京九线孙口黄河特大桥无缝线路优化设计

摘要：针对京九线孙口黄河特大桥钢轨伸缩调节器布置方式，提出了设计优化方案。

关键词：桥上无缝线路钢轨伸缩调节器 无缝线路设计

中图分类号： S611 文献标识码： A

1引言

京九线孙口黄河特大桥为双线铁路桥，位于山东省梁山县和河南省台前县交界处的黄河上，里程：K490+730.06(中心里程)，全长：6685.10m。桥跨组成为：北京方台＋正桥分南边孔桥（长度1013.64m，31-32m预应力混凝土梁桥）、北边孔桥（长度913.95m，20-40m预应力混凝土梁桥）、正桥钢梁桥（长度1735.20m，4联4-108m连续栓焊钢桁梁），正桥总长度为3562.79m＋九龙方台。固定支座设置：北边孔在北京方，南边孔在九龙方。线路位于直线、平坡地段。桥上既有轨道结构为：上行线4联4-108m钢桁梁上共铺设4组12.5 m木枕单向钢轨伸缩调节器；正桥九龙方钢梁外混凝土梁上铺设1组22m混凝土枕双向钢轨伸缩调节器。

图1 既有上行线九龙端双向钢轨伸缩调节器位置示意图

2002年孙口黄河特大桥无缝线路改造时，设计将上行线钢桁梁九龙端相邻混凝土桥上设置了一组为双向钢轨伸缩调节器，双向钢轨伸缩调节器在混凝土桥上的布置如图1所示，这种布置方式为当时铁路运输的平顺性提供了基本条件。

但随着京九线列车速度的提高和运量的增加，有砟轨道双向钢轨伸缩调节器的劣势逐渐显现出来，现场调查病害主要体现在：调节器范围的轨枕易空吊；由于采用双向尖轨的结构，调节器范围轨向保持较难，养护维修量大，轨检车通过时易扣分；轨撑与基本轨、尖轨不密贴，易引起动态轨距超限。除双向钢轨伸缩调节器采用双向尖轨、范围22m较长、混凝土枕重量不足等结构本身原因外，混凝土桥的有砟轨道道床与钢桁梁明桥面竖向刚度不同是造成双向调节器病害的另一主要原因。

2钢轨伸缩调节器的优化布置

根据九江桥、芜湖长江大桥、南京长江大桥无缝线路的设计和使用经验，为消除上述病害，设计将这组双向钢轨伸缩调节器拆除，取代之在钢桁梁九龙方的梁端增设一组明桥面用单向钢轨伸缩调节器。

由于孙口黄河特大桥既有双向钢轨调节器位置靠近钢桁梁的端横梁，而新增的单向钢轨伸缩调节器虽在钢桁梁内，但距端横梁仅2m，且采用K型扣件全松布置。因此，无缝线路与钢桁梁或与混凝土梁在纵向上的相互作用与既有双向钢轨伸缩调节器的情况几乎相同；取消双向钢轨伸缩调节器后该范围采用与混凝土梁上的相同轨道结构，且钢桁梁内增设的调节器横向采用枕端木撑加固，在横向上更具有稳定性。由新增单向钢轨伸缩调节器，轨下基础为木枕和钢梁，且采用了与九江桥相同的调节器产品，因此调节器范围轨道平顺性满足客车速度120km/h、货车速度90km/h的运输条件。

3设计锁定轨温

3.1 桥上无缝线路设计锁定轨温范围为：27±5℃，最大温升幅度39℃，最大温降幅度51℃。

3.2锁定轨温检算

3.2.1检算参数

最高轨温Tmax=61℃，最低轨温Tmin=-19℃，允许温升[ΔTu]=50.9℃，允许温降[ΔTd]=93.1℃。设计锁定轨温范围：27±5℃。

3.2.2校验结果

最大温升ΔTum=39.0 ℃ ≤ [ΔTu]富余：11.9℃

最大温降ΔTdm=51.0 ℃ ≤ [ΔTd]富余：42.1℃

校验结果：合格！

风险程度：安全/具有充裕储备量，可采用。

综合评价：无缝线路锁定轨温合理，轨温范围均安全。风险程度安全，具有充裕储备量，可采用。

设计锁定轨温范围分布如图2所示。

图2 设计锁定轨温范围分布图

3.3断缝检算

3.3.1计算参数

钢轨类型：60kg/m，钢轨温降Td=51℃，有砟轨道，断缝允许值[λ]=8cm，线路阻力区段如图3.2-4所示。

3.3.2计算结果

左侧断缝λ1＝3.82cm，右侧断缝λ2=3.82cm。

断缝λ=λ1+λ2

=7.65cm ≤ [λ]合格

4扣件布置方式

正桥钢桁梁范围（除调节器范围外）均采用K型可调轨距分开式扣件，所有K型扣件的扭矩均为120～140 N.m。其中，钢桁梁纵梁断开所在节间K型扣件按“1-5-1”（1紧5松1紧）布置；调节器尖轨尖端至端横梁中心间K型扣件采用“全松”布置；其余范围K型扣件采用1-1-1（1紧1松1紧）布置。K型扣件的松、紧方式如图3所示。

