CRTSⅡ型板式无砟轨道桥面剪力齿槽、侧向挡块定位方法研究

2010-05-08米亚鹏刘碎孝

铁道标准设计 2010年9期

关键词：定位

米亚鹏,刘碎孝

(中铁七局集团第三工程有限公司,西安 710015)

CRTSⅡ型板式无砟轨道桥面剪力齿槽、侧向挡块定位方法研究

米亚鹏,刘碎孝

(中铁七局集团第三工程有限公司,西安 710015)

摘要:铁路客运专线CRTS-Ⅱ型板式无砟轨道在箱梁顶面设置剪力齿槽和侧向挡块,准确定位困难,为了能够准确定位,使工程质量达到高质量高标准而研究此方法。在曲线地段由于外轨超高,剪力齿槽、侧向挡块向曲线外侧设偏移量,尤其在缓和曲线上,随着轨道超高偏移量0→x(x为各点向曲线外侧的偏移量)递增,所以在缓和曲线地段每孔箱梁上剪力齿槽、侧向挡块的位置因曲线曲率和偏移量变化而变化,箱梁预制时剪力齿槽、侧向挡块以预埋件模具的形式在梁面钢筋上测量定位,显然在预制场利用曲线测设的方法不现实,并且难度较大。为了方便现场施工,采用直线长弦支距法并结合箱梁平分中矢法布置形式,计算出梁面各点剪力齿槽、侧向挡块距梁体中心线的垂直距离,然后从梁体中心线直接量取每个剪力齿槽、侧向挡块的位置。经实施,用此种方法即方便了现场操作,又消除和减少了累计误差,取得了良好的效果,保证了工程质量。

关键词:石武客运专线;曲线梁;CRTSⅡ板式轨道;侧向挡块;定位

1 工程概况

石家庄至武汉客运专线郑州至武汉段ZXDK3+ 917.52郑西跨陇海铁路特大桥和ZXDK23+114.595郑西跨南水北调总干渠特大桥位于郑州境内,该工程由中铁第四勘察设计院集团有限公司设计,由中铁七局集团公司施工,大桥上部结构主要采用跨度为31.5m、23.5m双线无砟轨道后张法预应力混凝土简支箱梁,桥面宽12m,轨道线间距5m,2座桥共有预制箱梁1062跨(其中:直线梁458跨,曲线梁604跨)。

桥梁位于直、曲线地段,曲线半径设计为2500～10000m,曲线梁按平分中矢法进行布置。由于曲线地段轨道超高,箱梁顶面轨道剪力齿槽、侧向挡块向曲线外侧设偏移量,其量值在圆曲线上按超高计算,为固定的常数,尤其在缓和曲线上,每跨梁甚至梁上每个点位于缓和曲线不同区段,偏移量随着曲线超高在缓和曲线上由0→X(x为各点向曲线外侧的偏移量)递变。

2 简支梁轨道剪力齿槽、侧向挡块平面设计

2.1 直线梁

图1、图2为CRTSⅡ型板式无砟轨道剪力齿槽、侧向挡块设计图,剪力齿槽、侧向挡块以预埋件形式与梁体连接,并根据轨道中心的几何尺寸关系准确定位设置,预埋位置允许误差为±5mm。

图1 32m直线梁剪力齿槽和侧向挡块平面布置(单位:mm)

2.2 曲线梁

曲线梁侧向挡块平面位置原则上参照直线梁设计图,再根据曲线与梁中心线的关系,偏移量对其横向位置进行计算和调整,纵向位置不变(图3、图4)。

为了方便现场操作,简化测量步骤,缩小放线误差,需要进行繁琐的计算过程和数据,在梁面量出中心线,然后从梁中心线直接量取A、B、C、D各点的剪力齿槽和侧向挡块的准确位置。

图2 Ⅰ-Ⅰ截面(单位:mm)

图4 曲线梁线路布置(单位:mm)

A点为固定支座端剪力齿槽位置,由梁体中心线分别量取左右线中心的距离(不考虑偏移量)为

B、C、D为侧向挡块位置,分别由梁中心线上向1、2、3、4点量取的距离为(以B点为例)

