圓曲線上D便梁扣軌施工技術(shù)探討

匡成義

• 【摘要】隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與建筑事業(yè)的進(jìn)步，我國(guó)在道路橋梁施工的工藝方面也有較為突出的成就，筆者將通過(guò)分析穿越柳江縣城的焦柳線鐵路的施工工藝對(duì)D型便梁扣軌的施??????工技術(shù)進(jìn)行探究，同時(shí)對(duì)施工便梁的動(dòng)態(tài)安全特性進(jìn)行分析，希望能夠有助于我國(guó)鐵路事業(yè)的繁榮發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】D型便梁;扣軌技術(shù);安全特性

最近幾年，D型便梁施工工藝的應(yīng)用較為廣泛，再結(jié)合扣軌加固技術(shù)可以有效的減少軌道的線路中斷現(xiàn)象，不僅確保我國(guó)鐵路運(yùn)輸?shù)慕煌ò踩?，也極大的提升了鐵路部門(mén)的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的獲得。本研究將對(duì)柳江縣農(nóng)貿(mào)小公園至勞動(dòng)服務(wù)中心一帶的柳中街鐵路交通情況進(jìn)行分析，從而對(duì)其圓曲線上所采取的D便梁扣軌施工方案及實(shí)施效果進(jìn)行分析，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘察與試驗(yàn)確保便梁的安全，從而保障我國(guó)鐵路交通運(yùn)行的安全。

1、線路扣軌施工方案

1.1方案選取

既有焦柳線穿越柳江縣城區(qū)，在鐵路里程K1636+353處有1-4m交通涵，位于柳江縣農(nóng)貿(mào)小公園至勞動(dòng)服務(wù)中心一帶的柳中街上。根據(jù)湘桂鐵路建設(shè)指揮部與柳江縣簽訂交立協(xié)議，?將既有交通函改建為焦端出發(fā)線柳中街框架橋（鐵路里程JFDK1+377.3），該框架橋?yàn)榱⒔欢O(shè)置?？鐝綖椋?+2*12+8）m，框架橋設(shè)計(jì)為四孔分修框架，中間兩孔凈高為5.7m，通行機(jī)動(dòng)車;兩邊孔凈高9.2m，為人行道及非機(jī)動(dòng)車道。整個(gè)箱體沿線路方向總寬約50m，縱長(zhǎng)21.2m。橋上為焦柳鐵路，線路為60Kg/m鋼軌，曲線半徑400m，框架橋位于緩和曲線地段。箱身軸線與焦端貨車出發(fā)線中線斜交80°26'5"，焦端貨車到達(dá)線中線斜交84°39'41"。與既有焦柳線中線斜交82°27'16"。采用D型便梁扣軌加固的方案提高運(yùn)營(yíng)的安全，同時(shí)所需的設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便，能夠減少對(duì)現(xiàn)有交通線路的影響，可以獲得較大的經(jīng)濟(jì)效益。

