道岔區(qū)段組拼便梁的應(yīng)用研究

邵建國

(中國鐵路濟南局集團有限公司設(shè)計所，山東 濟南 250000)

1 工程概況

京滬線上行K389+266橋位于黃河涯～三塘站間，該橋為1×3.0 m普通鋼筋混凝土板梁橋，橋臺臺身及基礎(chǔ)均為砌石結(jié)構(gòu)。設(shè)備檢查時發(fā)現(xiàn)該橋橋臺出現(xiàn)較多裂縫，列車通過時開合現(xiàn)象明顯，危及行車安全?，F(xiàn)擬將該橋改造為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，該橋位于京滬線Ⅳ股與京滬下行線之間，因此采用架空線路現(xiàn)澆的方式進(jìn)行施工。

該橋離道岔較近，便梁支點處線間距僅為3.47 m，且京滬上行線軌頂標(biāo)高與京滬線Ⅳ股軌頂標(biāo)高相差12 cm，采用D12便梁架空時無法滿足限界要求。具體見圖1、圖2。

圖1 改造框架平面位置(單位：cm)

2 D型便梁改造方案

為滿足限界要求，初步計劃對D12便梁縱梁進(jìn)行改造。改造方案見圖3。

圖2 架設(shè)D12便梁侵限(單位：cm)

圖3 D型便梁改造方案(單位：mm)

采用改造后D12便梁架空線路，滿足限界要求的架空截面布置見圖4。

由圖4可知，利用改造后的D12便梁架空線路后，雖然可以滿足限界要求，但是需要拆除京滬Ⅳ股涵洞部分擋砟墻，因此D型便梁改造方案不可取。后又提出采用吊軌梁、撥線、臨時封閉京滬線Ⅳ股等多個方案，經(jīng)專家論證，以上幾個方案從安全性、經(jīng)濟性、可操作性上均不滿足要求。

3 連續(xù)便梁改造方案

連續(xù)便梁是一種新型的梁跨結(jié)構(gòu)，由型鋼縱梁、制式鋼枕梁、橫抬梁、連接件以及絕緣件組成。由于工程所在地目前所能調(diào)用連續(xù)便梁的橫梁長度為4.96 m，不滿足限界要求，因此采用長度3.96 m的D型便梁橫梁代替，并根據(jù)橫梁與縱梁的連接方式新制牛腿及連接板。采用連續(xù)便梁的縱梁(L=12 m)、D型便梁橫梁及配件、新制牛腿及連接板組拼成新的便梁。支點設(shè)置時按便梁計算跨徑L=10 m設(shè)置，支點外不設(shè)鋼枕梁，綜合考慮線間距、軌道高差、既有橋涵結(jié)構(gòu)與便梁的位置關(guān)系、岔區(qū)等限制條件，組拼便梁采用偏心布置，線路中心線與便梁架設(shè)時結(jié)構(gòu)中心線偏距46 cm。具體布置見圖5～圖7。

圖4 改造后D12便梁布置截面圖(單位：cm)

圖5 組拼便梁布置平面圖(單位：cm)

4 組拼便梁檢算

4.1 計算參數(shù)

設(shè)計荷載：ZKH活載。

動力系數(shù)：按1+μ=1+28/(40+L)計算，架設(shè)便梁時列車限速45 km/h。根據(jù)《鐵路橋梁檢定規(guī)范》(鐵運函[2004]120號)4.0.10公式，μ折減系數(shù)α1=0.75×(v/60)=0.562 5，動力系數(shù)為1+α1μ=1.315。

圖6 便梁布置截面圖(單位：cm)

圖7 便梁布置立面圖(單位：cm)

4.2 縱梁及橫梁檢算

利用MIDAS軟件建立組拼便梁空間有限元模型進(jìn)行分析?？v梁最大彎曲應(yīng)力及最大撓度均發(fā)生在跨中位置，具體見圖8。

圖8 便梁縱梁仿真模擬

橫梁最大彎曲應(yīng)力發(fā)生在鋼軌作用處，最大撓度發(fā)生在跨中位置，具體見圖9。

圖9 便梁橫梁仿真模擬

縱橫梁應(yīng)力和撓度計算值見表1和表2。

由表中數(shù)據(jù)可以看出，組拼便梁的縱、橫梁應(yīng)力及撓度均滿足規(guī)范要求，說明便梁改造方案可行。

5 結(jié)束語

(1)本文利用連續(xù)便梁縱梁、D型便梁橫梁、預(yù)制牛腿及連接件等組拼新便梁，對組拼便梁進(jìn)行仿真模擬計算，并根據(jù)計算結(jié)果成功付諸于實踐，該工程已于2018年9月順利施工完成。

表1 組拼便梁縱梁及橫梁最大應(yīng)力值 MPa

縱梁 上翼緣下翼緣 橫梁 上翼緣下翼緣容許值彎曲應(yīng)力182.4151.2168.1154.7210剪應(yīng)力5545.5120

表2 組拼便梁縱梁及橫梁撓度值 mm

計算值容許值縱梁1925橫梁69.9

(2)實踐應(yīng)用證明，連續(xù)便梁具有較好應(yīng)用前景，其截面形式較D12便梁更節(jié)約空間，且使用方便，可靈活應(yīng)用，對鐵路運輸影響小，為今后類似岔區(qū)等線間距較小地段施工提供了技術(shù)與實踐支持。

(3)施工過程中為保證便梁不發(fā)生橫向移動，需設(shè)置橫向限位裝置。