式中 fB——梁体中心线上B点与线路分界线的垂直距离;

X——各点向曲线外侧的偏移量。

3 梁中心线上各点到线路分界线支距fA、fB、fC、fD计算

首先,采用曲线长弦支距法分别计算出A、B、C、D各点的矢距fi,然后,按平分中矢法将长弦按E值平移到梁中心线位置,即可求出fA、fB、fC、fD值。A点距梁端较近,fA计算时应注意正负号。E值在计算时以设计的每跨梁曲线布置图中梁端E值来确定,在缓和曲线上,梁两端的E值不可能相同,应分别按梁两端不同的E值偏移,A、B、C、D各点可相应地按E变化率计算增量。

3.1 计算梁在曲线地段上时各点矢距fi(图5)

图5 弦切角计算示意(单位:mm)

首先用曲线偏角法求出A、B、C、D各点与任意梁端曲线点之弦切角δi。

圆曲线偏角公式为缓和曲线偏角公式为

式中 L0——缓和曲线全长;

R——曲线半径;

T——梁端切点至 ZH点的距离除以10(点数);

B——计算点至ZH点的距离除以10(点数)。再按照平面几何关系求出A、B、C、D各点的弦切角与长弦的弦切角的差角δc

式中 δ长——梁全长范围长弦弦切角,

δi——A、B、C、D各点与梁端切点的弦切角。然后按三角形正切关系计算A、B、C、D各点的矢距fi。

计算公式

式中 L——A、B、C、D各点与梁端切点的距离。

3.2 计算梁中心线上各点到线路分界线的支距fA、fB、fC、fD

在圆曲线地段,计算公式为

式中 E——平分中矢法梁端E=fmax/2;

fmax——梁中部最大矢距;

fi——各点计算矢量。

在缓和曲线地段,由于梁两端E值不可能相等,计算式为

式中 Emin——最小的E值;

ΔE——各点按E变化率计算的增量。

4 曲线梁轨道侧向挡块向外侧设置偏移量

在圆曲线地段为固定量值,在缓和曲线地段,梁顶面B、C、D三点X值随同超高值变化而变化,各点的偏移量Xi为

式中 Li——梁上各点距ZH点的距离;

L0——缓和曲线全长;

x——圆曲线上设计偏移量。

5 效果分析

曲线梁采用这种方法的优点是:

(1)利用曲线测量长弦支距法,以大量的内业计算工作,简化了测量步骤;

(2)由梁中心线可直接量出剪力齿槽和侧向挡块的位置,方便了现场操作;

(3)消除和缩小了累计误差。

缺点是:计算过程繁杂,需处理诸多的计算数据,工作量大且必须至少有2人进行计算和复核,以免出错。

6 结语

重点对曲线梁顶面的剪力齿槽和侧向挡块预埋件放线定位方法进行了论述,圆曲线地段每片梁的测量放线数据可一次性计算确定,并交底给作业班长期采用。可是在缓和曲线地段,每片梁的测量放线数据,随着轨道超高的变化而变化,需要每片梁计算1次,计算过程繁杂、工作量大。把这些技术参数和公式在Excel中编成程序,采用计算机来计算,可减少计算方面的麻烦,直接输入变化参数,即可得出数据结果。采用这种方法,操作方便,工作效率高,也能确保预埋件位置的精度,达到了预期的目标,所以此方法在以后类似工程中可推广和应用。

参考文献:

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[2] 铁道部经济规划研究院通桥.(2008)2322A-Ⅴ 时速350km客运专线铁路无砟轨道后张法预应力混凝土简支箱梁(双线)[Z].北京:铁道部经济规划研究院,2008.

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[4] 中铁第四勘察设计院集团有限公司.石武客运专线郑武施图(轨)-04.梁上CRTSⅡ型板式轨道预埋件设计[Z].武汉:中铁第四勘察设计院集团有限公司,2009.

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中图分类号:U238;U443.5