病害大桥铺设无缝线路分析及方法措施

病害大桥铺设无缝线路分析及方法措施

张庆海

湖南高速铁路职业技术学院湖南衡阳421002

摘要：大桥梁无咋轨道无缝线路不仅综合了跨区间无缝线路、无碎轨道、长大桥梁的技术要点，还衍生出一系列技术难点，如无缝线路与大桥的适应性问题、大桥及无咋轨道对无缝线路的影响问题等。由于梁跨较大，梁体因温度变化产生的伸缩量、因列车荷载作用产生的晓曲量远远大于一般梁跨结构，导致无缝线路钢轨伸缩力、晓曲力也较大。本文对病害大桥铺设无缝线路方法措施进行了分析

关键词：病害大桥；铺设；无缝线路

1病害大桥铺设无缝线路分析

某大桥全长530.53m，由4×32m预应力混凝土简支梁+（80+80）m上承式钢桁梁+（80+80）m上承式钢桁梁+2×32m预应力混凝土简支梁组成，桥上坡度为+4.2‰，原有桥上轨道结构为：25m长60kg/m标准轨，混凝土梁上采用弹条扣件、II型桥枕，钢梁上采用K型分开式扣件、木桥枕。从梁跨形式看，该桥的（80+80）m上承式钢桁连续梁是同类型桥梁中跨度最大的，梁高达11m，而相邻的32预应力混凝土梁梁高只有2.6m。为使两种梁型的上部平面保持在同一水平面上，在支撑这两种梁梁端的同一个桥墩上设置一个小支墩以支撑混凝土梁。如果按普通的弹条扣件布置在桥上铺设无缝线路，增加产生的伸缩力和挠曲力是小支墩无法承受的，因此必须在不增加小支墩横截面的情况下采取其它的措施铺设无缝线路。

经过分析及力学计算，采取了如下措施：

1）在5号墩中心处及8~9号墩之间的混凝土简支梁中部各设一组温度调节器，使得设有小支墩的4号墩和8号墩全部处于伸缩区，减少了因铺设无缝线路增加产生的伸缩力和挠曲力。

2）为了合理分布伸缩力和挠曲力，全桥采用了3种扣件型式，即（1）南宁台~4号墩之间：布置II型弹条扣件、普通轨下胶垫，扣件扭矩保持在80~120N.m；（2）8号墩~昆明台之间：布置“石龙桥小阻力扣件”（带不锈钢复合胶垫），扣件扭矩保持在60~80N.m。该类型扣件纵向阻力为66N/cm，约为普通弹条II型扣件的75%，满足结构受力的需要，且成本低，养护工作量少；（3）两联钢梁均采用K型扣件，但布置方式有所不同，具体如下：①4~5号墩之间、6~7号墩之间K型扣件按“1-1-1”方式（即1紧1松）布置；②5~6号墩之间、7~8号墩之间K型扣件按“1-51”方式（即1紧5松）布置。3）两端桥台路基至少300m范围内加强锁定，采用II型弹条扣件、普通轨下胶垫，扣件扭矩保持在100~150N.m。按上述措施铺设桥上无缝线路后，桥墩受力不利的各个墩受力分布见表1：

从表1中可以看出，经过无缝线路轨条、扣件型式、温度调节器的选型和重新布置，4号、8号小支墩所受的主力、附加力、特殊荷载按受力组合检算均比普通形式的桥上无缝线路桥墩受力组合小，桥墩检算、轨道强度及稳定性检算、断缝检算均满足规范要求，桥上锁定轨温也不需要特别调整，与桥头两端线路上的锁定轨温一致。经查该桥的5号墩修建在类似孤岛的岩石上，其地质为石英质石灰岩，有横向溶槽，最宽者宽约0.3~0.5m，深4.3m，该基础的主要问题是要防止可能基础沿岩石滑动，原设计中，为了使基础传到岩石的压力线能在岛底的岩层以内，以避免那些传不到岛底岩层的裂缝以外的岩石因承受压力而可能滑动，特将基础宽度减小，使基础压力线移入岛底岩层之内，相应加长基础长度，以减小岩石的压应力和增加岩石抵抗剪力和滑动的长度。为了改善基础应力，除了改变基础尺寸以外，还将5号墩墩顶的一对固定支座和一对活动支座全部改为活动支座，以减小纵向水平力（桥梁设计规范规定：活动支座受力为固定支座的25%）。

2大桥铺设无缝线路的方法措施

随着桥梁温差取值的增大：单元式无咋轨道的钢轨与桥墩受力及轨道和桥梁结构的变形都有明显增大，考虑到我国个别地区存在极端气候条件，桥梁温差也应参考年温度差30℃进行辅助的计算和检算；纵连式无碎轨道的部分轨道和桥梁结构的受力与变形也有所增大，但由于采用了纵连式底座板与滑动层，大大减小了桥梁伸缩变形对轨道结构的影响，因此桥梁温差的变化对轨道和桥梁结构的受力与变形的影响较单元式无碎轨道小得多。

随着轨道板和底座板等无咋轨道结构温差取值的增大，单元式和纵连式无咋轨道的轨道和桥梁结构的受力与变形都有所增大。因此，在进行设计检算时应参考不同地区的实际温度范围，考虑轨道板和底座板等无碎轨道结构温差的影响。特别是在严寒地区等年温差较大的地区更应严格进行计算与检算，以保证轨道和桥梁结构的安全使用。通过在桥上采用小阻力扣件即减小桥上扣件的纵向阻力，可以明显降低单元式无咋轨道的钢轨最大纵向附加力及部分轨道和桥梁结构的受力，保证轨道和桥梁结构的安全使用。但为了防止钢轨爬行或者在低温断轨时钢轨断缝值过大，扣件纵向阻力也不宜太小。当扣件纵向阻力较小时，在长大桥梁的梁端处，扣件的爬行量较大，需要重点加以关注，以防止扣件胶垫脱出造成扣件失效。由于釆用了纵连式底座板与滑动层，大大减小了桥梁变形对轨道结构的影响，纵连式无咋轨道的扣件纵向阻力的变化对轨道和桥梁结构的受力与变形影响很小。相对于单元式无碎轨道，纵连式无碎轨道与桥梁之间的纵向传力面已由原有的扣件系统转移到了“两布一膜”滑动层。摩擦板上隔离层的摩擦系数越大较有利于轨道和桥梁结构的安全使用，但相对变化较小。相对而言，桥上滑动层摩擦系数的变化对轨道和桥梁结构的影响较摩擦板上的更大，更应重点加以关注。

随着连续梁桥墩纵向刚度的增大：在温度变化的条件下以及列车荷载作用下，轨道和桥梁结构的受力与变形都有所增大；在列车制动条件下，有利于控制钢轨和部分轨道结构的受力以及轨道和桥梁结构的变形，但桥墩的受力会有所上升。因此，应通过综合分析对桥墩尺寸进行设计，以避免材料不必要的浪费。较大跨度连续梁桥的跨长或联长，对单元式和纵连式无咋轨道的轨道和桥梁结构的受力与变形都有较大的影响。因此，在对高速铁路长大桥梁无炸轨道无缝线路进行设计计算和检算时，都要重点考虑桥梁跨长的影响。

结束语

对于轨温最大变化幅度在60～70℃之间，全长大于220m的桥梁，铺设无缝线路时，必须对钢轨、墩台的受力状态、冬季钢轨折断时断缝的大小进行检算。病害大桥上铺设无缝线路在基本不改变桥梁结构的情况下采取一定的措施是可行的，本文对旧线桥梁的运能改造和提升有较大的借鉴意义。

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