铁路桥梁桥上普通线路改无缝线路的设计.doc

1、铁路桥梁桥上普通线路改无缝线路的设计摘要：以沪昆线资水（上行）大桥桥上普通线路改造为无缝线路为例，介绍了铁路桥上普通线路改造为无缝线路设计要点，为后期大规模的铁路桥上普通线路改无缝线路提供一定的设计和参考。 关键词：普通线路；改造；桥上无缝线路；检算 Abstract: the shanghai-Kunming line endowment water (up) bridge general line transformation for seamless line as an example, this paper introduces the general line on the rai

2、lway bridge reconstruction for seamless line design for large-scale railway bridge, the late on ordinary line change seamless line to provide certain design and reference. Keywords: general line; Modification; CWR; Check computation 中图分类号：U218 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013） 1 概况 为适应线路运营条件的变化，越来越多的铁路局将

3、管内部分线路上的普通线路改造成为无缝线路。按照规范规定2，若桥梁无病害，对于60kg/m 轨，轨温最大变化幅度在 6070，桥长不大于 220m 时，可以在桥上铺设无缝线路；桥梁应位于无缝线路固定区；相应的有砟桥上使用混凝土枕时，梁跨度不应大于 32m；无缝线路在桥梁两端的桥头路基上锁定长度不短于 100m。超出上述范围的，应对钢轨、墩台受力状态、冬季钢轨折断时断缝的大小进行检算。只有检算结果未超过允许值时才可以铺设。因此，只有通过桥上无缝线路设计计算，检算结果满足相关要求，才能进行桥上普通线路为无缝线路的改造。 2 工程实例 资水（上行）大桥，如图 2-1 所示。该桥地处沪昆线上，为一铁路单

4、线桥梁，中心里程为：K1303+297.93，桥全长 264.98m。既有桥为224m 预应力钢筋混凝土简支梁+260m 下承式连续钢桁梁+232m 预应力钢筋混凝土简支梁。 图 2-1 资水（上行）大桥全桥布置示意图 2.1 运营条件和拟定的桥上无缝线路结构方案 根据线路运营条件和设备实际状况，拟定桥上无缝线路结构方案，进行检算，如不满足规范，需进行优化调整无缝线路结构方案的设计。本桥运营条件和拟定的无缝线路结构方案为：机车采用 DF4 型及 SS8 型；平面和纵断面按原设计；钢轨采用 60kg/m 新轨，考虑 6mm 的垂直磨耗；桥上适当位置调节器；铺设型混凝土桥枕（1760 根/km）

5、；钢桁梁桥上铺设木桥枕（3 根/m） ；混凝土有砟桥上采用弹条型及配套扣件，钢桁梁桥上维持现有扣件类型，但轨下胶垫采用不锈钢复合胶垫或钢轨与?垫板直接接触,扣压力须严格合乎要求；直线地段：有砟桥上道床顶面宽340cm，砟肩堆高 15cm，道床厚度最小为 30cm；混凝土有砟桥应根据道床顶面宽度和曲线超高实际情况加设挡砟板；锁定轨温：参照长沙地区，计算时最高轨温取 63，最低轨温取-11.3，设计锁定轨温暂取 32。2.2 伸缩力、挠曲力和断轨力计算 按照桥上无缝线路梁轨相互作用原理2，根据沪昆线实际运营条件，在确定轨道结构和锁定轨温的基础上，对资水（上行）大桥进行了附加力计算。资水（上行）大桥

6、伸缩力如图 2-2 所示，此时梁轨位移如图 2-3所示；由于桥梁上设置一组伸缩调节器，桥梁位于钢轨伸缩区，所以不考虑桥上的断轨力；计算挠曲力，将公路荷载折算为铁路荷载计算；根据新建铁路桥上无缝线路设计暂行规定中挠曲力计算方法，连续梁应在边跨（一跨）或者固定支座至梁端的多跨梁上布置荷载。所以计算得两跨连续钢桁梁上的右边跨一跨加载钢轨挠曲力如图 2-4 所示；此时梁轨位移如图 2-5 所示；计算得两跨连续钢桁梁上的两跨加载钢轨挠曲力如图 2-6 所示，此时梁轨位移如图 2-7 所示；另外，计算得大龙端两跨 32 简支梁加载钢轨挠曲力如图 2-8 所示；此时梁轨位移如图 2-9 所示。附加力计算结果

