硬横跨的形式

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摘要

在电气化铁路中，要提高接触悬挂的稳定性，改善受流质量，首先应确保支持装置的稳定性及受力性能良好，而硬横跨正好具备这样的优点。随着高速电气化的发展，既有线的大面积提速，原有的软横跨已不能满足提速后的质量要求，性能好的硬横跨取而代之已是必然。所以对硬横跨的研究是十分必要的。

本文在接触网基本原理的基础上，深入地分析了硬横跨的结构特征和硬横跨的受力性能；系统地论述了硬横跨的施工技术。设计中结合实际站场进行分析，提高了文章的实用性，做到了理论和实践的结合和统一。

论文共分五章，第一章介绍了硬横跨的基本形式，并根据实际站场设立的硬横跨作了进一步的阐述。第二章叙述了硬横跨的类型结构、硬横跨的基础选用及施工要求。第三章结合实际站场，对硬横跨的受力进行分析计算，完成了硬横跨的力学性能分析。第四章概述了与生产实际紧密相关的硬横跨的施工作业流程。第五章探讨了有线路硬横跨的改造、安装技术。

关键词：接触网 硬横跨 软横跨 安装技术

I

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Abstract

For improving the stability of contact hanging and corresponding current-carrying quality in electric railway field,to guarantee the stability and capability to force of supporting equipments comes first. Portal structure just has such advantages. Old soft cross can not meet the new quality requirement after large-scale improving speed on existing railway lines as high speed electrification developing. So it is replaced by portal structure is inevitable and portal structure research becomes more and more necessary.

Thesis is dependent on catenary systems fundamental, integrated with theory and practice, and thoroughly analyzes structure features and capability to force of portal structure. Author has commented the construction technology systematically with practical experience for practicability improving.

Thesis consists of five chapters. The first chapter is introduction of basic form of portal structure, with further expatiation of practical construction of portal structure; you will get information of different structure types, groundwork selection and construction of portal structure in the second chapter; the third chapter takes real railway station as background, accurately calculates the capability to force of portal structure, completes the analysis of mechanics of portal structure; the fifth chapter offer you the whole construction process of portal structure and you can browse the information of alteration and installation technology of portal structure on existing railway line in the last chapter.

Key words: catenary systems portal structure soft cross installation technology

II

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目录

绪论 ..................................................................... 1 1．硬横跨的形式 .......................................................... 3

1.1 硬横跨的基本形式 ................................................. 3 1.2 新型斜拉式硬横跨 ................................................. 3

1.2.1 斜拉式硬横跨的形式 ......................................... 3

2. 硬横跨结构与基础选用 .................................................. 6

2.1 选用说明 ......................................................... 6

2.1.1 硬横跨规格型号符号说明 ..................................... 6 2.2 基础选用 ......................................................... 7

2.2.1 角钢硬横跨选择 ............................................. 7 2.2.2 钢管横梁选用 ............................................... 9 2.2.3 硬横跨吊柱选择 ............................................. 9 2.2.4 硬横跨安装高度（如表2—12所示） ........................... 9 2.2.5 吊柱的安装限界及线间距要求 ................................ 10 2.2.6 硬横跨施工说明 ............................................ 10 2.2.7 钢接硬横跨硬横梁要求 ...................................... 10 2.2.8 接触网支柱的堆放规定 ...................................... 11 2.2.9 接触网支柱在运输过程中的规定 .............................. 11

3. 硬横跨受力分析及计算 ................................................. 13

3.1 受力分析及计算（以兰武二线双线特大桥、大桥的硬横跨为例） ........ 13

3.1.1 问题的提出 ................................................ 13 3.1.2 实例参考 .................................................. 13 3.1.3 负载及支柱容量计算 (以非绝缘转换柱为例 ) .................. 15 3.2 新型斜拉式硬横跨的力学性能分析 .................................. 22 4. 硬横跨施工作业流程 ................................................... 25

4.1 施工流程图 ...................................................... 25 4.2 硬横跨施工 ...................................................... 25 4.3 硬横跨安装示例（以广深高速电气化铁路大跨度硬横梁的安装过程为例） 28

4.3.1 专用起吊工具扁担梁 ........................................ 29 4.3.2 硬横梁的拼接 .............................................. 29

III

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4.3.3 硬横梁的现场运输 .......................................... 30 4.3.4 硬横梁的吊装 .............................................. 31

5． 既有线路硬横跨的改造、安装技术 ...................................... 32

5.1 关于既有复线站内架设硬横跨施工方案 .............................. 32

5.1.1 基础施工中存在的关键问题： ................................ 32 5.1.2 横梁架设（以最为复杂的格构式横梁架设为例） ................ 32 5.2 既有电气化线路车站由软横跨改造为硬横跨的安装技术 ................ 37

5.2.1 概况 ...................................................... 37 5.2.2 基本思路和施工技术 ........................................ 37 5.3 格构式硬横梁上吊柱的通用型安装方式 .............................. 39

5.3.1 硬横梁吊柱安装方式 ........................................ 40 5.3.2 吊柱安装方式与硬横跨的设计 ................................ 41 5.3.3 吊柱在横梁上的安装调整范围分析 ............................ 41 5.3.4 通用型安装方式 ............................................ 42

结论 .................................................................... 45 致谢 .................................................................... 46 参考文献 ................................................................ 47

IV

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绪论

1879年5月,世界上第一条电气化铁路在德国柏林建成。此后，随着科学技术的发展、铁路运量的增长和对能源利用率的重视，电气化铁路有了很快的发展。法国、日本、德国等国家已成为电气化铁路为主的铁路运输业，大部分货运量是由电气铁路完成的。全世界电气化铁路营业里程逐年增加,到20世纪80年代初已超过16.5万公里,占铁路营业总里程的13％，而承担的运量却占铁路总运量的35％。一些以电气化铁路为主的国家，如法国、联邦德国和日本等,一般以占铁路营业总里程的1/3左右的电气化铁路完成铁路总运量的3/4左右。中国于1961年建成第一条电气化铁路——宝成铁路的宝鸡至凤州段。在过去的这几十年中，我国电气化铁路建设有了迅速的发展，取得了巨大的成就。到2010年，我国铁路的电气化率预计将达到34.6%(约占国家铁路营业里程的40%以上)，电气化铁路复线率将增加到68.9%，电气化铁路承担的客货运量将占铁路总运量的65%以上。几条长大干线的旅客列车运行速度将普遍达到每小140～160公里，而京沈、广深、京津、沪杭、长衡等快速客运专线的旅客列车运行速度将达到每小时200公里。我国几条主要繁忙干线的货物列车载重量将普遍达到4000～5000吨，而大秦和朔黄两条运煤专线的重载单元列车的载重量将突破1万吨。电气化铁路的各项主要运营指标，如输送能力和通过能力、列车运行速度和列车平均总重量、电力机车的日车公里和日产量等都进入世界先进行列。

用电力机车作为牵引动力的铁路，就是电气化铁路。电气化机车上不设原动机，其电力由铁路电力供应系统提供。该系统由牵引变电所和接触网构成。来自高压输电线路的高压电经牵引变电所降压整流后，送至铁路架空接触网，电气机车通过滑线弓受电，牵引机车行驶。供电制式分为直流制。电气化铁路与现有其他动力牵引的铁路相比，具有的优越性是能源节省，其热效率可达 20%～26% ；运输能力大 ，功率大，可使牵引总重提高；运输成本低，维修少，机车车辆周转快，整备作业少、耗能少；污染少，粉尘与噪声小，劳动条件也较好等。

