中国与欧洲桥上无缝线路设计理念的差异

中国与欧洲桥上无缝线路设计理念的差异

2006年第1期

铁　道　建　筑RailwayEngineering

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文章编号:100321995(2006)0120073203

中国与欧洲桥上无缝线路设计理念的差异

卢耀荣

(铁道科学研究院,北京100081)

摘要:文章通过对扣件阻力的采用值、设计等问题的分析,。关键词:扣件阻力　断缝检算　+中图分类号:U213191:A　　中,数次与法国SYBOGL等工程公司就有关无缝线路设计问题进行交流和探讨,深感我国铁路与法、德等欧洲铁路在桥上无缝线路设计理念方面存在差异。主要体现在对《京沪高速铁路设计暂规》(铁建设〔2004〕157号)(以下简称设计暂规)部分规定的不同看法上。法国SYSTRA公司和德国BOGL公司对设计暂规中桥上无缝线路的设计原则及设计参数,提出以下4点不同意见:①不同意设计暂规规定桥上无缝线路的扣件阻力采用7～8kNΠm 轨,要求增大至12kNΠm 轨;②不同意设计暂规规定历年(近30年内)钢轨折断检算断缝采用10cm,要求减小至7cm;③为减小桥梁墩台受力,设计暂规允许将双向钢轨伸缩调节器设置在混凝土连续梁的中跨跨中,法国SYSTRA公司不同意;④主张在设计暂规中纳入DS899Π59《铁路新干线上桥梁的特殊规程》关于限制梁轨相对位移量的规定:轨道与梁体之间或轨道与路基之间,由牵引或制动引起的相对位移≯4mm。对此作者提出自己的看法。

扣件阻力的大小关系墩台、轨道受力的大小和冬

季钢轨折断的断缝大小。扣件阻力减小显然对减小墩台和轨道受力有明显作用,只是钢轨折断的断缝将增大,但运营实践和试验证明,设计暂规规定的检算断缝值能够保证安全,因此就我国铁路客运专线而言,设计暂规规定的扣件阻力值还是合理的。

2　关于在历年最低轨温下钢轨折断的断缝检算

211　运营实践中的轨缝安全值

由于钢轨探伤和重伤钢轨焊接接头原位复焊技术的发展,桥上发生钢轨折断的机率很小,恰巧在出现近30年最低轨温时发生钢轨折断的机率更小。我国在

总长>200m的桥梁上铺无缝线路已有500余座,桥上发生钢轨折断仅2次。折断时轨温分别为-1215℃和4℃,远高于历年最低轨温,断缝大小分别为5116cm和2107cm,远小于检算断缝10cm。所以运营实践

说明,用无缝线路设计锁定轨温上限tm至历年(近30年)最低轨温tmin的变化幅度Δtd检算断缝时,其轨温取值已包含很大的安全储备量。212　试验测试中轨缝的安全值

1　关于扣件阻力的采用值

由于法、德铁路桥梁大量采用空心桥墩,墩台的纵向刚度很大,在DS899Π59《铁路新干线上桥梁的特殊规程》中规定跨度30m梁的纵向刚度≥1000kNΠcm,而我国客运专线上大量采用实体钢筋混凝土桥墩,设计暂规规定,跨度32m和40m梁的墩台顶纵向水平刚度分别为400kNΠcm和700kNΠcm。如果将扣件阻力由7～8kNΠm 轨,增大至12kNΠm 轨,则无缝线路作用于墩台上的纵向力约增大40%,因而设计暂规规定的墩台顶纵向水平刚度应增大,即墩台截面相应增大,桥墩配筋率增加、且墩台基础还应加固,因而桥梁工程投资增加。

铁道科学研究院曾在环形试验线进行2次列车通过钢轨断缝的试验。试验时断缝由110cm逐渐扩大至1318cm,并测定了钢轨折断后决定行车安全的6项轨道参数:顺车轨和迎车轨的下挠度、顺车轨所受横向水平力、迎车轨所受垂向力、顺车轨的弹性挤开量以及迎车轨的倾覆等。其中决定行车安全的关健因素是顺车轨的弹性挤开量,根据轮缘角的大小,将弹性挤开量的安全限值定为4mm。试验中发现,断缝在1318cm范围以内,随着断缝扩大因顺车轨悬出轨枕的长度减小,其下挠度并不增大,有时反而减小,弹性挤开量也并不增大,最大弹性挤开量为312mm。根据试验结果,我国铁路将无碴桥上钢轨折断的检算断缝定为10

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　　　　74铁　道　建　筑January,2006

cm,试验和长期运营实践证明,此项设计参数的规定

安全合理。

3　关于钢轨伸缩调节器在桥梁上的设计位置

由于钢和混凝土的材料导热系数差异很大,钢为4142351×10JΠ℃ m d,混凝土为7137251×10JΠ℃ m d,又由于混凝土梁比钢梁的截面积大得多,因而环

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境温度变化中,混凝土梁比钢梁的伸缩位移量要小得多。根据测定,一昼夜温度的变化中,济南黄河大桥温度跨度232m钢桁梁的伸缩量达到2114～3219mm龙大桥温度跨度112m～312mm。量相差显著,同。,为补偿钢梁,应在梁端设置钢轨伸缩调节器;而联长不太长的混凝土连续梁桥因梁端位移量很小,并无必要在梁端设置钢轨伸缩调节器补偿钢轨的位移量,设置调节器是为了减小作用于墩台上的无缝线路纵向力。依据墩台受力检算,能不设钢轨伸缩调节器尽可能不设,为使混凝土连续梁的固定墩受力减小,在中跨跨中设置双向钢轨伸缩调节器,可使双向调节器两端的长轨条伸缩位移方向相反,作用于墩台上的无缝线路伸缩纵向力相互抵消,近似为零。只有当混凝土连续梁的联长很长或条件困难的情况才在梁的两端分别设置双向钢轨伸缩调节器。

