胶济客专长大连续梁桥上无缝线路设计

张 利

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300142)

胶济客专长大连续梁桥上无缝线路设计

张 利

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300142)

介绍了胶济客专无缝线路设计的范围，分析了无缝线路设计中钢轨伸缩调节器制造难度大、铺设难度大、工务维修量大等薄弱环节，进而提出了不设置伸缩调节器采取其他措施进行无缝线路设计的优化思路，并通过实践验证了该思路的可行性与合理性。

无缝线路，钢轨伸缩调节器，设计，连续梁

1 概述

胶济客专采用重型轨道标准，铺设跨区间无缝线路；采用60 kg/m，U75V新轨；采用Ⅲa型有挡肩混凝土轨枕，每千米铺设1 667根，配套采用弹条Ⅱ型扣件；采用一级碎石道砟，道床厚度0.3 m，道床顶面宽度3.5 m，砟肩堆高15 cm，道床边坡1∶1.75。

2 无缝线路设计

设计范围内有4座特大桥，其中韩仓特大桥和殷陈特大桥上各有一联(76+120+76)m连续梁，均位于半径2 200 m曲线上，需进行无缝线路检算。

2.1 设计思路

胶济客专于2005年开展轨道施工图设计，当时铁道部采用的规范《新建铁路桥上无缝线路设计暂行规定》(铁建设函[2003]205号)要求：“温度跨度大于120 m混凝土连续梁应设置钢轨伸缩调节器”。韩仓和殷陈特大桥连续梁主桥和引桥孔跨布置如图1所示，温度跨度达196 m，因此若执行规范需要在该连续梁两端或联中间设置钢轨伸缩调节器。

钢轨伸缩调节器主要由基本轨、尖轨、垫板、轨撑和轨枕等部分组成，是可以伸缩的装置，分双向和单向两种，设置在梁的中间或端部可以降低钢轨纵向力，也可以适应梁的变形，见图2。

相关设计和运营经验表明，钢轨伸缩调节器会增加施工及养护维修工作量，是无缝线路的薄弱环节，主要体现在以下几个方面：

1)钢轨伸缩调节器制造难度大。为保证尖轨与基本轨密贴，尖轨外侧需精密加工成合理曲线，加工精度高，制造难度大。2)钢轨伸缩调节器铺设难度大。如前述钢轨伸缩调节器由很多结构部分组成，不仅给运输增加困难，而且需要组装、搬运和调试等，也给现场铺设增加困难。3)铺设钢轨伸缩调节器会对行车舒适性产生不利影响。由于钢轨伸缩调节器存在构造轨距加宽不平顺因素，行车时容易出现摇摆现象；另外，藏尖式尖轨构造在竖向也存在不平顺，据铁道科学研究院实测资料，列车通过钢轨伸缩调节器时，其簧下竖向振动加速度为通过平顺焊接接头的簧下竖向振动加速度的1.4倍～3.2倍。4)铺设钢轨伸缩调节器的地段工务维修量大。伸缩调节器本身结构精密且复杂，因此对其平顺性、稳定性和完整性要求极高，为保证满足上述要求，运营过程中需不断观测、维修；同时，伸缩调节器范围的不平顺更容易造成磨耗、变形等现象。5)铺设伸缩调节器使投资增加。一方面钢轨伸缩调节器的价格远超一般钢轨扣件的价格，另一方面其铺设及维护费用也会使投资增加。

鉴于以上不利因素，路局工务部门一般不建议设置钢轨伸缩调节器，而且《新建时速200 km～250 km客运专线铁路设计暂行规定》(铁建设[2005]140号)中也规定“钢轨伸缩调节器应尽量少用或不用……”。针对这一情况，设计组成员尝试在该工点突破原规范进行优化设计，即不设置钢轨伸缩调节器。为满足受力要求，在该工点采取了以下措施：1)为了降低桥上无缝线路纵向力，连续梁端部及相邻简支梁部分地段采用小阻力扣件。2)钢轨联合接头避开连续梁梁端至少10 m。3)连续梁端部的砟肩宽度及堆高必须满足要求，施工时严格捣固。

