着第二次张拉进行锁锚，以弥补应力损失。
将千斤顶后部的推拉手柄拉到底，此时支承套后移不再顶住锚板，而是由顶锚套顶住锚垫板，千斤顶夹片夹住钢绞线进行张拉。
张拉开始后，钢绞线带动锚具一起向后离开锚垫板，使得锚具与锚垫板之间存在一顶间隙。
张拉到设计应力后，将承压螺母旋至与锚垫板密贴，回油锚固，完成张拉。
这样通过第一次的张拉锚固和第二次的锁锚两步操作达到低回缩量的效果。
五、效果
㈠梁体
1、根据测试结果，32m简支梁加固后，梁体跨中横向振幅比加固前减小约30％左右，梁端最大横向振幅比加固前减小约40％，梁体的横向振动得到了有效控制；加固后梁体的整体工作性能有较大提高，加固效果良好。
2、根据计算结果，叁标桥2039跨度32m简支梁采用加固实施方案后，一阶、二阶横向及扭转自振频率分别比原梁提高了19.7％、25.6％和15.0％，一阶竖向频率仅降低0.81％，加固后明显提高梁体的横向刚度，同时加强了原梁的横隔板联结，使结构的整体工作性能和耐久性得到提高。
3、32m梁加固后，结构重量增加约10吨，新增恒载弯矩较小。
经验算，大秦线叁标桥2019图号跨度32m预应力混凝土梁（直、曲线）在加固前的抗裂安全系数小于1.2，加固后的抗裂安全系数基本不变；大秦线叁标桥2039、专桥2059图号梁，按现行“桥规”在既有25吨轴重荷载下，加固后的跨度32m预应力混凝土梁（直、曲线）的抗裂安全系数大于1.2，其承载能力可满足使用要求。
㈡对于圆形中高墩加固
1、对于两个桥墩比较靠近上、下行线并行时，采用连接两个桥墩的托盘和墩帽的加固方案，使其成为框架结构，桥墩横向自振频率可提高70％左右，桥墩横向刚度明显加强；经验算，在列车横向力作用下墩身与托盘连接部位产生的附加应力较小，可满足使用要求。
2、对于仅为单线状况的圆形中高墩，采用扩大桥墩截面尺寸的加固方案，加固后桥墩的横向自振频率提高约70％，桥墩横向刚度的增强与形成框架结构相当。
3、由于加固后增加了墩身的重量，相应增加了基础所承受的荷载，经验算，增加的重量小于25吨轴重与中－活载作用下基础所承受荷载的差值，对桥墩基础承载力不存在影响。
4、根据实测结果，圆形中高墩横向连接加固后，横向自振频率在2.43～2.69Hz，比加固前提高约60～70％，增加幅度与理论计算值一致；墩顶横向振幅普遍小于加固前墩顶的横向振幅，减小幅度约在50％左右；加固后桥墩的横向刚度得到明显改善，桥墩的横向自振频率和墩顶横向振幅均满足《桥检规》通常值的要求；桥墩的横向动力性能得到了较大提高，加固效果显著。
参考文献
⑴张树仁，王宗林.桥梁病害诊断与改造加固设计.人民交通出版社.2006年4月.2，197。
⑵C.F.比尔兹.结构振动分析.中国铁道出版社.1988年2月.4。
⑶张承志.建筑混凝土.化学工业出版社.2007年1月.161。
⑷蒙云，卢波.桥梁加固与改造.人民交通出版社.2004年11月.114。
⑸王士坤.土木工程材料问答实录.机械工业出版社.2007年8月.110-112。
⑹铁道科学研究院.大秦线32m预应力砼梁横向联结加固设计图。
作者简介：
侯畅太原铁路局工务处高级工程师027-21115dxk@
赵洪雁太原铁路局工务处高级工程师027-21115gwc@
张俊俭太原铁路局工务处高级工程师027-21765ZJJ6708@
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