膠濟客專長大連續梁橋上無縫線路設計

張 利

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津 300142)

膠濟客專長大連續梁橋上無縫線路設計

張 利

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津 300142)

介紹了膠濟客專無縫線路設計的范圍，分析了無縫線路設計中鋼軌伸縮調節器制造難度大、鋪設難度大、工務維修量大等薄弱環節，進而提出了不設置伸縮調節器采取其他措施進行無縫線路設計的優化思路，并通過實踐驗證了該思路的可行性與合理性。

無縫線路，鋼軌伸縮調節器，設計，連續梁

1 概述

膠濟客專采用重型軌道標準，鋪設跨區間無縫線路；采用60 kg/m，U75V新軌；采用Ⅲa型有擋肩混凝土軌枕，每千米鋪設1 667根，配套采用彈條Ⅱ型扣件；采用一級碎石道砟，道床厚度0.3 m，道床頂面寬度3.5 m，砟肩堆高15 cm，道床邊坡1∶1.75。

2 無縫線路設計

設計范圍內有4座特大橋，其中韓倉特大橋和殷陳特大橋上各有一聯(76+120+76)m連續梁，均位于半徑2 200 m曲線上，需進行無縫線路檢算。

2.1 設計思路

膠濟客專于2005年開展軌道施工圖設計，當時鐵道部采用的規范《新建鐵路橋上無縫線路設計暫行規定》(鐵建設函[2003]205號)要求：“溫度跨度大于120 m混凝土連續梁應設置鋼軌伸縮調節器”。韓倉和殷陳特大橋連續梁主橋和引橋孔跨布置如圖1所示，溫度跨度達196 m，因此若執行規范需要在該連續梁兩端或聯中間設置鋼軌伸縮調節器。

鋼軌伸縮調節器主要由基本軌、尖軌、墊板、軌撐和軌枕等部分組成，是可以伸縮的裝置，分雙向和單向兩種，設置在梁的中間或端部可以降低鋼軌縱向力，也可以適應梁的變形，見圖2。

相關設計和運營經驗表明，鋼軌伸縮調節器會增加施工及養護維修工作量，是無縫線路的薄弱環節，主要體現在以下幾個方面：

1)鋼軌伸縮調節器制造難度大。為保證尖軌與基本軌密貼，尖軌外側需精密加工成合理曲線，加工精度高，制造難度大。2)鋼軌伸縮調節器鋪設難度大。如前述鋼軌伸縮調節器由很多結構部分組成，不僅給運輸增加困難，而且需要組裝、搬運和調試等，也給現場鋪設增加困難。3)鋪設鋼軌伸縮調節器會對行車舒適性產生不利影響。由于鋼軌伸縮調節器存在構造軌距加寬不平順因素，行車時容易出現搖擺現象；另外，藏尖式尖軌構造在豎向也存在不平順，據鐵道科學研究院實測資料，列車通過鋼軌伸縮調節器時，其簧下豎向振動加速度為通過平順焊接接頭的簧下豎向振動加速度的1.4倍～3.2倍。4)鋪設鋼軌伸縮調節器的地段工務維修量大。伸縮調節器本身結構精密且復雜，因此對其平順性、穩定性和完整性要求極高，為保證滿足上述要求，運營過程中需不斷觀測、維修；同時，伸縮調節器范圍的不平順更容易造成磨耗、變形等現象。5)鋪設伸縮調節器使投資增加。一方面鋼軌伸縮調節器的價格遠超一般鋼軌扣件的價格，另一方面其鋪設及維護費用也會使投資增加。

鑒于以上不利因素，路局工務部門一般不建議設置鋼軌伸縮調節器，而且《新建時速200 km～250 km客運專線鐵路設計暫行規定》(鐵建設[2005]140號)中也規定“鋼軌伸縮調節器應盡量少用或不用……”。針對這一情況，設計組成員嘗試在該工點突破原規范進行優化設計，即不設置鋼軌伸縮調節器。為滿足受力要求，在該工點采取了以下措施：1)為了降低橋上無縫線路縱向力，連續梁端部及相鄰簡支梁部分地段采用小阻力扣件。2)鋼軌聯合接頭避開連續梁梁端至少10 m。3)連續梁端部的砟肩寬度及堆高必須滿足要求，施工時嚴格搗固。