2.2 设计检算

结合以上措施，对该工点进行钢轨强度和稳定性检算，检算结果见表1，表2。

表1 钢轨强度检算结果(原参数) MPa

表2 钢轨稳定性检算结果

根据检算结果可知，在不设置伸缩调节器的情况下，通过采取其他措施，该工点的钢轨强度和稳定性检算能满足要求。

3 设计回访及分析

跨区间无缝线路温度跨度达到196 m而未设置伸缩调节器，在当时北方地区属于第一次。对于较大温度跨度的连续梁在未设置钢轨伸缩调节器的条件下，由于桥上无缝线路梁轨相互作用，理论上钢轨伸缩附加力很大，加上温度力和动弯作用力等的影响，长钢轨的强度和稳定性在实际运营过程中能不能满足要求，长钢轨在连续梁端部是否形成碎弯现象，以及是否给线路的养护维修带来困难等问题都是需要进行验证和解决的。

带着以上问题课题组到现场进行了回访，目的是通过了解现场实际情况，对设计的合理性进行验证，为以后的类似设计提供依据。胶济客专韩仓特大桥和殷陈特大桥均属淄博工务段管辖，通过现场工务人员介绍，韩仓特大桥和殷陈特大桥上(76+120+76)m连续梁及其相邻的简支梁范围的养护维修工作与其他普通桥梁地段基本一致，并无特别之处；另外，该地段线路状况良好，没有发现梁端钢轨碎弯等现象。通过上道现场观看，课题组发现(76+120+76)m连续梁及相邻简支梁均工作正常，连续梁端设置的小阻力扣件状态稳定，未出现相对滑移留下的滑痕，见图3。可见，该工点未设置钢轨伸缩调节器未对运营产生不利影响。

根据规范，设计中桥上无缝线路附加力计算时梁温差取日温差15 ℃，即本桥196 m温度跨度梁每天理论变形量29.4 mm。但根据现场实际观察，梁端小阻力扣件未发生移动，一方面可以证明连续梁没有达到理论上的变形量，另一方面，梁端的微小伸缩已通过有砟轨道的道砟、轨枕和垫板等结构的变形得到了释放，并没有导致梁轨之间产生理论数值的附加力。由此可知，本工点不设置钢轨伸缩调节器是合理的。

4 结语

胶济客专韩仓和殷陈特大桥(76+120+76)m连续梁上无缝线路经研究和检算后未设钢轨伸缩调节器，虽突破了设计规范，但理论分析和运营实践均证明该设计是合理的。该工点设计是长大连续梁上无缝线路优化设计的典型实例，其经验表明，桥上无缝线路设计应在保证安全前提下合理使用参数，减少钢轨伸缩调节器的设置，以保证线路安全平稳运营并减少养护维修量，使设计成果具备技术经济综合优势。

[1] 广钟岩,高慧安.铁路无缝线路[M].北京：中国铁道出版社,2005.

[2] 卢耀荣.无缝线路研究与应用[M].北京：中国铁道出版社,2010.

[3] 铁建设函[2003]205号，新建铁路桥上无缝线路设计暂行规定[S].

[4] TB 10082—2005，铁路轨道设计规范[S].

[5] TB 10015—2012，铁路无缝线路设计规范[S].

The design of continuous welded rail on continuous bridge of large span for Qingdao-Jinan passenger dedicated line

Zhang Li

(Railway3rdSurveyDesignInstituteGroupCo.,Ltd,Tianjin300142,China)

The thesis introduces continuous welded rail design scope of Qingdao-Jinan passenger dedicated line, analyzes continuous welded rail design problems including expansion joint manufacture difficulty, paving difficulty and maintenance difficulty and so on, and puts forward optimal continuous welded rail design concept without using expansion joint, and finally proves its feasibility and rationality of the concept through practice. Key words: continuous welded rail, rail expansion joint, design, continuous beam

2014-11-25

张 利(1982- )，男，工程师

1009-6825(2015)04-0191-02

U448.215

A