图3 K型扣件图

南、北边孔桥混凝土桥上，桥台胸墙以内采用“石龙桥”小阻力扣件，配置不锈钢复合胶垫，扣件扭力矩为70～90N.m。拆除双向钢轨伸缩调节器的22m范围采用Ⅱ型桥枕和“石龙桥”小阻力扣件。

南北边孔桥桥台胸墙以外过渡段高路堤上采用Ⅱ型弹条，橡胶垫板，扣件扭力矩采用120～150 N.m。

5护轨

桥上应设置护轨，且应符合《铁路桥梁铺设护轨暂行规定》（铁运[2007] 243号）。正桥南、北边孔有砟桥护轨为50kg/m钢轨，护轨与基本轨头部间净距500mm；正桥钢桁梁护轨为60kg/m钢轨，护轨与基本轨头部间净距除单向调节器范围外均为220mm； 调节器范围内的护轨净距为380mm，二者均匀过渡。钢桁梁桥北京方梁端调节器、九龙方梁端调节器基本轨始端处至端横梁之间，60kg/m护轨与基本轨净距为从380mm过渡到500mm，在采用异型伸缩接头与混凝土梁上50kg/m护轨（净距500mm）连接。

6 钢桁梁桥上无缝线路钢轨纵向力

6.1 钢桁梁上钢轨防爬能力

根据轨条布置，一联钢桁梁上钢轨纵向阻力按如下计算：

=14.3 kN/m/轨

钢轨纵向阻力值远超过Ⅱ型枕和弹条Ⅱ型扣件的阻力（8.8kN/m/轨），因此，钢桁梁上无缝线路具有足够的防爬能力。

6.2 钢桁梁无缝线路纵向力

由于每联钢桁梁梁端均设置了钢轨伸缩调节器，该联长钢轨通过扣件、与钢桁梁在纵向上自成力学平衡体系，因此，除列车制动力外，钢桁梁固定墩不承受长钢轨纵向力作用，但长钢轨存在温度力。由于钢桁梁两端设置钢轨伸缩调节器，长钢轨与钢桁梁纵梁几乎同步伸缩，因此，钢桁梁长钢轨温度力常年处于较低值。

计算结果：一联钢桁梁内离开端横梁30m的大分部范围内，长钢轨每天温度力值为96kN。

7孙口黄河特大桥无缝线路养护维修注意事项

7.1 桥上无缝线路应保证设备状态良好，扣件及调节器的配件完整无缺。

7.2 做好扣件养护。

7.3 伸缩调节器养护维修

7.3.1钢轨伸缩调节器的基本轨与尖轨的伸缩方式是，基本轨伸缩，尖轨锁定，养护维修作业应保证伸缩调节器的正常工作。

7.3.2在养护维修中应防止调节器异常伸缩及尖轨纵向位移，以免引起调节器轨距变化。

7.3.3尖轨尖端至1100mm范围内，尖轨与基本轨密贴，其余在尖轨轨头非工作边的刨切范围内不得大于0.5mm的间隙。发现不符合上述要求，使用轨距调整片进行调整。

7.3.4保持扣件紧固，调节器的尖轨和基本轨轨撑的螺栓扭矩分别为150N.m～180N.m和120N.m～150N.m，护轨伸缩接头螺母扭矩为80N.m～120N.m。

7.3.5伸缩调节器铺设后，应立即做好伸缩观测标记。巡守工每日在最低及最高轨温时测量伸缩调节器的伸缩量及气温、轨温，高温和低温季节还应定期测量梁的位移量，做好记录。观测结果发现异常，应及时查明原因，进行调整。

参考文献：

[1]中华人民共和国铁道部.TB 10082-2005铁路轨道设计规范.北京：中国铁道出版社，2008

[2]无缝线路研究与应用.北京：中国铁道出版社，2004

[3]中华人民共和国铁道部.铁运[2006]146号文 铁路线路修理规则.北京：中国铁道出版社，2006