接触网是其重要组成部分，它是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路。其由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础几部分组成。 为了把导线悬挂到支柱并固定在一定位置上，必须有一套中间装置，这就是所谓的支持装置。支持装置包括腕臂、软横跨和硬横跨。本设计除了涉及到接触网的其他知识外，重点介绍作为接触悬挂支持装置之一的硬横跨。硬横跨是电气化铁路发展初期，欧洲国家就有较广泛的应用，他的优点是形式单一、结构简单、便于机械化施工。后来，硬横跨又逐渐被软横跨所取代。高速铁路在世界范围内兴起，而硬横跨的优点在高速铁路中显现出来，

1

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﹙1﹚等径支柱在运输过程中的支承点位置按图2-13规定，若受车辆所限，支承位置可向外移动1m，向内移动1.5m;

﹙2﹚等径支柱在运输过程中应在支点处套上草圈，或用草绳等物捆扎； ﹙3﹚装载支柱的车辆在铁路运输中，不准溜放。

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3. 硬横跨受力分析及计算

受力分垂直线路方向和顺线路方向，下面我们根据兰武二线双线特大桥、大桥的硬横跨的受力进行分析计算并对新型斜位式硬横跨进行力学性能分析。

3.1 受力分析及计算（以兰武二线双线特大桥、大桥的硬横跨为例）

3.1.1 问题的提出

为满足兰武二线最高行车速度提高到160km／h的要求，部鉴定意见要求双线特大桥、大桥原设计采用的单腕臂支柱需改为硬横跨，以提高其抗风及抗震动能力．因目前针对 160km／h速度的接触网支撑结构设计，国内没有明确的标准，我们经过论证比较，以德国铁路对接触悬挂的挠度控制为参考。

双线特大桥、大桥的单腕臂支柱改为硬横跨后，垂直线路方向的接触网支柱的强度、稳定性及变形能力均得到提高，但随之也带来一些问题：

(1)硬横跨的采用改变了原来桥支柱的受力特点．原来的单腕臂支柱单向受力，主受力方向是垂直线路方向；硬横跨支柱是双向受力，垂直、顺线路两个方向均为受力方向，硬横跨的采用是垂直线路方向的受力性能提高，通过最不利荷载组合，主计算方向确定为顺线路方向．

(2)采用硬横跨，增加硬横梁，垂直负载增加了支柱容量，水平负载增加了顺线路方向的柱顶风荷载．

(3)考虑双层集装箱设计和最高运行速度160km／h地段的净空要求，原有桥支柱由原来高度(IIm、II．5m)提高到 12m． 3.1.2 实例参考

根据上述新情况，我们分析并计算了兰武二线双线特大桥、大桥的硬横跨的受力情况，分析如下：

原始资料 (1)气象条件

表3-1

名称 最高气温 最低气温 最大风时气温 覆冰时气温 单位 数值 ℃ ℃ ℃ ℃ ﹢40 ﹣30 0 ﹣5 ﹢15 13

名称 最大风速 覆冰时风速 接触线覆冰厚度 承力索覆冰厚度 单位 m/s m/s mm mm 数值 27 10 2.5 5 吊弦、定位器正常位置时气温 ℃

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(2)线材规格及张力

表3-2

项目 线材名称 规格 额定张力(kN) 最大张力（kN) 附注 承力索 铜合金绞线 THJ-95-THJ-120 17 载流承力索 接触线 铜合金电车线 加强线 铝包钢芯铝绞线 供电线 铝包钢芯铝绞线 回流线 铝包钢芯铝绞线 (3)跨距及拉出值

CTHA120 LBGLJ-185 13 12 正线 LBGLJ-185 12 LBGLJ-150 10 根据气象条件、悬挂类型、线材规格进行计算的结果见下表：

表3-3

曲线500 600 800 1000 1200 1500 1800 2000 2500 3000 4000 直线 （m） 跨距45 （m） 拉出400 400 400 400 值mm (4)选用线材的机械及电气性能

250 250 250 150 150 150 150 ±300 45 50 50 50 55 55 60 60 60 60 60(65) 14

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表3-4

线型 结构根外径数/直径(mm) 计算计算拉力直流电阻载流量(A) 弹性模量线胀系数单重(kg/m) (mm) 截面(mm2) (kN) (Ω/km) (MPa) (10-6/℃) 17 CTHA120 12.9 121 42.35 0.01786 0.01786 750 124000 600 124000 1.082 CTHA85 10.8 86 31.82 17 0.769 THJ120 19/2.814.0 116.90 9 67.57 0.2416 350 105000 0.3395 305 105000 0.1453 545 69000 17 1.060 THJ95 19/2.512.5 93.27 54.70 6 56.81 46.07 17 0.845 LBGLJ185/25 LBGLJ150/20 24/3.118.9 211.25 9 20.4 0.6781 26/2.616.9 165.17 7 0.1904 473 69300 20.4 0.5347 3.1.3 负载及支柱容量计算 (以非绝缘转换柱为例 )

非绝缘转换柱承受两支接触悬挂，一为工作支，另一为下锚支，两支悬挂的水平间距为 0.1m，计算时可忽略不计。

1、基本假定

硬横梁、桥支柱和桥墩台构成了硬横跨结构底基本受力结构体系，横向因为横梁的连接刚度较好，纵向成为单榀排架结构，刚度较差，设计中要分别进行纵横两个方向的内力分析，以便求出在各种荷载作用下起控制作用的截面不利内力，以此作为设计支柱的依据．

为了计算上的简化，根据硬横跨结构和实际情况来确定计算简图，做如下假定：

(1)柱子底面固定于桥墩上．支柱利用长螺栓和墩台连接，螺栓锚固长度满足规范要求，且桥墩台底变形亦受到控制，基础底转动一般很小，因此假定支柱下端可以作为固定端考虑．

(2)柱上端和硬横梁的连接为铰结．在柱上端，硬横梁搁置在支柱顶上，用螺栓和

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角钢组成的U型箍将硬横梁固定，因为铁路沿线的自然条件和施工条件都比较恶劣，精确的刚性连接有一定的制作和施工的难度，兰武二线采取铰结的连接方式．

(3)硬横梁作为门型架构的横梁假定为准刚性连杆．一般的排架结构，横梁的刚度一般要比柱子大很多，受力后在跨度方向变化很小，可略去不计，但桥上的硬横跨结构，横梁仅起连接拉结桥支柱的作用，刚度小于支柱，故我们假定硬横梁为准刚性连杆，在内力的分析中考虑部分应力及变形．

2、受力分析 (1)负载计算

支柱负载包括水平负载和垂直负载。

垂直负载包括：①悬挂结构自重负载。②链形悬挂的自重。

水平负载包括：①支柱本身的风负载。②线索传给支柱的风负载。③曲线形成的水平分力。④之字值形成的水平分力。⑤下锚分力。

合力矩：

1?? M0???Qg?Q0?Z??pj1?p之?Hj

2?? ??pj2?pM??Hj?0.2???pc1?p之c?Hc?j1p0H??pc2?pMC??Hc?0.2? 2直线同侧下锚（按图中ZF2计算）为：

1?? M0??Qg?Q0?Z??pj1?p之?Hj

2??

