道岔区段组拼便梁的应用研究

邵建国

(中国铁路济南局集团有限公司设计所，山东 济南 250000)

1 工程概况

京沪线上行K389+266桥位于黄河涯～三塘站间，该桥为1×3.0 m普通钢筋混凝土板梁桥，桥台台身及基础均为砌石结构。设备检查时发现该桥桥台出现较多裂缝，列车通过时开合现象明显，危及行车安全。现拟将该桥改造为钢筋混凝土框架结构，该桥位于京沪线Ⅳ股与京沪下行线之间，因此采用架空线路现浇的方式进行施工。

该桥离道岔较近，便梁支点处线间距仅为3.47 m，且京沪上行线轨顶标高与京沪线Ⅳ股轨顶标高相差12 cm，采用D12便梁架空时无法满足限界要求。具体见图1、图2。

图1 改造框架平面位置(单位：cm)

2 D型便梁改造方案

为满足限界要求，初步计划对D12便梁纵梁进行改造。改造方案见图3。

图2 架设D12便梁侵限(单位：cm)

图3 D型便梁改造方案(单位：mm)

采用改造后D12便梁架空线路，满足限界要求的架空截面布置见图4。

由图4可知，利用改造后的D12便梁架空线路后，虽然可以满足限界要求，但是需要拆除京沪Ⅳ股涵洞部分挡砟墙，因此D型便梁改造方案不可取。后又提出采用吊轨梁、拨线、临时封闭京沪线Ⅳ股等多个方案，经专家论证，以上几个方案从安全性、经济性、可操作性上均不满足要求。

3 连续便梁改造方案

连续便梁是一种新型的梁跨结构，由型钢纵梁、制式钢枕梁、横抬梁、连接件以及绝缘件组成。由于工程所在地目前所能调用连续便梁的横梁长度为4.96 m，不满足限界要求，因此采用长度3.96 m的D型便梁横梁代替，并根据横梁与纵梁的连接方式新制牛腿及连接板。采用连续便梁的纵梁(L=12 m)、D型便梁横梁及配件、新制牛腿及连接板组拼成新的便梁。支点设置时按便梁计算跨径L=10 m设置，支点外不设钢枕梁，综合考虑线间距、轨道高差、既有桥涵结构与便梁的位置关系、岔区等限制条件，组拼便梁采用偏心布置，线路中心线与便梁架设时结构中心线偏距46 cm。具体布置见图5～图7。

图4 改造后D12便梁布置截面图(单位：cm)

图5 组拼便梁布置平面图(单位：cm)

4 组拼便梁检算

4.1 计算参数

设计荷载：ZKH活载。

动力系数：按1+μ=1+28/(40+L)计算，架设便梁时列车限速45 km/h。根据《铁路桥梁检定规范》(铁运函[2004]120号)4.0.10公式，μ折减系数α1=0.75×(v/60)=0.562 5，动力系数为1+α1μ=1.315。

图6 便梁布置截面图(单位：cm)

图7 便梁布置立面图(单位：cm)

4.2 纵梁及横梁检算

利用MIDAS软件建立组拼便梁空间有限元模型进行分析。纵梁最大弯曲应力及最大挠度均发生在跨中位置，具体见图8。

图8 便梁纵梁仿真模拟

横梁最大弯曲应力发生在钢轨作用处，最大挠度发生在跨中位置，具体见图9。

图9 便梁横梁仿真模拟

纵横梁应力和挠度计算值见表1和表2。

由表中数据可以看出，组拼便梁的纵、横梁应力及挠度均满足规范要求，说明便梁改造方案可行。

5 结束语

(1)本文利用连续便梁纵梁、D型便梁横梁、预制牛腿及连接件等组拼新便梁，对组拼便梁进行仿真模拟计算，并根据计算结果成功付诸于实践，该工程已于2018年9月顺利施工完成。

表1 组拼便梁纵梁及横梁最大应力值 MPa

纵梁 上翼缘下翼缘 横梁 上翼缘下翼缘容许值弯曲应力182.4151.2168.1154.7210剪应力5545.5120

表2 组拼便梁纵梁及横梁挠度值 mm

计算值容许值纵梁1925横梁69.9

(2)实践应用证明，连续便梁具有较好应用前景，其截面形式较D12便梁更节约空间，且使用方便，可灵活应用，对铁路运输影响小，为今后类似岔区等线间距较小地段施工提供了技术与实践支持。

(3)施工过程中为保证便梁不发生横向移动，需设置横向限位装置。