CRTSⅡ型板式無砟軌道橋面剪力齒槽、側(cè)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(cè)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(shè)置剪力齒槽和側(cè)向擋塊,準確定位困難,為了能夠準確定位,使工程質(zhì)量達到高質(zhì)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(cè)向擋塊向曲線外側(cè)設(shè)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(cè)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(cè)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(cè)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(shè)的方法不現(xiàn)實,并且難度較大。為了方便現(xiàn)場施工,采用直線長弦支距法并結(jié)合箱梁平分中矢法布置形式,計算出梁面各點剪力齒槽、側(cè)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(cè)向擋塊的位置。經(jīng)實施,用此種方法即方便了現(xiàn)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(zhì)量。

關(guān)鍵詞:石武客運專線;曲線梁;CRTSⅡ板式軌道;側(cè)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(diào)總干渠特大橋位于鄭州境內(nèi),該工程由中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司設(shè)計,由中鐵七局集團公司施工,大橋上部結(jié)構(gòu)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(shè)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(cè)向擋塊向曲線外側(cè)設(shè)偏移量,其量值在圓曲線上按超高計算,為固定的常數(shù),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(qū)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(cè)的偏移量)遞變。

2 簡支梁軌道剪力齒槽、側(cè)向擋塊平面設(shè)計

2.1 直線梁

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

圖1 32m直線梁剪力齒槽和側(cè)向擋塊平面布置(單位:mm)

2.2 曲線梁

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

為了方便現(xiàn)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(shù)據(jù),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(cè)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(cè)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(cè)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(shè)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(shù));

B——計算點至ZH點的距離除以10(點數(shù))。再按照平面幾何關(guān)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(guān)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(cè)向擋塊向外側(cè)設(shè)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(shè)計偏移量。

5 效果分析

曲線梁采用這種方法的優(yōu)點是:

(1)利用曲線測量長弦支距法,以大量的內(nèi)業(yè)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(cè)向擋塊的位置,方便了現(xiàn)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(shù)據(jù),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(jié)語

重點對曲線梁頂面的剪力齒槽和側(cè)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(shù)據(jù)可一次性計算確定,并交底給作業(yè)班長期采用?？墒窃诰徍颓€地段,每片梁的測量放線數(shù)據(jù),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(shù)參數(shù)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(shù),即可得出數(shù)據(jù)結(jié)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(jīng)濟規(guī)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(jīng)濟規(guī)劃研究院,2008.

[2] 鐵道部經(jīng)濟規(guī)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(jīng)濟規(guī)劃研究院,2008.

[3] 中鐵第四勘察設(shè)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(shè)計[Z].武漢:中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司,2009.

[4] 中鐵第四勘察設(shè)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(shè)計[Z].武漢:中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司,2009.

[5] 鐵建設(shè)函[2005]754號,客運專線無砟軌道鐵路設(shè)計指南[S].

[6] TZ216—2007,客運專線無砟軌道鐵路工程施工技術(shù)指南[S].

[7] 鐵建設(shè)[2007]85號,客運專線無砟軌道鐵路工程施工質(zhì)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(shù)[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。