??pj2?pM??Hj?0.2???pc1?p之c?Hc?j1p0H??pc2?pMC??Hc?0.2? 2式中 p之c?Tc3a l直线异侧下锚按图中ZF1计算。

Qg：接触悬挂垂直负载，包括承力索、接触线及吊弦线架的重量，覆冰地区应计

入冰重（N）。

Q0：接触悬挂支持装置垂直负载，覆冰时应包括冰重（N）。 Z：悬挂点至支柱中心线的水平距离（m）。 pj：接触线的风负载（N/m）。

p之：接触线的“之”字力（N）。

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Hj：接触线至地面的高度。 pM：接触线下锚力（N）。

jpc：承力索的风负载。（N/m）。 p之c：承力索的“之”字力（N）。

Hc：承力索至地面高度（m）。

p0：支柱地面以上本身承受的风负载（N）。 H：支柱地面以上的高度（m）。 pMC：承力索下锚力（N）。

图3-5非绝缘转换柱受力分析图

a.风负载

①支柱本身的风负载可由下式计算： P?0.615?10KVF

?32式中，F为支柱受风面积；K为体型系数； ②接触网悬挂线索的风负载可由下式计算： P?0.615aKdlvsin?

2式中 P：线索所受的实际风负载（KN）； a：风速不均匀系数； K：风负载体型系数； d：线索的直径（mm）； l：接触悬挂跨距（m）；

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v：设计计算风速（m/s）； ?：风向与线路方向的夹角。

风速不均匀系数和风负载体型系数分别参见表3-6，表3-7。

表3-6风速不均匀系数

计算风速（m/s） a 20以下 20～30 31～35 35以上 1.00 0.85 表3-7风负载体型系数

0.75 0.70 受风件特征 支 柱 圆形钢筋混凝土支柱 矩形钢筋混凝土支柱 四边形角钢支柱 线 索 一般悬挂 链形悬挂 d＜17mm d≥17mm *K 0.60 1.40 1.4（1+η） 1.25 1.20 1.10 注：*表示再覆冰时，虽然d≥17mm,但K仍取1.2。

b.非绝缘转换柱的下锚力

①非绝缘转换柱立于曲线外侧时下锚力的计算方法：

Z??l锚柱立在曲外并与相邻转换柱同侧时：p?T???

?2Rl?wMCCZ?l p?T???2RlMjjMCCw?? ?NZ??l锚柱立在曲内并与相邻转换柱异侧时：p?T???

?2Rl?Z??l p?T???

?2Rl?NMjj②非绝缘转换柱立于曲线内侧时下锚力的计算方法：

Z??l锚柱立在曲内并与相邻转换柱同侧时：p?T???

?2Rl?NMCC 18

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Z??l p?T???

?2Rl?NMjjZ??l锚柱立在曲内并与相邻转换柱异侧时：p?T???

?2Rl?wMCCZ?l p?T???2RlMjjw?? ?式中，T为下锚支线索的张力（N），l为下锚支所在跨距值（m）,R为曲线半径（m）。 c.接触线“之”字力可由下式计算： p之?4Tja l式中，α为接触线“之”字值（m），T为接触线张力（N）。 (2)支柱容量 ①垂直线路方向

腕臂力及弯矩

腕臂垂直负载 Gw(KN)

腕臂水平负载 Pw(KN) 垂直负载产生弯矩 水平负载产生弯矩 Mgw(KN·m) Mpw(KN·m)

计算简图

②顺线路方向

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柱顶水平力、冲击力、水平风荷载及弯矩

柱顶水平力 P1(KN) 悬挂断线时的冲击力 水平风荷载 柱顶水平力产生弯矩 断线冲击力产生弯矩 水平风荷载产生弯矩 P2(KN) Wk(KN/㎡) Mp1(KN·m) Mp2(KN·m) Mwk(KN·m)

计算简图

③确定容量

y My b x

a

支柱容量(KN·m)

3、支柱强度、稳定及变形验算 (1)方案确定

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Mx M?M?M XGwPwM?M?M?M yWkP1P2兰州交通大学博文学院毕业设计（论文）

方案 1：依据《电气化铁道设计手册一接触网》钢柱的设计原则，格构式钢柱的高度宜为底面受力方向宽度的10—14倍，因为柱 高 h=12m，柱受力方向宽度宜为 857～1200mm，所以初步选定格构式钢柱底面尺寸取值 b=860m，设计的构件受力合理、经济．

初选支柱a×b=600×860(mm)，主角钢采用L63×6(mm×mm)，缀条采用 L45×5(mm×mm)．

方案 2：因为桥支柱 和避车台合用桥墩台，桥墩上预留牛腿尺寸有限 ，在顺线路方向桥支柱尺寸受限制，根据牛腿面实际可利用的位置，推出方案2，经过构造加强处理 ，可以满足受力的需要，但受力不尽合理 ．

初选支柱a×b=600×500(mm)，主角钢采用 L90×7(mm×mm)，缀条采用 L45×5(mm×mm)．

方案 3：因为预留牛腿尺寸的限制，在顺线路方向格构式钢柱设计加宽很困难，支柱主受力方向与支柱截面设计方向不一致，推出方案3．

初选直径Φ300-450(mm)的圆锥形钢管柱，壁厚T(mm)． (2)分别对三个方案的强度、稳定及刚度分析如下 强度验算：

NMxMy???f An?xWnx?xWny整体稳定验算： N?mxMx?tyMy???f

N?xA?xW1x(1?0.8)?byW1yNexN?txMx?myMy???f

N?yA?bxW1x?xW1y(1?0.8)Ney 挠度验算：?????

式中：N 、Mx、My：分别对轴力、绕 X轴和绕 Y轴的弯矩；

An、A：构件净截面面积、毛截面积 ； Wnx、Wny：对 X轴和 Y轴的净截面模量；

W1x、W1y：对 X轴较大受Y压翼缘和轴的毛截面模量；

?mx、?tx、?my、?ty：构件两主轴方向弯矩作用平面内外的等效 弯矩系数；

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?x、?y：截面塑性发展系数；

?x、?y：对 X轴和 Y轴的轴心受压构件稳定系数；

?bx、?by：均匀弯曲的受弯构件整体稳定；

Nex、Ney：参数；

f：钢材的抗弯强度设计值；

4、结论

通过计算分析，格构式钢柱 600×800 —L63×6的挠度控制指标最好，直径Ф300～450的圆锥形钢管柱的强度控制指标最好。

因牛腿尺寸限制，格构式钢柱600×800一L63×6不可行。采用变截面钢管柱，截面小，满足预留的牛腿尺寸上柱脚的设计要求，力系传递简洁流畅，稳定性高。与格构式钢柱600×500一L90×7相比，在满足相同的应力情况下，变形、稳定性方面都胜出一筹，仅柱身而言，用钢量持平，综合造价略高少许。与等径钢管柱相比，在满足截面应力和变形的条件下 ，优化了钢管柱的设计，节省了大量钢材。直径中Ф300～450的圆锥形钢管柱施工误差小，制造简单，质量易保证，外形美观，经过技术、经济、稳、美观等综合比较，选用方案3：采用直径Ф300～450的圆锥形钢管柱。

