大跨度橋梁伸縮縫軌道系統(tǒng)研究

郭　偉，岳渠德

(河南世紀(jì)博通工程咨詢有限公司，河南 鄭州　450046)

?

大跨度橋梁伸縮縫軌道系統(tǒng)研究

郭偉，岳渠德

(河南世紀(jì)博通工程咨詢有限公司，河南 鄭州450046)

摘要：針對目前國內(nèi)外主要的大跨度鐵路橋梁伸縮縫軌道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其性能的研究，結(jié)合重慶朝天門大橋的工程概況，提出一種新型的伸縮縫軌道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，從而為以后的大跨度橋梁伸縮縫處軌道系統(tǒng)的鋪設(shè)設(shè)計提供參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器；小阻力扣件；無縫線路；新型軌道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1主要的橋梁伸縮縫軌道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其各自性能

1.1橋梁伸縮縫處BWG鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器的應(yīng)用

BWG鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器分兩種設(shè)計：傳統(tǒng)設(shè)計和新型設(shè)計兩種類型。

(1) 傳統(tǒng)設(shè)計：基本軌固定，尖軌伸縮。

基本軌固定，尖軌伸縮的鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器在輪軌過渡區(qū)由于尖軌的伸縮存在著軌矩超寬的現(xiàn)象，在這個位置為不穩(wěn)定點，將要影響車輛行駛的舒適度并增加鋼軌的磨損。

(2)傳統(tǒng)設(shè)計：尖軌固定，基本軌伸縮。

這種鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器基本軌采用與尖軌外側(cè)相吻合的曲線形設(shè)計，在伸縮過程中沒有出現(xiàn)超寬現(xiàn)象。比較穩(wěn)定的軌距增加了軌道的穩(wěn)定性，也因此改變了行車的舒適度。

BWG鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器主要有REJ 60-300、REJ 60-600、REJ 60-1200三種型號。伸縮量分別達(dá)到300 mm、600 mm、1 200 mm。如果橋梁伸縮縫隙再大，則需要定制超大類型鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器。此外，這種鋼軌伸縮調(diào)節(jié)安裝簡單，但對軌道和軌枕系統(tǒng)有特殊要求。并且安裝時候需要在橋梁底部預(yù)留一定的高度。容許其結(jié)構(gòu)部件的布置。這種鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器應(yīng)用在工程中造價昂貴，并且在車輛的運行中帶來了各種的安全隱患，因此，橋上不布或者少布置能夠有效的減少工程預(yù)算。

1.2橋梁伸縮縫處小阻力扣件的應(yīng)用

我國鐵路在20世紀(jì)60年代開始研究橋上無縫線路的鋪設(shè)，在20世紀(jì)70年代開始研究與之相關(guān)聯(lián)的小阻力扣件。其阻力值大約為6.0~8.0 kN/m/軌，業(yè)內(nèi)人士把相對阻力超過9 kN/m/軌的扣件稱為小阻力扣件。隨著扣件不斷的改進(jìn)。這類扣件已經(jīng)廣泛的應(yīng)用與橋梁上的有砟、無砟各種不同的軌道系統(tǒng)中。

早期國內(nèi)應(yīng)用較多的是WJ-2型號的小阻力扣件，除了具備一些普通扣件的保持軌距，限制側(cè)翻的作用外，還要求其具備調(diào)整軌道縱向力和軌道穩(wěn)定性的特性。隨著社會的發(fā)展，扣件性能也得了進(jìn)一步的改進(jìn)，當(dāng)前我國客運專線廣泛應(yīng)用的是WJ-7、WJ-8兩種型號的小阻力扣件。

這兩種型號的扣件，有絕緣塊、彈條、軌下墊板、鐵墊板、錨固螺栓、T型螺栓、重型彈簧墊圈、絕緣緩沖墊板、平墊圈、調(diào)高墊板和預(yù)埋套件等各部件構(gòu)成，與鋼軌結(jié)合在一起。設(shè)置在大跨度橋梁的較大伸縮縫處，有效的減少或者避免了鋼軌調(diào)節(jié)器的使用，最大程度的降低了由于鋼軌的自由伸縮造成的梁、軌之間相互作用力。有效的確保了無縫線路的穩(wěn)定性。這種扣件類型基本實現(xiàn)了國產(chǎn)化，造價便宜，在不同程度上可以替代鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器在橋梁上的使用，安裝容易，維修方便，因為通過調(diào)整其軌下橡膠墊板或復(fù)合墊板的尺寸可以改變軌道縱向力，這些扣件也被大量使用在大跨度鐵路橋梁中。

2重慶朝天門鐵路大橋工程概況

朝天門長江大橋工程全長4.881 km，由主橋、東西引橋及黃桷灣、彈子石、對山、五里店等4座立交組成。其中，大橋主體工程全長1 741 m，主橋為932 m，有兩座主墩，主跨達(dá)552 m。建成后的大橋，分為上下兩層。上層為雙向六車道，行人可經(jīng)兩側(cè)人行道上橋；下層則是雙向輕軌軌道，并在兩側(cè)預(yù)留了2個車行道，上行橋面六車道：2.5 m(人行道)+12.25 m(車行道)+1.0 m(分隔帶) +12.25 m(車行道)+2.50 m(人行道)；下層橋面兩車道：凈7 m(預(yù)留車道)+9.2 m(軌道交通) +凈7 m(預(yù)留車道)，可保證今后大橋車流量增大時的需求。

