CRTSⅡ型板式無砟軌道橋面剪力齒槽、側向擋塊定位方法研究

米亞鵬,劉碎孝

(中鐵七局集團第三工程有限公司,西安 710015)

CRTSⅡ型板式無砟軌道橋面剪力齒槽、側向擋塊定位方法研究

米亞鵬,劉碎孝

(中鐵七局集團第三工程有限公司,西安 710015)

摘 要:鐵路客運專線CRTS-Ⅱ型板式無砟軌道在箱梁頂面設置剪力齒槽和側向擋塊,準確定位困難,為了能夠準確定位,使工程質量達到高質量高標準而研究此方法。在曲線地段由于外軌超高,剪力齒槽、側向擋塊向曲線外側設偏移量,尤其在緩和曲線上,隨著軌道超高偏移量0→x(x為各點向曲線外側的偏移量)遞增,所以在緩和曲線地段每孔箱梁上剪力齒槽、側向擋塊的位置因曲線曲率和偏移量變化而變化,箱梁預制時剪力齒槽、側向擋塊以預埋件模具的形式在梁面鋼筋上測量定位,顯然在預制場利用曲線測設的方法不現實,并且難度較大。為了方便現場施工,采用直線長弦支距法并結合箱梁平分中矢法布置形式,計算出梁面各點剪力齒槽、側向擋塊距梁體中心線的垂直距離,然后從梁體中心線直接量取每個剪力齒槽、側向擋塊的位置。經實施,用此種方法即方便了現場操作,又消除和減少了累計誤差,取得了良好的效果,保證了工程質量。

關鍵詞:石武客運專線;曲線梁;CRTSⅡ板式軌道;側向擋塊;定位

1 工程概況

石家莊至武漢客運專線鄭州至武漢段ZXDK3+ 917.52鄭西跨隴海鐵路特大橋和ZXDK23+114.595鄭西跨南水北調總干渠特大橋位于鄭州境內,該工程由中鐵第四勘察設計院集團有限公司設計,由中鐵七局集團公司施工,大橋上部結構主要采用跨度為31.5m、23.5m雙線無砟軌道后張法預應力混凝土簡支箱梁,橋面寬12m,軌道線間距5m,2座橋共有預制箱梁1062跨(其中:直線梁458跨,曲線梁604跨)。

橋梁位于直、曲線地段,曲線半徑設計為2500～10000m,曲線梁按平分中矢法進行布置。由于曲線地段軌道超高,箱梁頂面軌道剪力齒槽、側向擋塊向曲線外側設偏移量,其量值在圓曲線上按超高計算,為固定的常數,尤其在緩和曲線上,每跨梁甚至梁上每個點位于緩和曲線不同區段,偏移量隨著曲線超高在緩和曲線上由0→X(x為各點向曲線外側的偏移量)遞變。

2 簡支梁軌道剪力齒槽、側向擋塊平面設計

2.1 直線梁

圖1、圖2為CRTSⅡ型板式無砟軌道剪力齒槽、側向擋塊設計圖,剪力齒槽、側向擋塊以預埋件形式與梁體連接,并根據軌道中心的幾何尺寸關系準確定位設置,預埋位置允許誤差為±5mm。

圖1 32m直線梁剪力齒槽和側向擋塊平面布置(單位:mm)

2.2 曲線梁

曲線梁側向擋塊平面位置原則上參照直線梁設計圖,再根據曲線與梁中心線的關系,偏移量對其橫向位置進行計算和調整,縱向位置不變(圖3、圖4)。

為了方便現場操作,簡化測量步驟,縮小放線誤差,需要進行繁瑣的計算過程和數據,在梁面量出中心線,然后從梁中心線直接量取A、B、C、D各點的剪力齒槽和側向擋塊的準確位置。

圖2 Ⅰ-Ⅰ截面(單位:mm)

圖4 曲線梁線路布置(單位:mm)

A點為固定支座端剪力齒槽位置,由梁體中心線分別量取左右線中心的距離(不考慮偏移量)為

B、C、D為側向擋塊位置,分別由梁中心線上向1、2、3、4點量取的距離為(以B點為例)

式中 fB——梁體中心線上B點與線路分界線的垂直距離;

X——各點向曲線外側的偏移量。

3 梁中心線上各點到線路分界線支距fA、fB、fC、fD計算

首先,采用曲線長弦支距法分別計算出A、B、C、D各點的矢距fi,然后,按平分中矢法將長弦按E值平移到梁中心線位置,即可求出fA、fB、fC、fD值。A點距梁端較近,fA計算時應注意正負號。E值在計算時以設計的每跨梁曲線布置圖中梁端E值來確定,在緩和曲線上,梁兩端的E值不可能相同,應分別按梁兩端不同的E值偏移,A、B、C、D各點可相應地按E變化率計算增量。