在我国铁路桥梁上,已铺钢轨伸缩调节器的数量远比法国铁路多,有一定使用经验。在小南海、枝城、武汉、南京、九江长江大桥,洛阳、长东、孙口、济南黄河大桥等钢桁梁的梁端和联长8ⅹ80m钱塘江二桥混凝土连续梁的梁端铺设了钢轨伸缩调节器

,在广深线石龙大桥(见图1

)、秦沈客运专线跨兴阎公路大桥和跨阜锦公路大桥的混凝土连续梁的中跨跨中铺有双向钢轨伸缩调节器,不同梁型采取不同布置方式均获得良好效果。即使不在梁端而在中跨跨中设置钢轨伸缩调节器,并未出现法国SYSTRA公司所顾忌的梁端因梁位移而带动钢轨位移。试验测得钢轨应力也在允许范围以内,桥上无缝线路的状态一直保持良好,因此在连续梁的中跨跨中设置伸缩器也是可行的。

图2　牵引情况下无缝线路纵向力和梁、轨位移量计算图

图1　石龙大桥上的双向钢轨伸缩调节器图

4　关于限制梁轨相对位移量的规定

在设计暂规中,除规定墩台顶纵向水平刚度和线

路扣件阻力外,还要规定梁轨相对位移量的限制值,其必要性值得商榷,理由如下:

1)如果限制梁轨相对位移量是为了减少道床扰动,避免道床横向阻力降低,防止胀轨跑道,那么无碴

轨道不存在道床扰动和道床横向阻力降低,不应对梁轨相对位移量作限制,且量值与有碴轨道规定应不同。车辆在桥上制动是偶然的,所产生的梁轨位移不足以对线路的养护维修构成影响,而列车牵引所产生的梁轨相对位移的量值很小,据铁道科学研究院在九江长江大桥的引桥无碴轨道上和石龙大桥有碴轨道上实测梁轨相对位移量,分别为0122～2100mm和

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文章编号:100321995(2006)0120075203

虚拟导线法计算线路中线坐标

王化光

(西南交通大学峨眉校区,四川)

摘要:根据线路中线测设的要求,,并给出了线路中线统一

坐标计算的CASIO24800p程序。关键词:虚拟导线　中线测设　中图分类号:U212124　线路中线坐标无需计算坐标转换参数,计算过程规律

0　前言

在铁路施工测量中,线路中线测设是一项经常性的重要工作。传统的线路中线测设方法有偏角法、切线支距法等,其共同点是计算和测设均基于局部坐标系(一般采用切线坐标系),所以有很大的局限性。随着全站仪的普及应用,极坐标法在线路中线测设中得到广泛应用。该方法需要计算线路中线在线路控制测

),一旦量坐标系中的统一坐标(以下简称“统一坐标”坐标计算完成,外业测设时就无需考虑曲线类型、曲线长度及曲线个数等因素,而只需根据地形、施工和通视等条件,选择合适的控制点设站进行线路中线测设。由于极坐标法设站灵活、外业计算简单,所以已成为一种通用的线路中线测设方法。

线路中线统一坐标的计算是极坐标法测设线路中线的基础。文献中常用的方法是将线路中线的独立坐

标通过坐标转换(平移、旋转)得到线路中线的统一坐标。该方法在计算时由于每个曲线元有不同的坐标转换参数,使得计算繁琐且容易出错;而虚拟导线法计算0135～0180mm,对养护维修也无影响。限制梁轨相对

性强,易于编程进行线路中线统一坐标的批量计算。

1　虚拟导线法的计算原理

无论铁路、高等级公路,其线路中线均由直线、缓和曲线及圆曲线三种基本曲线元组合而成。线路中线上各点在不同的坐标系内会取得不同的坐标值,但是点与点之间的平面位置关系却始终保持不变。因此,

如果已知线路中线或切线上一些关键点(如ZD、JD等)的统一坐标,就可以利用中线点和它们之间不变的平面位置关系来计算线路中线的统一坐标。

事实上,线路平面上的某些关键点(如ZD、JD)的统一坐标是可知的,它们是线路定线对在现场测定或由图上定线时在图上直接确定的。借助于局部坐标系(通常是切线坐标系),易于计算这些关键点及线路中),利线点在局部系内的坐标值(以下简称“局部坐标”

用坐标反算可以确定线路中线点和关键点之间的位置

关系(角度、距离等),这些可称为虚拟观测值。

在关键点(如ZD)上设置虚拟测站,用相邻的关键

位移量是为了减少线路养护维修工作量的说法不成

立。

2)若墩台顶纵向水平刚度、线路扣件阻力、梁的几何尺寸和梁上行驶列车活载己知,由计算可求得牵引或制动引起的梁轨相对位移量,如图2所示。也就是说,墩台顶纵向水平刚度和线路扣件阻力一定,相应列车牵引或制动引起的梁轨相对位移量也一定。既然设计暂规已对墩台顶纵向水平刚度和线路扣件阻力的最小值作了明确规定,再在设计暂规中规定梁轨相对位移量的限制值,似乎多余。

5　结语

应当指出,上述设计理念的差异,并无先进与落后的区别,更无正确与错误之分,主要还是各自从实际情况出发,采取的技术方案及技术措施不同。只不过我国铁路采用的是“深淘滩,低作堰”,而法国、德国铁路采用的是“高筑堤,多修坝”。由此深切体会到,当前我国建设铁路客运专线,既要借鉴和吸取国外经验,也应充分发挥自己的创造性。

修回日期:2005-10-20

(责任审编　王　红)

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ir41.html