鐵路曲線橋線路中線與梁跨中線偏差計算及實測

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)標準第3.1.2規(guī)定：“運營橋上線路中線與梁跨設(shè)計中線的偏差,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。超過偏差限值時應(yīng)進行檢算，如果影響承載能力(即K<1)或者侵入限界時，必須進行調(diào)整。”為了保證鐵路橋梁(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行實際測量。但在實際工作環(huán)境中，鐵路橋梁又有直線橋和曲線橋之分，同時又因作業(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)定值進行比較,即可知道超限處所、超限值、超限方向，隨之進行撥道搗固修正。

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

a.直緩點(ZH，直線和緩和曲線的切點)。

b.緩圓點(HY，緩和曲線和圓曲線的交點)。

c.曲中點(QZ，圓曲線中點)。

d.圓緩點(YH，圓曲線和緩和曲線的交點)。

e.緩直點(HZ，緩和曲線和直線的交點)。

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，下面講解計算曲線橋線路中線與梁跨中線的計算偏差值：首先分別對現(xiàn)場曲線地段每孔的跨中、兩端進行現(xiàn)場實測,每孔測3處,逐孔進行測量。在曲線地段，線路中線與梁跨中線偏差值的計算一般采用平分中矢法進行計算。

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，確認直緩、緩圓點或緩直、圓緩點的準確位置。

3)現(xiàn)場實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算偏差值

1)圓曲線地段偏心計算(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。

2)緩和曲線地段偏心計算(平均正矢)：e=L2/16R×t/Ls。

其中，e為平均正矢；R為曲線半徑；L為交點距，梁長加前后平均梁端縫和的1/2；t為測點到緩直點間的距離；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。

3)圓曲線地段偏心計算公式與緩和曲線地段偏心計算公式區(qū)別：

a.是公式的區(qū)別：緩和曲線地段偏心計算公式多了個t/Ls。

圓曲線地段偏心計算(平均正矢):e=L2/16R；

緩和曲線地段偏心計算(平均正矢):e=L2/16R×t/Ls。

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

c.是兩個公式的用運分界點在緩圓點處，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。

用以上方法計算出的線路中線與梁跨中線的偏差值，就是標準偏差值，現(xiàn)場實測偏差值應(yīng)與該值進行比對，確定是否超限。

3.3 實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行實測，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相反。

b.要分圓曲線線部和緩和曲線部分分別測量計算。

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、計算、標出超限處所。

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

4)注意安全事項。

a.在檢測作業(yè)中，嚴格執(zhí)行駐站、防護制度，現(xiàn)場防護員與駐站聯(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，嚴禁上線檢查或作業(yè)。尤其高鐵客專線，嚴格執(zhí)行標準化作業(yè)，確保作業(yè)人員安全。

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

d.通過橋梁或衡越線路時，落實“手比、眼看、口呼”制度。

5)現(xiàn)場實踐應(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收介入檢查。由于太鋼特大橋?qū)儆陂L大曲線橋，該驗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，經(jīng)專業(yè)研究決定對該橋重新進行撥順圓曲線、線路搗固，消滅了超限量，驗收合格后交接開通運營。

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)不準確的問題。采用此方法檢測檢算后，對照標準尺寸(計算偏差值)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，安排進行整治，確保行車安全。

4 結(jié)語

通過現(xiàn)場的不斷檢驗應(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，此方法作為教材進行了推廣。這個成熟的檢測方法進行廣泛應(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。