1.2工況分析

由于此線路位于圓曲線上，且便梁區(qū)的曲線半徑高出外軌較多，需要使用D型便梁扣軌加固施工技術(shù)。首先，判斷架設(shè)條件是否滿足施工設(shè)計(jì)要求，具體要計(jì)算便梁中位的架設(shè)數(shù)值，也就是通過(guò)測(cè)量外軌超高與建筑加寬程度來(lái)計(jì)算出界限值，再測(cè)量曲線的半徑與D型便梁的長(zhǎng)度，將其帶入特定的公式計(jì)算結(jié)果，在中位架設(shè)值不超過(guò)24m時(shí)，才可以采取扣軌加固措施，在實(shí)際的施工過(guò)程中，還會(huì)遇到各種突發(fā)的狀況，需要設(shè)計(jì)人員與施工人員根據(jù)實(shí)際情況，充分考慮便梁本身尺寸的限制，從而確保施工效果達(dá)到最佳狀態(tài)[1]。另一方面，就是合理的處理架設(shè)的條件，施工人員要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行詳細(xì)的勘察，對(duì)于存在技術(shù)缺失及時(shí)采取替換措施，尤其是現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)的交底工作需要對(duì)特殊地段的便梁架設(shè)提出技術(shù)上的指導(dǎo)，確保D型便梁位置的準(zhǔn)確無(wú)誤，即便出現(xiàn)誤差也不能超過(guò)10mm，與此同時(shí)，圓曲線的支座位置最好使用支墩預(yù)埋鋼軌，這樣不僅可以有效的防止軌道壓力過(guò)大而向側(cè)位偏移，還能夠增強(qiáng)鋼軌與梁木之間的切實(shí)度，提高軌道的使用年限與安全系數(shù)，對(duì)于不滿足限制條件的現(xiàn)象可以采取調(diào)高曲線弧度的方法或者在清理篩出特定的軌道后用大型機(jī)械設(shè)備進(jìn)行起整作業(yè)，嚴(yán)格按照我國(guó)頒布的《鐵路線路修理規(guī)則》進(jìn)行整修，加強(qiáng)軌道整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固。

2、扣軌加固方案實(shí)施效果

采用扣軌加固施工方案后，焦柳線在圓曲線處的D型便梁起到了很好的效果，采取應(yīng)變式位移傳感器來(lái)探測(cè)軌道的振幅程度及支墩的沉降程度，都符合規(guī)定的要求，這也說(shuō)明扣軌加固方案具有廣泛的應(yīng)用前景。然而，列車的動(dòng)力載荷會(huì)使軌道便梁出現(xiàn)不同程度的下沉，在鐵路鋼橋設(shè)計(jì)規(guī)范中便梁的中豎向位移不能超過(guò)30mm，而圓曲線位置的便梁值已經(jīng)非常接近這一范圍，需要通過(guò)更多的試驗(yàn)確保其安全穩(wěn)定性能。另一方面，筆者在焦柳線便梁支墩處布置了五處觀測(cè)點(diǎn)，其目的就是為了更準(zhǔn)確的觀察便梁支墩的沉降程度，在進(jìn)行加固處理后泥炭層的承載力極大增強(qiáng)，有效的防止了D?型便梁的變形[2]。

3、D型施工便梁動(dòng)態(tài)安全特性分析

3.1便梁上部軌道動(dòng)態(tài)特性分析

首先，軌道是整個(gè)鐵路修建的核心內(nèi)容，只有確保軌道具有一定的穩(wěn)固性與結(jié)實(shí)度才能保障鐵路運(yùn)輸安全，尤其是圓曲線處的D型軌道更是需要一定的扣軌加固處理才能夠?qū)崿F(xiàn)其承載力的增強(qiáng)，而便梁上部軌道動(dòng)態(tài)特性分析可以測(cè)試出便梁在高溫與高壓情況下是否會(huì)出現(xiàn)鋼軌的變形，尤其是在列車緊急制動(dòng)或者突然提速的情況下，焦柳線D便梁處距鋼軌頂部越1.2m，需要進(jìn)行扣軌防護(hù)，也就是在便梁支墩處挖樁，以便于對(duì)列車進(jìn)行全程的監(jiān)控，檢測(cè)外軌垂直力、水平力以及位移測(cè)試等。其次，機(jī)車出現(xiàn)脫軌的原因包括軌道狀態(tài)出現(xiàn)異常、機(jī)車狀態(tài)不良以及其他外界因素，D便梁需要承載更多的離心力、側(cè)向風(fēng)力等，同時(shí)受到機(jī)車慣性的影響，很容易造成脫軌，因此，施工人員要注重脫軌安全系統(tǒng)評(píng)定。