7、汇总于表 2-1。 表 2-1 资水（上行）大桥无缝线路附加力汇总 续表 2-1 资水（上行）大桥各墩附加伸缩力汇总 图 2-2 钢轨附加伸缩力图 图 2-3 计算伸缩力时梁轨位移图 图 2-4 钢桁梁右边跨一跨挠曲力图 图 2-5 钢桁梁右边跨一跨梁轨位移图 图 2-6 两跨 60m 梁挠曲力 图 2-7 两跨 60m 梁轨位移 图 2-8 大龙端两跨 32m 简支梁梁挠曲力 图 2-9 大龙端两跨 32m 简支梁挠曲力梁轨位移图 2.3 桥台检算 资水（上行）大桥娄底台上的支座为固定支座，因此检算娄底台。资水（上行）大桥娄底台检算示意图如下。 图 2-10 资水（上行）大桥娄底台检算示意图

8、 垂直恒载（桥跨结构及台身自重） 、台后土压力及活载侧压力均对桥台尾部 A 点取力矩，考虑台顶长钢轨作用力组合，进行桥台偏心和应力检算。经检算8（检算过程不予示出） ，结果满足相关规范要求。 2.4 桥墩检算 本桥位于直线线上，铁路单线。桥墩的截面形式均圆端形桥墩。顶帽采用 200 级钢筋混凝土，托盘、墩台采用 200 级混凝土，墩身采用 150级片石混凝土。在各矩形墩的检算截面中，我们取 5 个不同的截面，分别为托盘底截面，距离托盘底 H/3 墩身截面，距离托盘底 H/2 墩身截面，距离托盘底 2H/3 墩身截面及墩身底截面。检算桥墩各截面的合力偏心距及强度。经检算8（检算过程不予示出） ，

9、结果满足相关规范要求。 2.5 轨道结构检算 根据桥上无缝线路设计规范2，轨道结构检算各结果如表 2-2。 表 2-2 锁定轨温为 32时按强度和稳定性检算结果汇总（单位） 可见，当锁定轨温为 32；设计锁定轨温间隔采用 8时，实际最大温升幅度能满足轨道稳定安全条件。施工时，钢轨在 2937中的某一温度值锁定。 2.6 断缝检算 无缝线路在最低轨温时可能发生断轨，断缝 经检算为 4.94cm。 混凝土有砟桥上钢轨折断的允许轨缝为 8cm，断缝检算通过。 2.7 支座锚栓抗剪强度检算 资水（上行）大桥桥上单线，支座锚栓数量为 8 个，锚栓的直径d2.7cm，材料为 A3 钢，容许剪应力120MP

10、a，则容许剪力为： 由资水（上行）大桥无缝线路附加力汇总表（表 2-1） ，可见全桥固定支座所承受的最大组合纵向力为 2 倍伸缩力 Q2T22169.8339.6kN 可见，最大组合纵向力不大于锚栓的容许剪力，所以支座锚栓抗剪强度检算通过。 以上检算表明，采用如下桥上无缝线路结构方案及锁定轨温，资水（上行）大桥各检算项目实际值均小于允许值，能满足铺设无缝线路的要求，可以铺设无缝线路。 3 结论 普通线路改造为无缝线路，尤其是桥梁上，要根据运营条件和拟定的桥上无缝线路结构方案，不断优化调整，进行桥上无缝线路的伸缩力、温度力、挠曲力、断轨力计算，检算轨道结构强度、稳定性、断缝安全性、固定支座锚栓抗

11、剪强度、桥梁墩台强度及偏心检算，来最终支持桥上无缝线路的铺设。 梁轨相互作用是一复杂的、影响因素众多的系统，除加强线路常规养护维修作业外，对桥梁的养护维修、健康监测也是必须长期进行的。 参考文献 1中华人民共和国铁道部，铁路轨道设计规范（TB100822005） ，北京：中国铁道出版社，2005； 2中华人民共和国铁道部(铁建设函2003205 号)，新建铁路桥上无缝线路设计暂行规定.北京:铁道部办公厅印发，2003； 3中华人民共和国铁道部，铁路线路修理规则，北京:铁道部办公厅印发，2006； 4中华人民共和国铁道部，铁路桥涵设计基本规范（TB10002.12005） ，北京：中国铁道出版社，2005； 5铁道部工务局，铁路工务工程技术手册 轨道，北京：中国铁道出版社，2002； 6铁道专业设计院，铁路工程设计技术手册 混凝土桥，北京：中国铁道出版社，2002； 7铁道专业设计院，铁路工程设计技术手册 钢桥，北京：中国铁道出版社，2002； 8铁道部第四勘测设计院，铁路工程设计技术手册 桥梁墩台，北京：中国铁道出版社，2002； 9广钟岩，高慧安. 铁路无缝线路(第四版). 北京:中国铁道出版社，2001.