宝兰客专社棠渭河特大桥无缝线路设置研究

摘 要 宝兰客专社棠渭河特大桥为满足防洪要求，在第一次跨渭河处采用大跨度连续梁结构。由于该桥桥址处地震烈度高，加之高速铁路列车要求的平稳性和安全程度高，因此，无缝线路的设置和检算的重要性也就非常突出，需针对不同情况采用合理的参数确定适用的无缝线路设置形式。

关键词 宝兰客专；大跨桥；无缝线路；研究

中图分类号：U213.9 文献标识码：A

An Analysis on the Setting of Continuous Welded Rail of Bao-Lan Passenger Dedicated Line Shetang Wei River Grand Bridge

Yang Yongzhong1

Abstract To meet the requirements of flood control， Bao-Lan Passenger Dedicated Line Shetang Wei River Grand Bridge used large-span continuous beam structure when it comes across the Wei River for the first time. Due to the high intensity of earthquake in its location， combined with stability and safety demands hi-speed train requires， the setting and calculation of continuous welded rail is very important， and according to different conditions， requires reasonable parameters to determine feasible setting form of continuous welded rail.

Keywords Bao-Lan Passenger Dedicated Line； Grand-span Bridge； continuous welded rail； research

1 研究工点概况

本段桥梁位于半径为8000m曲线上，线路纵坡为1‰，采用CRTS I型双块式无砟轨道。

2 工点无缝线路检算分析

2.1 检算参数的确定

根据文献[3]要求，无缝线路“应根据线路、运营、气候条件及轨道类型等因素进行轨道强度、稳定性、断缝安全性等检算。根据该桥的条件，拟定无缝线路的检算参数为：

（2）无砟轨道混凝土梁年温差为30℃。

（4）无砟轨道系统：双块式无砟轨道系统。

（5）钢轨：采用U71Mn（G）型钢轨。

（6）扣件系统：WJ-8B型扣件，扣件节点间距0.65m。

（7）线路纵向阻力：

扣件阻力参数按双线性计算，采用WJ-8型扣件系统参数：根据《客运专线扣件系统主要技术说明》中WJ-

7、WJ-8型扣件的线路纵向阻力规定：

一般地段，每组扣件钢轨纵向阻力大于9 kN；

小阻力地段，每组扣件钢轨纵向阻力约为4 kN。

铺设常阻力扣件时：

轨面无载时，纵向阻力取13.8 kN/m/轨；

轨面有载时，纵向阻力取27.6kN/m/轨。

铺设小阻力扣件时：

轨面无载时，纵向阻力取6.1kN/m/轨；

轨面有载时，纵向阻力取9.6kN/m/轨。

（8）荷载

荷载采用ZK标准活载。

（10）温度应力、动弯应力计算参数

钢轨容许应力[σ]/1.3=457/1.3≈351.5Mpa；

扣件节点间距为a=650mm；

钢轨钢的线膨胀系数α=11.8×10-6/℃；

钢轨横断面面积F=77.45cm2；

当钢轨垂直磨耗3mm时，钢轨截面参数为：钢轨对水平轴线的惯性矩I=3069cm4； 钢轨上部断面系数Wj=318cm3 ；

钢轨下部断面系数Wd=385cm3；

横向水平力系数取f =1.45；

钢轨支点刚度D=35kN/mm；

速度系数α=1.0；

偏载系数β=0.002△h。