3.2 新型斜拉式硬横跨的力学性能分析

采用斜拉式连续硬横跨荷载变小,前文已经对斜拉式硬横跨作了介绍，本文仅就作用在一、二站台上的硬横跨(普通硬横跨与斜拉式连续硬横跨)具体作一比较。

计算时应将各种工况下的荷载组合全部计算,然后进行设计。根据计算结果,计算整个梁的强度、刚度、每个节点应力;同时从计算结果图(后处理)中可查出每个节点的位移。

下文表3-8、表3-9的计算数据是根据以下计算条件得出的;

a.计算跨距48m,导线高度6.45m,结构高度1.3m,设计风速30m/s,表中数据为垂直线路风时的结果。

b.表3-8、表3-9中有剪力为硬横跨面内(垂直线路方向)的剪力,普通硬横跨及斜拉式连续硬横跨面外剪力相差不大,本文没有列出。

下图(图3-10:普通硬横跨度矩及变形示意图)为普通硬横跨在一、二站台雨棚上垂直线路风时,硬横跨各点的弯矩及位移示意图(图中单位为:kg-cm):

下图(图3-11:斜拉式连续硬横跨弯矩及变形示意图)为斜拉式硬横跨在垂直线路风时,硬横跨的梁、柱、斜拉杆各处的弯矩及变形示意图(图中单位为:kg-cm):

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表3-8 普通硬横跨各点荷载值

荷载 左柱 柱底 柱顶 49.9 左端间 49.9 横梁 跨中 40.2 右端头 42.7 右柱 柱底 11.7 柱顶 42.7 弯矩（KN·m） 1.74 轴力（KN） 14.6 剪力（KN） 34.4 14.6 34.5 14.6 34.5 36.9 4.5 38.8 8.6 10.2 38.9 10.2 38.8 表3-9 斜拉式连续硬横跨各点荷载值(连接一、二站台雨棚)

荷载 左柱 柱底 柱顶 12.2 左端间 8.9 横梁 跨中 18.7 右端头 7.8 右柱 柱底 0 柱顶 1.7 弯矩（KN-m） 0 轴力（KN） 26.7 剪力（KN） 8.6 26.7 8.7 10.7 2.59

11.4 4.78 11.9 1.51 22.3 1.31 22.3 1.2

图3-10 普通硬横跨的安装示意图

图3-11 斜拉式连续硬横跨变矩及变形示意图

由以上两表(表1、表2)的数据可以看出,在相同悬挂的情况下,普通硬横跨支柱的最大弯矩、面内剪力是斜拉式连续硬横跨支柱的4倍,普通硬横跨与斜拉式连续硬横跨横梁的弯矩之比约为:梁端头为5∶1、梁跨中为2∶1,斜拉式连续硬横跨支柱所受的垂

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直荷载较大,约为普通硬横跨的两倍。由此可看出,斜拉式连续硬横跨整跨受力比较均匀,在设计时可节省硬横跨本身所用材料（前文以对其作了整体造价对比）。

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4. 硬横跨施工作业流程

4.1 施工流程图

由于硬横跨横梁安装过程较为复杂，施工难度比较大，其安装特点主要表现如表4-1所示。

表4-1 安装特点

序号 安装特点 1 硬横梁跨度长 具体表现 横梁的预配需占用大面积的场地。汽车无法运输，需采用两组以上的轨道平板。 备注 横梁一般长 20～30m 2 硬横梁重量大 横梁起吊、安装及横梁的调整均需采用大功率的轨道吊车进行作业 3 施工期间对运硬横梁安装须垂直停电点并封锁整个车输干扰大 站 4 施工过程复杂硬横跨基础定测、开挖与浇注精度要求且难度大 高。支柱整正较为困难。横梁测量及制造长度要求相当精确。横梁安装过程复杂。 5 施工标准高 硬横梁支柱基础标高控制、硬横梁支柱安装、横梁预配、横梁吊装、横梁调整等每道施工工序都具有相当高的要求。 流程图 基础帽制作 横梁调整到位 支柱加固 横梁安装 横梁运输到位 横梁预配及组装 硬横跨基础施工 支柱立杆整正 横梁测量及制造 路基恢复 4.2 硬横跨施工

1、硬横跨基础施工

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①测量定位 ②基坑开挖及浇注 ③配合比实验 2、支柱立杆整正

(1)选用对应型号的硬横跨支柱，用轨道吊车进行机械立杆作业，待支柱基本上直立后临时用三角木楔加固处理，支柱任何部分不得侵入基本建筑限界。

(2)整正并加固一侧硬横跨支柱。 ①环形等径支柱整正方法如下：

a.利用两台经纬仪和钢卷尺进行整正；同时配合三角木楔的调整对支柱的限界和倾斜度进行微调，并对支柱的侧面限界进行校验。

b.待支柱的倾斜度、侧面限界符合设计要求后，将整正好的硬横跨支柱基础一侧进行灌注，用C20级细石混凝土填充支柱与基础的间隙，每灌注300mm厚的混凝土震动捣固一次，直至混凝土表面开始冒浆，第一次填充到木塞底部时停止灌注，然后间隔24小时后拆除木楔，进行二次灌注（第二次灌注24小时后，在杯口的周围堆放土或沙子200～300mm厚，浇水次数以保持土或沙子表面湿润为原则）。

②钢柱宜采用无垫片施工工艺。 ③整正另一侧硬横跨支柱

用以上同样的整正方法对另一侧硬横跨支柱进行整正，完毕后用木楔临时加固，并采取支柱基础过渡期防护措施。 3、横梁测量及制造

为确保横梁制造的精确度，施工单位应联合制造厂家共同对横梁跨长进行测量。建议测量方法如下：

(1)利用红外线测距仪进行测量。

(2)由厂家按测量数值加工横梁，精确至厘米。 4、横梁工厂预配

(1)横梁预配采用吊车起吊，螺栓紧固采用力矩扳手并配用梅花扳手。

①按设计给定的长度及横梁的编号线将中梁与两个端梁组装好。组装时应将三段梁标柱硬横梁长度的铭牌放在同侧，各段横梁之间的螺栓应从支柱侧向线路侧穿。

②将横梁与支柱连接所用的抱箍首先与横梁连接好，每根支柱的抱箍只连接下弦梁一面即半片抱箍，两根支柱的与横梁事先连接的4片抱箍不能放在同一侧。

(2)横梁预配完毕后，即使复核横梁及支柱间长度，及时标明对应安装杆号、长度。

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①测量组装好的横梁长度，复核与横梁铭牌上的长度是否一致。

