鐵路曲線橋線路中線與梁跨中線偏差計(jì)算及實(shí)測

趙 麗 軍

(大秦鐵路股份有限公司太原工務(wù)段，山西 太原 030013)

1 概述

《普速鐵路橋隧建筑物修理規(guī)則》中技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)第3.1.2規(guī)定：“運(yùn)營橋上線路中線與梁跨設(shè)計(jì)中線的偏差,鋼梁橋不應(yīng)大于50 mm,圬工梁不應(yīng)大于70 mm，行車速度大于120 km/h區(qū)段,鋼梁、圬工梁均不應(yīng)大于50 mm。超過偏差限值時(shí)應(yīng)進(jìn)行檢算，如果影響承載能力(即K<1)或者侵入限界時(shí)，必須進(jìn)行調(diào)整?！睘榱吮ＷC鐵路橋梁(包括鋼梁橋和圬工橋)線路中線與橋跨中線的偏差符合這一要求,就需要定期對偏差進(jìn)行實(shí)際測量。但在實(shí)際工作環(huán)境中，鐵路橋梁又有直線橋和曲線橋之分，同時(shí)又因作業(yè)人員素質(zhì)高低不一，直線橋的測量還比較好操作，在曲線橋上進(jìn)行線路中線與梁跨中線偏差的測量是否超限就比較復(fù)雜了，操作方式上的偏差造成數(shù)據(jù)錯誤率比較大，達(dá)不到預(yù)期效果。

2 測量方法步驟解析

測量分為直線橋測量和曲線橋測量。

1)直線橋測量比較簡單,分別在每孔橋的兩端、跨中選三個測量點(diǎn)就可以,現(xiàn)場工作人員也容易掌握，通過測量就可得出偏差結(jié)果，判斷是否偏心即：測量出的偏差值與修規(guī)中的規(guī)定值進(jìn)行比較,即可知道超限處所、超限值、超限方向，隨之進(jìn)行撥道搗固修正。

2)曲線橋測量相對就比較復(fù)雜一些。在曲線橋測量計(jì)算前得先清楚幾個專業(yè)術(shù)語：

a.直緩點(diǎn)(ZH，直線和緩和曲線的切點(diǎn))。

b.緩圓點(diǎn)(HY，緩和曲線和圓曲線的交點(diǎn))。

c.曲中點(diǎn)(QZ，圓曲線中點(diǎn))。

d.圓緩點(diǎn)(YH，圓曲線和緩和曲線的交點(diǎn))。

e.緩直點(diǎn)(HZ，緩和曲線和直線的交點(diǎn))。

緩和曲線指的是平面線形中，在直線與圓曲線、圓曲線與圓曲線之間設(shè)置的曲率連續(xù)變化的曲線。緩和曲線是道路平面線形要素之一，它是設(shè)置在直線與圓曲線之間或半徑相差較大的兩個轉(zhuǎn)向相同的圓曲線之間的一種曲率連續(xù)變化的曲線。

3)緩和曲線的作用：

a.緩和曲率——使曲率連續(xù)變化；

b.緩和超高——使橫向坡度連續(xù)變化；

c.緩和加寬——使車道加寬連續(xù)變化，增加旅客舒適度；

d.超高橫坡度及加寬逐漸變化，行車更加穩(wěn)定；

e.與圓曲線配合，增加線形美觀。

3 曲線橋測量

理解有關(guān)曲線幾個專業(yè)術(shù)語后，下面講解計(jì)算曲線橋線路中線與梁跨中線的計(jì)算偏差值：首先分別對現(xiàn)場曲線地段每孔的跨中、兩端進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)測,每孔測3處,逐孔進(jìn)行測量。在曲線地段，線路中線與梁跨中線偏差值的計(jì)算一般采用平分中矢法進(jìn)行計(jì)算。

3.1 現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集

1)采集線路曲線半徑長度、緩和曲線長度。在線路曲線上標(biāo)明的數(shù)據(jù)中，采集對應(yīng)的數(shù)值。

2)橋上線路有緩和曲線的地段，確認(rèn)直緩、緩圓點(diǎn)或緩直、圓緩點(diǎn)的準(zhǔn)確位置。

3)現(xiàn)場實(shí)測或查臺賬采集線路曲線地段的每孔梁的長度。

4)采集梁端縫的寬度。在每個梁端縫左右兩側(cè)分別采集，左右兩側(cè)取平均值，并做好記錄。

3.2 用平分中矢法公式計(jì)算偏差值

1)圓曲線地段偏心計(jì)算(平均正矢)：e=L2/16R。

其中，e為平均正矢；R為曲線半徑；L為交點(diǎn)距，梁長加前后平均梁端縫和的1/2。

圓曲線地段，每孔3處的平均正矢e絕對值都是相等的，只是偏差方向不同。梁端的兩個中線偏差值與孔跨中的偏差值，方向正好相反。如果用正負(fù)來表示偏左偏右，全橋要統(tǒng)一，一般以線路中線偏左定為負(fù)。

2)緩和曲線地段偏心計(jì)算(平均正矢)：e=L2/16R×t/Ls。

其中，e為平均正矢；R為曲線半徑；L為交點(diǎn)距，梁長加前后平均梁端縫和的1/2；t為測點(diǎn)到緩直點(diǎn)間的距離；Ls為緩和曲線的長度。