2.2 桥梁支座和孔跨的布置

桥梁支座布置及孔跨形式见图1。

图1 社棠渭河特大桥支座及孔跨布置示意图

墩台顶纵向水平线刚度及支座布置方式见表1。

表1 墩台顶纵向水平线刚度及支座布置方式

墩 台 线 刚 度 表 表1

桥墩编号 支座类型 固定支座编号 墩台纵向线刚度（kN/m） 梁跨型式 备注

0#桥台 活动 1150000

72m连续梁边跨

1# 活动 651300

120m连续梁主跨

120m连续梁主跨

3# 活动 1340000

72m连续梁边跨

4# 活动-活动 705700

40m连续梁边跨

5# 固定 2# 748400

64m连续梁主跨

6# 活动 362200

64m连续梁主跨

7# 活动 436500

40m连续梁边跨

8# 活动-固定 3# 133600

32m简支梁

9# 活动-固定 4# 61500

32m简支梁

10# 活动-固定 5# 58600

32m简支梁

11# 活动-固定 6# 58600

32m简支梁

12# 活动-固定 7# 58800

32m简支梁

13# 活动-固定 8# 61500

32m简支梁

14# 活动-固定 9# 61500

32m简支梁

15# 活动-固定 10# 61500

32m简支梁

16# 活动-固定 11# 61500

32m简支梁

17# 活动 61500

32m简支梁

2.3 无缝线路设计的检算

2.3.1温度应力 的计算

温度压应力 =

=2.48×39.2=97.2Mpa。

温度拉应力 =

=2.48×44.2=109.6Mpa。

2.3.2钢轨动弯应力的计算

采用连续支承弹性基础梁的计算方法，按照ZK标准活载进行计算。

钢轨基础弹性模量u=D/a。

刚比系数 k= 。

。

。

轨底边缘动应力的计算公式：

。

轨头边缘动应力的计算公式：

。

轨头、轨底边缘荷载应力最大值 、 计算：轨头压应力 。轨底拉应力 。

2.4钢轨扣件采用方案

2.4.1采用常阻力扣件

（1）附加伸缩力计算

钢轨附加伸缩力如图2。

图2 全桥常阻力扣件钢轨附加伸缩力图

由图2可见，最大伸缩附加拉（压）力859.48kN（111.0Mpa），出现在连续梁端0#桥台处。

（2）制动力计算

钢轨制动力如图3。

图3 连续梁常阻力扣件钢轨制动力图

从图3可以看出，梁端0#桥台处：最大制动压力为376.87 kN（48.66MPa），最大制动拉力为295.55kN（38.16MPa）。

（3）挠曲力计算

钢轨挠曲力如图4。

图4 连续梁常阻力扣件钢轨挠曲力图

从图4可以看出，梁端0#桥台处：

由此计算得出梁端0#桥台处钢轨最大拉压应力：

由于钢轨最大压、拉应力均超过允许值，不能满足无缝线路设置要求，因此采用常阻力扣件不可行。

2.4.2采用小阻力扣件

（1）附加伸缩力计算

钢轨附加伸缩力如图5。

图5 连续梁小阻阻力扣件钢轨附加伸缩力图

由图5可见，最大伸缩附加拉（压）力473.012kN（61.07Mpa），出现在连续梁端0#桥台处。

（2）制动力计算

钢轨制动力如图6。

图6 连续梁小阻力扣件钢轨制动图

（3）挠曲力计算

钢轨挠曲力如图7。

图7 连续梁小阻力扣件钢轨挠曲力图

由此计算得出梁端0#桥台处钢轨最大拉压应力：

钢轨允许应力[σ] =351.5Mpa，可以满足桥上无缝线路设置要求。

（4）断缝检算

断缝检算满足规范要求。

（5）钢轨断轨时伸缩区长度

因伸缩区长度小于连续梁总长，所以断轨力按伸缩区长度计算：

由此得出连续梁固定墩断轨力为1335kN/轨，满足桥梁墩台纵向力检算条件。

通过以上检算得出，采用小阻力扣件，满足无缝线路的设置要求。

3 结论

通过对宝兰客专社棠渭河特大桥第一跨渭河处，大跨连续梁无缝线路设置方案的分析、检算得出，在高地震烈度区大跨度曲线连续梁地段，根据支座布置形式，在拟定的计算参数下，采用无砟轨道、小阻力扣件，能够满足无缝线路的设置要求，无缝线路的强度和稳定性均满足现行规范要求，可以保证高速列车的运营安全。