3.1 計算梁在曲線地段上時各點矢距fi(圖5)

圖5 弦切角計算示意(單位:mm)

首先用曲線偏角法求出A、B、C、D各點與任意梁端曲線點之弦切角δi。

圓曲線偏角公式為緩和曲線偏角公式為

式中 L0——緩和曲線全長;

R——曲線半徑;

T——梁端切點至 ZH點的距離除以10(點數);

B——計算點至ZH點的距離除以10(點數)。再按照平面幾何關系求出A、B、C、D各點的弦切角與長弦的弦切角的差角δc

式中 δ長——梁全長范圍長弦弦切角,

δi——A、B、C、D各點與梁端切點的弦切角。然后按三角形正切關系計算A、B、C、D各點的矢距fi。

計算公式

式中 L——A、B、C、D各點與梁端切點的距離。

3.2 計算梁中心線上各點到線路分界線的支距fA、fB、fC、fD

在圓曲線地段,計算公式為

式中 E——平分中矢法梁端E=fmax/2;

fmax——梁中部最大矢距;

fi——各點計算矢量。

在緩和曲線地段,由于梁兩端E值不可能相等,計算式為

式中 Emin——最小的E值;

ΔE——各點按E變化率計算的增量。

4 曲線梁軌道側向擋塊向外側設置偏移量

在圓曲線地段為固定量值,在緩和曲線地段,梁頂面B、C、D三點X值隨同超高值變化而變化,各點的偏移量Xi為

式中 Li——梁上各點距ZH點的距離;

L0——緩和曲線全長;

x——圓曲線上設計偏移量。

5 效果分析

曲線梁采用這種方法的優點是:

(1)利用曲線測量長弦支距法,以大量的內業計算工作,簡化了測量步驟;

(2)由梁中心線可直接量出剪力齒槽和側向擋塊的位置,方便了現場操作;

(3)消除和縮小了累計誤差。

缺點是:計算過程繁雜,需處理諸多的計算數據,工作量大且必須至少有2人進行計算和復核,以免出錯。

6 結語

重點對曲線梁頂面的剪力齒槽和側向擋塊預埋件放線定位方法進行了論述,圓曲線地段每片梁的測量放線數據可一次性計算確定,并交底給作業班長期采用。可是在緩和曲線地段,每片梁的測量放線數據,隨著軌道超高的變化而變化,需要每片梁計算1次,計算過程繁雜、工作量大。把這些技術參數和公式在Excel中編成程序,采用計算機來計算,可減少計算方面的麻煩,直接輸入變化參數,即可得出數據結果。采用這種方法,操作方便,工作效率高,也能確保預埋件位置的精度,達到了預期的目標,所以此方法在以后類似工程中可推廣和應用。

參考文獻:

[1] 鐵道部經濟規劃研究院.通橋(2008)2322A-Ⅱ 時速350km客運專線鐵路無砟軌道后張法預應力混凝土簡支箱梁(雙線)[Z].北京:鐵道部經濟規劃研究院,2008.

[2] 鐵道部經濟規劃研究院通橋.(2008)2322A-Ⅴ 時速350km客運專線鐵路無砟軌道后張法預應力混凝土簡支箱梁(雙線)[Z].北京:鐵道部經濟規劃研究院,2008.

[3] 中鐵第四勘察設計院集團有限公司.石武客運專線鄭武施圖(軌)-01.梁上CRTSⅡ型板式軌道預埋件設計[Z].武漢:中鐵第四勘察設計院集團有限公司,2009.

[4] 中鐵第四勘察設計院集團有限公司.石武客運專線鄭武施圖(軌)-04.梁上CRTSⅡ型板式軌道預埋件設計[Z].武漢:中鐵第四勘察設計院集團有限公司,2009.

[5] 鐵建設函[2005]754號,客運專線無砟軌道鐵路設計指南[S].

[6] TZ216—2007,客運專線無砟軌道鐵路工程施工技術指南[S].

[7] 鐵建設[2007]85號,客運專線無砟軌道鐵路工程施工質量驗收暫行標準[S].

[8] 朱 穎.客運專線無砟軌道鐵路工程測量技術[M].北京:中國鐵道出版社,2008.

[9] 姚德新.土木工程測量學教程(下冊)[M].北京:中國鐵道出版社,2003.

[10] 許婭婭,雒 應.測量學.第2版[M].北京:人民交通出版社,2002.

中圖分類號:U238;U443.5

文獻標識碼:A

文章編號:1004-2954(2010)09-0044-02

收稿日期:2010-05-26

作者簡介:米亞鵬(1985—),男,助理工程師。