緩和曲線地段，每孔3處的平均正矢e絕對值不相等，偏差方向也不相同。梁端的兩個中線偏差值與孔跨中的偏差值，方向正好相反。如果用正負(fù)來表示偏左偏右，全橋要統(tǒng)一，一般以線路中線偏左定為負(fù)。

3)圓曲線地段偏心計(jì)算公式與緩和曲線地段偏心計(jì)算公式區(qū)別：

a.是公式的區(qū)別：緩和曲線地段偏心計(jì)算公式多了個t/Ls。

圓曲線地段偏心計(jì)算(平均正矢):e=L2/16R；

緩和曲線地段偏心計(jì)算(平均正矢):e=L2/16R×t/Ls。

b.是在緩和曲線地段需要量測點(diǎn)到緩直點(diǎn)間的距離t,而圓曲線地段偏心計(jì)算不需要這個數(shù)值。

c.是兩個公式的用運(yùn)分界點(diǎn)在緩圓點(diǎn)處，圓曲線地段用圓曲線的公式，緩和曲線地段用緩和曲線地段公式。

用以上方法計(jì)算出的線路中線與梁跨中線的偏差值，就是標(biāo)準(zhǔn)偏差值，現(xiàn)場實(shí)測偏差值應(yīng)與該值進(jìn)行比對，確定是否超限。

3.3 實(shí)測線路中線與橋跨中線偏差

1)測量位置。

在緩和曲線、圓曲線地段的每孔梁的梁端和孔跨中進(jìn)行實(shí)測，每一孔梁測3處，如圖1所示。

a.在圓曲線處，梁端測量值應(yīng)與孔中測量值絕對值相等正負(fù)相反。

b.要分圓曲線線部和緩和曲線部分分別測量計(jì)算。

2)測量方法。

在每個測量面的左右兩側(cè)測量，首先，找出梁體擋砟槽的外邊，量取該點(diǎn)至相鄰主軌頭部外側(cè)間的水平距離，左面測量的數(shù)值減去右面測量的數(shù)值，差除以2,即是偏差值。得數(shù)為負(fù)值說明線路中線偏左，反之為偏右，做好記錄，如圖2，圖3所示。

3)記錄、計(jì)算、標(biāo)出超限處所。

為了便于記錄、計(jì)算，采用表格進(jìn)行。測量時(shí)，看清尺子；記錄時(shí)，字跡工整，標(biāo)清長度單位；計(jì)算時(shí)統(tǒng)一單位，以mm為單位；對偏差結(jié)果進(jìn)行分析時(shí)，以計(jì)算出的偏差值為標(biāo)準(zhǔn)，減去實(shí)測偏差值即是線路中線與梁跨中線的偏差值。在人行道欄桿上標(biāo)注數(shù)值，同時(shí)標(biāo)明正負(fù)，正值僅標(biāo)數(shù)值，負(fù)值時(shí)在數(shù)值前面標(biāo)“-”。對于偏差值超出鋼梁橋50 mm、圬工梁70 mm的處所時(shí)，通知線路主管部門進(jìn)行撥道糾正偏差，以保證橋梁受力均勻，延長橋梁使用壽命。

4)注意安全事項(xiàng)。

a.在檢測作業(yè)中，嚴(yán)格執(zhí)行駐站、防護(hù)制度，現(xiàn)場防護(hù)員與駐站聯(lián)絡(luò)員3 min～5 min聯(lián)絡(luò)一次，確保通訊暢通。

b.如遇瞭望條件不好，嚴(yán)禁上線檢查或作業(yè)。尤其高鐵客專線，嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，確保作業(yè)人員安全。

c.發(fā)現(xiàn)來車，及時(shí)停止作業(yè)，同側(cè)下道在避車臺或指定地點(diǎn)避車。

d.通過橋梁或衡越線路時(shí)，落實(shí)“手比、眼看、口呼”制度。

5)現(xiàn)場實(shí)踐應(yīng)用案例。

例1：2018年9月高鐵大西客專線太鋼特大橋開通前驗(yàn)收介入檢查。由于太鋼特大橋?qū)儆陂L大曲線橋，該驗(yàn)收介入檢查就采用了此方法檢測線路中心與梁跨中線偏差是否超限。檢測結(jié)果顯示，該橋曲線地段超限30 mm～40 mm。檢測組馬上將檢測結(jié)果上報(bào)，經(jīng)專業(yè)研究決定對該橋重新進(jìn)行撥順圓曲線、線路搗固，消滅了超限量，驗(yàn)收合格后交接開通運(yùn)營。

例2：西南環(huán)線18 km+785 m 虎峪長大曲線圬工橋也存在偏差檢測結(jié)果數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的問題。采用此方法檢測檢算后，對照標(biāo)準(zhǔn)尺寸(計(jì)算偏差值)發(fā)現(xiàn)該橋第12孔、13孔、20孔超限4處，遂后將檢測結(jié)果上報(bào)，安排進(jìn)行整治，確保行車安全。

4 結(jié)語

通過現(xiàn)場的不斷檢驗(yàn)應(yīng)用、不斷完善，該檢測方法日趨成熟。2019 年在單位的工班長、青工培訓(xùn)中，此方法作為教材進(jìn)行了推廣。這個成熟的檢測方法進(jìn)行廣泛應(yīng)用，提高了工作效率，也提高了現(xiàn)場作業(yè)人員的職業(yè)技能。