②测量两支柱间横梁安装出的长度，复核是否与横梁实际长度一致，若不一致计算出差值。

③根据横梁长度的差值，调整未浇注支柱的位置，使支柱间横梁安装位置处长度与横梁长度一致。

硬横跨紧固力矩标准如表4-2所示。

表4-2 硬横跨紧固力标注

序号 机械性能 等级 螺栓紧固力螺栓应用部位 规格 矩（N·m） M10 M18 N22 M20 M24 88 122 235 345 596 YHK-H型、LYHK-H型硬横跨梁柱连接 YHK-J型、LYHK-J型硬横跨梁柱连接 YHK-J型、LYHK-J型硬横跨梁柱连接 YHK-G型、LYHK-G型硬横跨梁柱、梁段连接 YHK-H型、LYHK-H型硬横跨梁段连接 YHK-J型、LYHK-J型硬横跨梁段连接 1 2 3 4 5 4.8 4.8 4.8 8.8 8.8 5、横梁运输到位

(1)横梁平吊到轨道平板上，平板上平铺垫木，垫木应置于统一平板上，并用绳索牢固捆绑横梁，横梁不得重叠装置。

(2)横梁运输过程中，应保持稳定速度。转弯或经过道岔时，应减缓运行速度。 6、横梁安装

(1)在硬横梁支柱上事先标注横梁安装位置（用红油漆标明横梁上下弦杆安装位置），并在下弦杆位置安装临时固定托架（临时托架的槽钢上沿应与横梁下弦高度一致，且槽钢应顺线路，临时托架下至少安装两套正式抱箍，必须保证托架受力后横梁不会下滑）。

(2)施工封锁点内，硬横梁装载安列运输到位。安列应停靠在距硬横梁支柱约5～7m处，吊车及时将支腿进行稳固。

(3)分别在距横梁1／3处装好两根吊装用尼龙套子，且在横梁的位置应对称，并用吊车进行试吊，以保证横梁起吊后水平。同时在横梁两端安装晃绳，以平衡固定横梁。

(4)垂直点兑现后，吊车缓慢起吊横梁，起吊过程中，用晃绳调整横梁方向，以及控制水平和稳定性。

(5)横梁起吊过杆顶200～300mm后，地面配合人员在地面拉动晃绳，使横梁两端抱

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箍分别对准支柱。缓慢下降横梁，支柱对准横梁正中，使横梁抱箍由支柱顶套入，待横梁下落到临时托架后，吊车仍悬空固定横梁1分钟后，确认临时抱箍无滑动后，方可卸载，摘除吊车套子，如图4-3所示。

图4-3 起吊硬横梁

7、横梁调整到位

横梁置放在临时托架位置处，安装抱箍作业可在停电点外进行。将抱箍由弦杆和支柱的间隙中穿入，对孔：抱箍与弦杆相对应的孔对准后用定位销钉临时固定，采用撬杠、木楔等工具，将孔位逐个对准。孔位对准一个，则用定位销钉销一个，先对抱箍与弦杆的孔位，后对两抱箍的联结孔位。将所有联结孔位对准后，逐一地换上正式连接螺栓，带上螺母后紧固。然后将双头调节杆紧固。 8。、支柱加固

(1)用C20细石混凝土填充基础与硬横跨支柱间空隙，并分层震捣混凝土。混凝土强度达到设计要求后，撤除支柱上临时固定托架。

(2)基础位于路堤地段时，应按照施工图进行培土和加固防护。 9、路基恢复

硬横梁安装到位后，清除基础周围弃土，用混凝土砂浆恢复路面至原样。 10、基础帽制作

硬横梁负载后，采用C10混凝土按施工图作基础帽。

4.3 硬横跨安装示例（以广深高速电气化铁路大跨度硬横梁的安装过程为例）

广深线是我国第一条速度达200km/h的高速电气化铁路。在常速电气化铁路的多股道站场区域内,通常采用软横跨悬挂接触网。当一股道上驶过列车时,因受电弓激发该线上的接触悬挂振动,在一定程度上通过软横跨波及到相邻的接触悬挂,同时软横跨也不利于限制事故范围。因此随着行驶速度的提高,在车站多股道上用硬横梁替代软横跨已

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成为接触网支持装置的一种发展趋势。在广深线的接触网设计中采用了大跨度钢柱硬横梁,从而保证了列车通过站场时接触悬挂的受流质量。其中35ｍ以上跨度的硬横梁有23组,这样长大硬横梁的施工具有较大难度。在将来的电气化工程中会更多地采用硬横梁,下面来介绍一下广深高速电气化铁路大跨度硬横梁的安装要点。 4.3.1 专用起吊工具扁担梁

如果用传统的钢丝绳起吊硬横梁,操作稍有不慎,极易造成大跨度硬横梁扭曲变形,同时为使硬横梁上的两个起吊点间横向分力处于允许值以下,必须使起吊钢丝绳与硬横梁之间的夹角足够大,经测算起吊35ｍ以上硬横梁时,吊钩至硬横梁之间的距离必须在8ｍ以上。目前,施工机械的能力还无法满足其要求。为克服这些困难,电化局电气化勘测设计研究院专门设计了吊装工具———扁担梁(图1)。扁担梁长16ｍ,重约7 KN,在梁的两端下部设有起吊用双耳环,钢丝绳套垂直由硬横梁下部绕过,两端分别用销钉与耳环连接。因此,硬横梁仅受垂直的起吊力,不再产生横向挤压力,减少了硬横梁在起吊安装过程中发生扭曲变形的可能性。同时把吊钩至硬横梁之间的距离由8ｍ以上降至1.7ｍ左右。

图4-4扁担梁

硬横梁起吊就位后,卸钢丝绳套时,需由工人从硬横梁的两端向扁担梁中心爬行约10ｍ距离拔下销钉,存在不安全因素。施工单位想出在起吊前在图4-4扁担梁销钉尾部拴好一根足够长度的尼龙绳沿硬横梁上部放置,当起吊就位后,通过拉绳拔出销钉,使钢丝绳套脱开,确保了安全。 4.3.2 硬横梁的拼接

为了方便长途运输,35ｍ以上长大硬横梁设计并制成4段,在起吊安装前需在现场拼接为一整体。拼接时要求硬横梁的纵向中心线成一直线,而横向须呈现一定的拱度,如40ｍ长的硬横梁,预留拱度为156ｍｍ。为达到设计要求的拼接精度,施工单位制备了一批可调支架,每对支架顶安装一根0.9ｍ长、直径为38 1ｍｍ的钢管(图4-5)。每段梁用两对可调支架支撑。

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图4-5可调支架

拼接前,将8对支架按硬横梁长度排放好,并用经纬仪、水平仪和水平尺测量、调整。使可调支架排列在纵向成为直线,横向上达到规定的拱度要求,并同时使每对支架上的钢管保持水平。先把中间两段梁吊放在支架上面,用螺栓连接为整体后。再将两端的两段梁吊装上去进行连接。把整根硬横梁连接为整体。 4.3.3 硬横梁的现场运输

硬横梁拼接后需从拼接场地运到安装地点,由于硬横梁过分长大,需要4辆平板车运输。当运输车辆通过道岔或曲线时,为保证硬横梁不因发生扭曲而变形,施工单位研制了框形吊架(图4-6)和转盘支架(图4-7)。硬横梁一端放置并固定在转盘支架上,另一端悬挂在框形吊架中。转盘由上下两个直径为1 2ｍ的钢制圆盘组成,中间镶嵌大型滚珠。通过采用这种运输措施,避免了在运输过程中,由于硬横梁和平板车之间的相对转动及位移而引发硬横梁的变形。