3.2施工便梁支墩的實(shí)驗(yàn)探究

圓曲線D便梁類似于橋梁結(jié)構(gòu)，焦柳線因其特殊性而需要進(jìn)行施工便梁支墩的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，其目的是為了研究橋梁結(jié)構(gòu)的承載力是否能夠承受來(lái)自機(jī)車自身的重量及其震動(dòng)力，施工便梁的震動(dòng)力有一定周期，其受到圓曲線弧度及鋼軌結(jié)構(gòu)的影響，在施工過(guò)程中一定要防止共振現(xiàn)象的發(fā)生。D便梁動(dòng)態(tài)載荷試驗(yàn)包括機(jī)車的震動(dòng)幅度與沖擊系數(shù)計(jì)算，隨著我國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，其在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用都非常防范，其能夠準(zhǔn)確、快速的計(jì)算出D便梁軌道的各種參數(shù)需求，同時(shí)，對(duì)便梁固有頻率的測(cè)試與分析更是為我國(guó)鐵路事業(yè)的發(fā)展提供有利的技術(shù)支撐，當(dāng)然，便梁支墩的試驗(yàn)儀器與材料也是不容忽視的，可以在支墩的加速度測(cè)量點(diǎn)處設(shè)置位移及水平力的測(cè)量點(diǎn)，確保震動(dòng)信號(hào)準(zhǔn)確無(wú)誤，這樣在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中就能夠呈現(xiàn)實(shí)時(shí)的曲線分析框圖，同時(shí)加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)的勘測(cè)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應(yīng)用。實(shí)際上，D便梁施工支墩的實(shí)驗(yàn)結(jié)果取決于最大橫向加速度值不同車輛的常規(guī)制動(dòng)與緊急制動(dòng)都不相同，應(yīng)監(jiān)測(cè)開(kāi)挖到便梁露出支座及便梁掏空到頂結(jié)束兩種情況下的豎向最大加速度值，從而更加準(zhǔn)確的探究其動(dòng)態(tài)安全特性。

3.3鐵路便梁靜力和動(dòng)力的有限元分析

D便梁扣軌施工技術(shù)需要對(duì)便梁進(jìn)行動(dòng)力和靜力的有限元分析，通過(guò)結(jié)構(gòu)軟件的應(yīng)用建立軌道的動(dòng)力模型與結(jié)構(gòu)靜力，橫梁是焊接而成的工字形，縱梁則為箱型的截面，兩端有混凝土制成的定樁，樁外漏的長(zhǎng)度取決于靜力結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的內(nèi)力大小，計(jì)算機(jī)軟件可以將這兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，盡可能的消除豎向載荷與橫向載荷存在的不確定性，再將理論值與實(shí)際測(cè)量對(duì)比，最終確定準(zhǔn)確的沖擊系數(shù)，便梁結(jié)構(gòu)有限元模型的建立能夠幫助扣軌施工技術(shù)更好的實(shí)施，有助于防止軌道變形與節(jié)點(diǎn)位置的偏移，盡可能的避免強(qiáng)迫震動(dòng)震源頻率與結(jié)構(gòu)自震頻率相等[3]。

4、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本研究結(jié)合焦柳線圓曲線D便梁實(shí)際施工情況，對(duì)扣軌加固技術(shù)的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行探究，希望通過(guò)這一技術(shù)的完善與應(yīng)用能夠提高我國(guó)鐵路運(yùn)行的安全系數(shù)，盡可能的提高機(jī)車運(yùn)行速度，同時(shí)減少施工過(guò)程中對(duì)其他交通線路的影響，通過(guò)動(dòng)態(tài)模型的建立與分析，還對(duì)便梁上部軌道、施工便梁支墩以及鐵路便梁的靜力與動(dòng)力有限元進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，希望能夠有助于我國(guó)鐵路事業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁春林，楊培俊，周順華.既有鐵路線下公鐵立交橋施工技術(shù)及方案評(píng)估.地下空間，2014，24（l）：48-52.

[2]?靳銳勇.在既有線上頂進(jìn)立交橋采用D型鋼便梁進(jìn)行線路加固的施工方法.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2013，12：17-19.

[3]?楊國(guó)梁，張雪鋒，閏樹(shù)新.將鐵路既有橋改為框構(gòu)橋的施工技術(shù).鐵道建筑，2012，l：24-27.