2.2 設計檢算

結合以上措施，對該工點進行鋼軌強度和穩定性檢算，檢算結果見表1，表2。

表1 鋼軌強度檢算結果(原參數) MPa

表2 鋼軌穩定性檢算結果

根據檢算結果可知，在不設置伸縮調節器的情況下，通過采取其他措施，該工點的鋼軌強度和穩定性檢算能滿足要求。

3 設計回訪及分析

跨區間無縫線路溫度跨度達到196 m而未設置伸縮調節器，在當時北方地區屬于第一次。對于較大溫度跨度的連續梁在未設置鋼軌伸縮調節器的條件下，由于橋上無縫線路梁軌相互作用，理論上鋼軌伸縮附加力很大，加上溫度力和動彎作用力等的影響，長鋼軌的強度和穩定性在實際運營過程中能不能滿足要求，長鋼軌在連續梁端部是否形成碎彎現象，以及是否給線路的養護維修帶來困難等問題都是需要進行驗證和解決的。

帶著以上問題課題組到現場進行了回訪，目的是通過了解現場實際情況，對設計的合理性進行驗證，為以后的類似設計提供依據。膠濟客專韓倉特大橋和殷陳特大橋均屬淄博工務段管轄，通過現場工務人員介紹，韓倉特大橋和殷陳特大橋上(76+120+76)m連續梁及其相鄰的簡支梁范圍的養護維修工作與其他普通橋梁地段基本一致，并無特別之處；另外，該地段線路狀況良好，沒有發現梁端鋼軌碎彎等現象。通過上道現場觀看，課題組發現(76+120+76)m連續梁及相鄰簡支梁均工作正常，連續梁端設置的小阻力扣件狀態穩定，未出現相對滑移留下的滑痕，見圖3。可見，該工點未設置鋼軌伸縮調節器未對運營產生不利影響。

根據規范，設計中橋上無縫線路附加力計算時梁溫差取日溫差15 ℃，即本橋196 m溫度跨度梁每天理論變形量29.4 mm。但根據現場實際觀察，梁端小阻力扣件未發生移動，一方面可以證明連續梁沒有達到理論上的變形量，另一方面，梁端的微小伸縮已通過有砟軌道的道砟、軌枕和墊板等結構的變形得到了釋放，并沒有導致梁軌之間產生理論數值的附加力。由此可知，本工點不設置鋼軌伸縮調節器是合理的。

4 結語

膠濟客專韓倉和殷陳特大橋(76+120+76)m連續梁上無縫線路經研究和檢算后未設鋼軌伸縮調節器，雖突破了設計規范，但理論分析和運營實踐均證明該設計是合理的。該工點設計是長大連續梁上無縫線路優化設計的典型實例，其經驗表明，橋上無縫線路設計應在保證安全前提下合理使用參數，減少鋼軌伸縮調節器的設置，以保證線路安全平穩運營并減少養護維修量，使設計成果具備技術經濟綜合優勢。

[1] 廣鐘巖,高慧安.鐵路無縫線路[M].北京：中國鐵道出版社,2005.

[2] 盧耀榮.無縫線路研究與應用[M].北京：中國鐵道出版社,2010.

[3] 鐵建設函[2003]205號，新建鐵路橋上無縫線路設計暫行規定[S].

[4] TB 10082—2005，鐵路軌道設計規范[S].

[5] TB 10015—2012，鐵路無縫線路設計規范[S].

The design of continuous welded rail on continuous bridge of large span for Qingdao-Jinan passenger dedicated line

Zhang Li

(Railway3rdSurveyDesignInstituteGroupCo.,Ltd,Tianjin300142,China)

The thesis introduces continuous welded rail design scope of Qingdao-Jinan passenger dedicated line, analyzes continuous welded rail design problems including expansion joint manufacture difficulty, paving difficulty and maintenance difficulty and so on, and puts forward optimal continuous welded rail design concept without using expansion joint, and finally proves its feasibility and rationality of the concept through practice. Key words: continuous welded rail, rail expansion joint, design, continuous beam

2014-11-25

張 利(1982- )，男，工程師

1009-6825(2015)04-0191-02

U448.215

A