图4-6 框架式吊柱

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图4-7 转盘支架

4.3.4 硬横梁的吊装

为保证钢柱及硬横梁的安装质量,在钢柱基础施工时就要严格控制每对基础间距和每对基础面等高的精度。钢柱的地脚螺栓孔为长孔,使钢柱在立起后可以在20mm范围内横向移动,以便在吊装硬横梁时,若其端面与钢柱配合不好可通过调整钢柱位置使之贴合紧密。

硬横梁吊装前,先在钢柱内侧固定临时横担,其作用是为了保证硬横梁吊装就位时梁与柱之间的紧固螺栓孔上下对准,为此临时横担的固定位置应保证准确。

在综合分析各种因素后,确定采用吊车的型号,35ｍ以上硬横梁的吊装应该使用吊臂长度为16ｍ、起重能力为40KNｍ以上的吊车。吊装时吊车应停在距硬横梁中心最近的那股轨道距两钢柱连线约7ｍ的位置处。硬横梁起吊就位并在梁与柱的连接螺孔中插入4-5根紧固螺栓后方可卸掉起吊钢丝绳套。按规定扭矩紧固螺栓,拆掉临时横担,硬横梁安装完毕。

随着我国高速电气化铁路的飞速发展,势必有越来越多的大跨度硬横梁架设在线路上。在这就硬横梁安装中的几个要点作介绍,而且对施工方法有待于进一步改进与完善。如:

①扁担梁做为常备吊装专用工具,为适应硬横梁的不同长度,它也应设计成可组合拼接式,以节约施工成本,并应在保证扁担梁强度的基础上,尽可能减轻扁担梁的自重,如采用轻质材料。

②用尼龙绳拉脱起吊钢丝绳套的连接销钉只能算临时措施,应研制出卸脱钢丝绳套的自动装置。

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5． 既有线路硬横跨的改造、安装技术

5.1 关于既有复线站内架设硬横跨施工方案

硬横跨施工要求精度高，尤其对既有复线电气化区段的站场内架设施工，难度更大。优化施工方案，合理组织施工来保证质量，获取更大的工作效益，也就成为我们必要的探讨课题。

下面我们就施工的具体环节进行分析探讨： 5.1.1 基础施工中存在的关键问题：

基础的高质量施工，是硬横跨高质量架设的可靠保证，也是必须要做好的关键环节。这个环节中必须做好三个关键：基础强度必须保证，基础各螺栓必须垂直基础所在的水平面，每组硬横跨的各基础的中心线必须同在一条直线（垂直一条正线）上。

(1)如何保证基础强度，就是要求：

a.基础坑的开挖严格按照基础设计的尺寸挖到位，不能缩减尺寸。

b.基础浇注用的混凝土不低于设计的标号，混凝土用的水泥、砂、石严格按照规定进行配比混合。

c.基础钢筋的有效防护层不小于150mm。

d.基础中所填的片石间必须有200mm以上的间隔。 e.基础浇注后必须严格按照规定时间养生。 (2)如何保证螺栓的垂直，就是要求：

a.架设基础模板时，保证螺栓垂直模板，在浇注混凝土的过程中，不间断的调整螺栓，保证垂直。

b.基础浇注完成后，在立钢柱前，用模板再校正各螺栓，保证钢柱能顺利就位。 (3)如何保证同一组硬横跨支柱基础的中心在同一直线上，且垂直某一正线，就是要求：

a.架设基础的一个模板时，在垂直线路方向模板的中心与某指定的一条正线钢轨的连线必须垂直。

b.架设对应的第二、三模板时，用经纬仪找准第二、三模板的中心，保证同组模板中心的连线垂直指定的正线钢轨。

5.1.2 横梁架设（以最为复杂的格构式横梁架设为例）

格构式硬横跨架设分吊装钢柱和吊装横梁两部分： 1.吊装钢柱

因为是在既有复线的车站内吊装钢柱，吊装钢柱会受到既有软横跨钢柱、既有软横

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跨钢柱下锚拉线、附加悬挂的影响。所以吊装前必须检查现场，对影响立钢柱的拉线，及时采取打临时拉线拆除的办法处理；对有影响的软横跨钢柱提前要点拆除；对附加悬挂影响新立钢柱绝缘距离，应采取加绝缘子隔离或改移附加线的方法，确保立钢柱安全可靠。

既有复线吊装钢柱，吊车运用尤为关键，V 停作业临线过车，既不能侵限，又要保证安全距离。吊车应选好合适的吊装位置停稳，打好支腿，确保起吊平稳。

因钢柱的螺栓多，吊起的钢柱在下放时，必须做好人员分工，应在钢柱接近基础位置时，由4名扶杆人员各负责钢柱的一角，扭正方向，使柱底各角螺孔对准地脚螺栓下落。在下落过程中，使钢柱尽量不碰撞螺栓，以免损坏螺纹。如螺栓与支柱孔尺寸有差异，可适当校正地脚螺栓，使支柱完全落下，然后对钢柱进行整正并安装地脚螺栓螺帽。如支柱不垂直或基础顶面不水平，可适当加垫铁调整，使支柱直立，如支柱中心与基础顶面中心不对，可用撬棍微微撬动钢柱底座。

吊装钢柱时保证焊接处无裂缝，底部螺栓孔、上部安装孔完好。钢柱应无弯曲变形，主角钢无弯曲、扭转现象；钢柱的表面镀锌良好、无脱落、无锈蚀。钢柱安装应垂直，支柱顶部顺线路及垂直线路方向偏移不超过10mm。 2.吊装横梁

格构式硬横跨横梁与钢柱的连接很复杂，而复线硬横跨架设必须用垂直天窗，作业时间短，加上站场咽喉区接触悬挂的线、所、电连接的影响，所以必须优化吊装方案来节省时间，提高效率。下面为复线站内格构式硬横梁吊装方案：

(1)施工组织 a.人员组织

表5-1

序号 1 2 项目 施工负责人 作业人员 单位 数量 人 人 1 备注 无 18 平板车上2人、钢柱上4人、梯车6人、底线2人、地面辅助2人、晃绳2人 3 4 b.车辆

座台防护 行车防护 人 人 1 2 无 无 33

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序号 1 2 3 c.材料、工具

表5-3 表5-2

名称 轨道作业车 平板车 轨道吊车 规格 单位 辆 辆 辆 数量 1 4 1 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 名称 规格 单位 数量 根 根 根 套 4 4 4 4 备注 含2根备用 含2根备用 含套筒头 钢丝套子 6m 大绳 撬棍 20m 力矩扳手 铁垫片 梯车 垫木 3-5mm 块 台 块 把 把 袋 套 若干 1 若干 4 2 活动扳手 450 大锤 黄油 8磅 若干 2 手板葫芦 1.5t 铁丝 Φ4.0 Kg 若干 车列编排：轨道吊车1+ 平板车4+ 轨道作业车1 (2)工前准备