有圖紙信息查閱重慶朝天門大橋上的伸縮縫型號分別為SSFB160、SSFB240、SSFB640、SSFB960，由伸縮縫制作廠家可以了解到。

表1　伸縮縫特性

通過表1可以查得，重慶朝天門大橋上的伸縮縫為較大尺寸的伸縮縫。SSBF達(dá)到1 230 mm左右的伸縮縫，最小處的伸縮也有130 mm。通常這些較大的公路伸縮縫裝置通過廠家制作是可以實現(xiàn)橋梁的平穩(wěn)伸縮的。能夠滿足橋梁自由伸縮的變形要求。由于重慶朝天門大橋是公鐵兩用橋，從公路伸縮縫的參數(shù)可以了解到，其鐵路伸縮縫也比較大，因此，大跨度鐵路橋梁伸縮縫處軌道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的研究也就有了實際的工程意義。

3大跨度橋梁軌道伸縮縫新型軌道結(jié)構(gòu)

3.1鋼軌

可以鋪設(shè)重型鋼軌，可以保證鋼軌的垂向穩(wěn)定性，也可以達(dá)到良好的減震效果，將列車運行時產(chǎn)生的振動沿著縫隙的兩側(cè)傳導(dǎo)。

3.2小阻力扣件

在伸縮縫處一定范圍內(nèi)的鋼軌，設(shè)置小阻力扣件，可設(shè)置WJ-7或WJ-8兩種類型，也可結(jié)合者使用，使線路的阻力得到了降低，保證鋼軌提高了運營的質(zhì)量。同時也提高了乘客乘車的舒適性。

3.3軌枕

軌枕采用縱向的排架結(jié)構(gòu)的鋼枕，因為較大的伸縮縫隙，橋梁的伸縮在很大范圍內(nèi)，采用伸縮量較大的鋼枕，可以有效的同等鋼軌的伸縮，減緩鋼軌與軌枕間的縱向力。

3.4軌下小阻力扣件

軌枕下用鋼槽道床結(jié)構(gòu)，鋼板道下床鋪設(shè)一層橡膠墊板，用枕下小阻力扣件將鋼板道床結(jié)構(gòu)與預(yù)埋在橋梁上的鋼板反壓，可以使橋梁和軌枕自由伸縮。

3.5枕下墊層

為了能夠讓鋼軌、軌枕、橋梁實現(xiàn)三層自由伸縮體系，在軌枕和預(yù)埋在混凝土梁板中的鋼性蓋板中選用一定厚度的橡膠滑板，作為鋼枕的滑墊板，這樣可以實現(xiàn)梁體和軌道的相對滑移，設(shè)計模數(shù)類比橋梁伸縮縫，能夠滿足各縫隙的伸縮。

3.6橋梁伸縮縫區(qū)鏈接

縫區(qū)采用毛勒式伸縮縫連接橋梁的固定端與活動端。

4結(jié)語

(1)處理大跨度橋梁伸縮縫，盡可能的避免使用鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器，可以提高運營質(zhì)量，較少工程預(yù)算。

(2)從溫度的變化、混凝土的收縮與徐變、列車的加速與剎車三種主要的因素去考慮，研究新型伸縮縫軌道結(jié)構(gòu)各部件的變化，根據(jù)列車-軌道-橋梁耦合動力特性設(shè)計出大跨度橋梁伸縮縫軌道結(jié)構(gòu)各部件剛度的合理匹配。達(dá)到預(yù)期的伸縮效果。

(3)新型的軌道結(jié)構(gòu)盡可能的用原有效果最好的軌道構(gòu)件，實現(xiàn)三層自由伸縮體系，滿足橋梁的伸縮變形，實現(xiàn)列車的平穩(wěn)過渡。

參考文獻(xiàn)：

[1]盧耀榮．無縫線路研究與應(yīng)用[M]．北京：中國鐵道出版社，2004．

[2]郝瀛．鐵道工程[M]．北京：中國鐵道出版社，2000.

[3]田春香, 殷明曼, 王平. 關(guān)于橋上無縫線路使用伸縮調(diào)節(jié)器的幾點思考[J] . 鐵道建筑, 2006，(2):85-87.

[4]陳秀方．軌道工程[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005．

[5]龍翔．軌道阻力為變量時橋上無縫線路伸縮附加力的計算[J]．西南交通大學(xué)學(xué)報，1987，(4).

Research on rail system of large-span bridge expansion joint

GUO Wei,YUE Qu-de

(Henan Century Broadcom Engineering Consulting Co., Ltd.,Zhengzhou,Henan 450046,China)

Abstract:We build jointless track by rail expansion device or small resistance fasteners on large-span bridge in our country.However, due to the expense and security of the equipment.It studies the tructure and performance of the current rail system of the large-span bridge in this paper.Combined with the project overview of the bridge of Chaotianmen,it proposes a new rail system structure for large-span bridge expansion joint to provide reference and experience for laying track system on large-span bridge expansion jiont.

Keywords:rail expansion device; small resistance fasteners;jointless track;the new stru-ctre of track system

中圖分類號：U445

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：C

文章編號：1008-3383(2016)01-0097-02

作者簡介：郭偉(1987-)，男，河南安陽人，研究方向：地鐵減振技術(shù)。

收稿日期：2015-10-17