a.检查既有导线、承力索、电连接等是否影响硬横梁的起吊，如有影响须拆除的，应在吊装前要点拆除，确保吊装时不受影响。

b.检查各种施工工具、材料， 确保质量合格，状态良好，数量充足。 c.检查施工车辆状态，确认良好后方可吊装。

d. 选择所安装地点横梁编号，复核横梁跨度并按规定要求组装，按照吊装顺序吊放在连挂的平板车上。

(3)吊装步骤：

a.吊装前，先在同一组硬横跨上、下行对应钢柱顶部最低安装孔下端安装一套临时

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横担，横担上边缘距最低安装孔下边缘为65mm，横担槽钢安装在钢柱垂直线路方向的两侧。

b.装有横梁的平板车随同轨 道吊一起，运行到须安装的硬横跨支柱处停下。 c.将轨道吊选好吊装位置，打好支腿，检查轨道吊的状态，确保良好后顺线路方向伸出吊臂。

d.在平板车上将硬横梁的吊装绳索系好（安装的吊索应保证受力时在横梁中心线的正上方，两侧吊索长度应相等，保证横梁吊起后呈水平状态），放下吊钩，另外在横梁的两端各系1根晃绳，准备起吊。

e.当横梁起吊至承力索上方1.5m的位置停下来，将横梁在梯车侧的一根晃绳通过梯车上人员，越过临线承力索上方传递到梯车侧的硬横跨钢柱上，钢柱上人员通过横梁一端的晃绳配合地面上人 员将横梁转动至垂直线路方向，转动过程中时刻保证横梁不会碰吊臂。

f.至垂直线路方向停稳，然后慢慢降下横梁至横担上时，开始安装。每个支柱上各安排3人，把握横梁两端方向及横梁孔与钢柱孔对位。对位时，通过晃绳拉横梁，使钢柱对准钢柱的安装孔。先将横梁的一侧与钢柱连接好，另一侧的横梁与钢柱通过螺栓临时连接，再平稳将横梁放下。当横梁于临时横担紧密接触后，松吊索，摘吊钩，然后紧临时固定一端的螺栓，地面上辅助人员配合调整钢柱，将钢柱调整好，并调平横梁。 横梁吊装示意图如图5-4,图5-5。

图5-4

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图5-5

(4)技术标准：

a.横梁组装时，依据硬横跨统计表，将跨距及编号相同的一组横梁进行连接，并保证所有梁段的铭牌在同一侧面，且字体方向一致。组装时各部螺栓要对角循环紧固，中梁有上下方向性，不得装反。

b.横梁组装应顺直，梁段间连接螺栓在横梁内侧应由横梁的中梁穿向两端边梁，横梁外侧应由横梁的两端边梁穿向中梁。

c.硬横跨钢柱的弦杆按照要求安装高度误差为10mm。

d.吊装每组横梁前，要复测梁长与实际跨距是否一致，做好标识，并在吊点焊接，防止钢丝绳滑溜的卡子，同时标识两卡子中心点，以便在吊装时与钢丝绳中心对照。

e.硬横梁安装应呈水平状态，其梁底距最高轨面的距离应符合设计规定，允许误差0～100mm。

(5)注意事项 1. 质量注意事项

〈1〉 横梁组装时，严格按照设计力距紧固。

〈2〉 在吊装前，要对梁的长度进行复测，确保误差在规定的范围内方可吊装。 〈3〉 安装的临时横担稳固，确保在承载横梁时不滑移。 〈4〉 超过35米的硬横梁吊装必须采用辅助梁进行吊装。

〈5〉 在吊点，必须垫上橡胶带，以防止钢丝绳磨损硬横梁渡锌层。

〈6〉 正确打好钢丝绳，使吊好横梁吊钩放下时容易松开，安装的吊索与横梁中心线夹角一般为45度。

2.安全注意事项

〈1〉吊装过程中，要严格服从吊装负责人的统一指挥。

〈2〉所有人员严禁在吊车起重臂或吊起的重物下面停留或行走。

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〈3〉进入吊装现场，必须戴安全帽，高空作业必须系好安全带。 〈4〉钢丝绳如有扭结、变形、断丝、锈蚀等异常现象，杜绝使用。

〈5〉钢丝绳编结部分的长度不得小于钢丝绳直径的15倍，且不得小于30mm ，用卡子连接绳套时，卡子不得少于3个。

〈6〉严禁在雷雨大风和大雾天气吊装作业。

上面方案在具体应用中，不仅能保证架设硬横跨的质量，而且能保证复线车站内作业的安全，还可节省作业时间，保证进度。所以通过优化方案来提高效率是最有效的途径。

5.2 既有电气化线路车站由软横跨改造为硬横跨的安装技术

下面来介绍在既有电气化铁路提速改造中的一项关键技术—将车站软横跨改为硬横跨。叙述如何在保证正常运输的情况下安装硬横跨。 5.2.1 概况

铁路是我国国民经济的大动脉,发展高速电气化铁路已是必然。我国前期的电气化铁路主要是时速为120km的电气化线路,总里程已达16200km,电气化率为27%,承担运量占铁路总运量的45%。

京秦线京狼段铁路是1985年建成、最高时速设计为120km的电气化线路。京秦提速改造工程作为国家九五期间的重点工程于2001年正式开工,经过本次提速改造后时速将达到200km。这种既有电气化提速改造工程,具有技术新、科技含量高、施工难度大等特点,代表着我国铁路电气化未来发展的趋势。

要提高列车运行速度,必须改善弓网关系、提高接触网的稳定性和弹性的均匀性,既有电气化铁路提速改造的一个重要技改方案是将车站的软横跨改为硬横跨,以提高接触网的稳定性,这也是整个工程一项关键技术和施工的难点。

既有电气化接触网改造的特点是:根据铁路运营线的运行时间表,在每天有限的施工天窗时间内,在接触网停电、线路封锁的条件下进行接触网施工,按计划逐步将新设备替代旧设备,每当天窗时间结束即恢复线路开通运行。这样,在工程的合同工期内,开始是新、旧设备同时使用,然后过渡到旧设备逐渐被新设备所代替,最终全部使用新设备,达到设计要求的运行目标。 5.2.2 基本思路和施工技术

既有电气化线路由于上有接触网和附加导线,下有支柱等设备构件,且网上有27.5kv的高压电,因此支承硬横梁的钢柱和硬横梁的安装,不但在空间和作业范围受到限制,而且还受高压电的影响。此外还因整体硬横梁的自重、长度限制着吊车的旋转角

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度范围,梁体在吊起时的位置自然也受限制。因此,要先将梁体顺线路方向置于平板车上或地面上,吊车将其吊起从股道间的接触网穿过并超过接触网高度后,再将梁体旋转成与线路垂直的方向,有时还要运行一段距离,方能安放到设计钢柱位置上。所以如何确保带着载重的吊车行走时的安全稳定是吊车操作最关键的问题,决不能产生任何闪失。一旦产生失误将导致吊车倾覆,硬横梁下坠压跨整个车站的接触网导致整个电气化铁路的运行中断,其后果不堪设想。为了确保安装的顺利进行,必须制订稳妥可靠的技术方案。

1.安装前的准备工作

(1)通过现场测量掌握既有接触网及附加导线或悬吊物对硬横跨的安全距离及其对硬横梁安装的影响。

(2)调查测量新建硬横梁的跨度s、硬横跨与相邻既有软横跨的距离X1、X2,该两组软横跨的实际距离L1、硬横跨临近软横跨一侧两组软横跨间的距离L2(见图5-6)。

图5-6 硬衡梁安装位置示意图

(3)预配硬横梁,保证挠度在设计值范围内。

(4)排除既有接触网、附加悬挂对架立硬横跨钢柱及吊装硬横梁的影响包括: ①改变接触网的终锚位置;

②提高架空地线、保护线、供电线、正馈线等附加导线的高度; ③改变拉线位置。

(5)根据硬横梁长度Ｓ和现场测量其它参数的结果,制定硬横梁的起吊位置和吊装方案:

a.当S≤L1、S2≤X1、S2≤X2时,车组无需移动,可一次性把硬横梁安装好。 b.当S≤L1、S2>X1时,车组需移动S2-X1的距离,方可将硬横梁安装到位。 c.当S>L1、S≤L2时,可将硬横梁从既有软横跨2和软横跨3之间吊起跨越既有软横跨2放到设定位置。或将既有软横跨2拆除,待新硬横跨安装好后将软横跨2上的所有悬挂移到新的硬横跨上。

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d.当S>L1、S>L2时,只能将既有软横跨2拆除,才能安装硬横梁。再将软横跨2上的所有悬挂移到新的硬横跨上。

上述c.d两种情况所需的天窗时间较长。

(6)根据硬横梁的重量确定吊车的操作要求及操作程序。 (7)向铁路局申报安装施工计划。 (8)检查安装用吊车等机械设备的性能。 2.架立硬横梁钢柱

(1)按路局批复的施工计划申请停电,按接触网停电施工作业程序做好接触网施工区段接地工作及验电工作,确认网上无电后方可通知进行施工。

(2)立钢柱,钢柱整正达标:中心直立,允许偏差为钢柱高度的5‰。 3.吊装硬横梁

(1)确认架立的钢柱已整正达标。 (2)确认网上无电。

(3)将硬横梁顺线路方向吊起,待其超过接触网高度后将其转成垂直线路方向。缓缓平稳移动车组到达所架设的钢柱位置,将硬横梁放置于钢柱上,调整好尺寸后将其固定在钢柱上。

4.参数采集

(1)硬横跨与带电设备的电气安全距离,最小处≦500mm。

(2)无负载时硬横梁的上挠度(即上拱度)应为其跨度的2‰,最大负载时不得出现下挠度。

当达到上述两个条件后,方可申请送电开通线路。

由于既有电气化线路通常都处于运营状态,若要将新设备一次性取代旧设备必将使整个线路的运输因电力牵引方式停止而中断相当长的时间,这对运输任务繁忙的线路来说,显然是不能接受的。这里所述的技术其特点是,在既有接触网维修天窗时间内有计划地进行旧设备的逐步更换,将新的硬横跨取代既有的软横跨,明确规定了施工程序、操作方案、安装方法和检查要求,使施工达到规范化和标准化。它是在京秦线这条既有电气化线路提速改造中经多次试验和实践总结出来的,它确保了营业线路的正常运行,也保证了工程按期完成,使新的先进的设备按期投入运营,更好地为铁路运输服务。

5.3 格构式硬横梁上吊柱的通用型安装方式

在准高速及高速电气化铁道中，采用的硬横梁结构型式随所在线路的气象条件、悬挂方式、跨度等情况的不同而异。一般情况下，跨度较小时，采用实腹式结构，跨度较

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大时，采用格构式结构。从受力性能和经济指标综合比较，格构式结构均具有较大优势。但由于线路情况千变万化，吊柱有可能位于硬横梁上的任意位置。而吊柱在硬横梁上的安装方式对硬横跨的设计有较大影响。 5.3.1 硬横梁吊柱安装方式

吊柱在硬横梁上的安装方式主要有2种，一是全断面安装，即通过连接件抱在横梁断面上；一是在下弦杆上安装。这2种吊柱安装方式如图5-7所示。

图5-7 吊柱安装方式

当横梁为实腹结构或断面高度较小时，一般采用全断面安装。当横梁为格构式结构时，上述2种安装方式均可采用。图5-8为韩国电气化铁道中硬横梁吊柱的安装方式。韩国的硬横跨采用 H 型钢格构式硬横梁，吊柱采用全断面安装方式，为减小对横梁产生的次应力，吊柱两侧均设拉杆支撑。图5-9为意大利电气化铁道中硬横梁吊柱的安装方式，意大利采用角钢格构式硬横梁，将吊柱通过 U 螺栓在下弦杆上安装。

图5-8韩国高速铁路吊柱安装方式 图5-9意大利铁路吊柱安装方式

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上述2种安装方式的不同在于，采用全断面安装方式时吊柱的荷载传递给上下弦杆，而采用下弦杆安装时吊柱的荷载仅传递给下弦杆。 5.3.2 吊柱安装方式与硬横跨的设计

为了做到经济适用的设计原则，需要对硬横跨进行设计优化。一般从以下方面进行优化：一是硬横梁结构型式采用刚性连接，刚性连接硬横梁内力分布均匀，所需梁柱断面相对较小，稳定性相对较好，比较经济。二是将吊柱安装于下弦杆上，通过减小上弦杆规格使横梁重量降低。

在格构式硬横梁上，吊柱安装最理想的情况应该是吊柱的柱脚安装于横梁的节点处，使横梁仅受节点荷载，不受非节点荷载。但由于节间长度及吊柱在横梁上的安装位置均不是定值，导致安装位置处于节间上，此时横梁主杆除了受整个结构内力引起的主应力外，还受到吊柱柱脚荷载引起的次应 力。根据设计经验，该次应力往往比主应力大很多， 对硬横梁的设计起控制作用。吊柱柱脚间距越小， 次应力越大，因此为了尽量减小横梁主杆规格，吊柱柱脚间距或吊柱在横梁上的固定点的间距不宜过小。

硬横跨工作时横梁大部分上弦杆受压应力作用，由压杆稳定控制设计；而大部分下弦杆受拉应力作用，由拉杆强度控制设计。全断面安装吊柱时， 横梁上下弦杆均有次应力作用，均需选择较大规格；在下弦杆安装时，仅下弦杆选择较大规格，由此可减少横梁重量。

以郑徐线为例，将下弦杆安装与全断面安装相 比，前者的20m跨度横梁可减少重量约290kg，40m横梁可减少约490kg若按每组减少300 kg计，全线800组硬横梁可节约钢材240t。经济效益比较显著。 5.3.3 吊柱在横梁上的安装调整范围分析

现结合郑徐线硬横梁的设计尺寸按柱脚分离式吊柱分析其在横梁上的安装调整范围，如图 5-10所示。

2根斜腹杆相交的节点处，影响范围（图中阴影部分）a最大值为274mm，考虑制造误差及腹杆的规格变化，取为300mm，即该300mm范围内无法设固定杆。

仅有竖杆的节点处，影响范围a为竖杆的宽度，梁段连接处有根竖杆时，a约为100 mm。

2根斜腹杆与1根或2根竖杆相交的节点处， 加工时为焊接方便，斜腹杆的间距较大，故其影响范围比没有竖杆时大，在此按400mm考虑；主角钢拼接板的影响范围为250mm；吊柱安装用固定杆的宽度80mm也影响调节。

综合以上数据，横梁节点的最大影响范围可按400mm考虑，即当节点干扰时固定杆

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