無軌道無縫線路車站過跨連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)形式研究

無軌道無縫線路車站過跨連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)形式研究

目前，中國(guó)正在大規(guī)模建設(shè)高速鐵路和客運(yùn)線路，主要采用無軌道結(jié)構(gòu)。為了節(jié)約用地、保證無砟軌道高平順性,在高速鐵路和客運(yùn)專線建設(shè)中大量采用“以橋代路”來避免出現(xiàn)過大的“工后沉降”,控制下部基礎(chǔ)變形對(duì)無砟軌道平順性的影響。大量的橋梁工程導(dǎo)致無縫道岔位于橋上不可避免。橋上底座縱連式無砟軌道無縫道岔將組成無縫道岔-無砟軌道-橋梁-墩臺(tái)這樣一個(gè)龐大的相互作用體系。對(duì)于這一系統(tǒng)中橋梁的梁跨布置、支座布置等都將影響這一系統(tǒng)的受力和變形。下面來說明滿足底座縱連式無砟軌道無縫道岔受力要求的橋梁結(jié)構(gòu)的選型。1站內(nèi)6股道的變化在車站大小里程咽喉區(qū),線路由正線2股道變?yōu)檎緝?nèi)6股道,形成了一個(gè)多股道變化的道岔群。如何選擇橋梁結(jié)構(gòu)滿足無縫道岔的布置,成為能否做好道岔區(qū)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控制因素。2直線上的過渡圖1為線路平面示意圖,由小里程向大里程依次是:(1)正線之間布置一條渡線;(2)正線接兩股到發(fā)線;(3)兩股到發(fā)線再接兩股到發(fā)線,近400m范圍布置了6組18號(hào)道岔。3道路橋結(jié)構(gòu)的控制配置3.1無縫道路塹的開口位置要求道岔宜設(shè)在連續(xù)梁上,且尖軌尖端及心軌跟端距離梁縫不小于30m。3.2屏障電纜槽采用整體橋面形式,橋面板上設(shè)置防護(hù)墻、人行道擋板或聲屏障,電纜槽設(shè)于人行道板下。無砟軌道線路中心到梁邊緣的距離不小于3.5m,為滿足道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)限界,道岔區(qū)a、b值范圍內(nèi)線路中心到梁邊緣的距離不小于4.2m。3.3梁體變形限制3.3.1垂直梁的開口整組道岔所在梁體的豎向撓度不宜大于梁體計(jì)算跨度的1/7000。3.3.2垂直折疊角梁端在ZK豎向靜活載作用下,梁端豎向折角不應(yīng)大于1‰。3.3.3梁體水平傾斜在列車橫向搖擺力、離心力、風(fēng)力和溫度力的作用下,梁體的水平撓度應(yīng)不大于梁體計(jì)算跨度的1/4000。3.3.4梁體扭曲變形在ZK荷載作用下,一個(gè)軌距寬度內(nèi)3.0m梁長(zhǎng)的扭曲變形應(yīng)滿足:t≤1.5mm。3.3.5梁體徐變上拱軌道鋪設(shè)后,梁的徐變上拱值不宜大于10mm。3.3.6梁縫中軌向上偏位移梁縫處鋼軌橫向相對(duì)位移應(yīng)小于1mm,豎向相對(duì)位移小于1mm。3.4梁體自擾頻率限制豎向自振頻率應(yīng)大于40m常用簡(jiǎn)支梁自振頻率。4分段式發(fā)線方案根據(jù)無縫道岔對(duì)梁縫位置要求及軌道變形對(duì)無縫道岔的影響,決定將渡線道岔區(qū)與到發(fā)線道岔區(qū)分別考慮,渡線道岔區(qū)采用7-32m連續(xù)梁,單箱單室,布置轉(zhuǎn)轍機(jī)處橋面板局部加寬。到發(fā)線4組道岔區(qū),其道岔型號(hào)和線間距限制了梁縫的位置,首先考慮正線接到發(fā)線采用4×32m整體變寬的道岔連續(xù)梁;到發(fā)線接到發(fā)線需要的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度為140m,比較4×35m連續(xù)梁和5×28m連續(xù)梁,決定采用5×28m的連續(xù)梁方案。橋梁孔跨布置平面如圖2所示。5×28m道岔區(qū)左端(4股道)橋面總寬20.93m,右端(6股道)橋面總寬35.53m,兩端橋面寬度差14.60m,寬度變化較大,如何減小橫向溫度跨度,使各股道滿足橫向變形要求,做了3種橫向布置方案:方案1:5×28m整幅橋方案如圖2所示。方案2:5×28m兩幅橋方案如圖3所示,兩幅橋間留10cm施工縫,則每幅橋小里程端寬度10.415m,大里程端寬度17.715m,兩端橋面寬度差7.30m。方案3:5×28m三幅橋方案如圖4所示,各幅橋間留10cm施工縫,邊幅橋小里程端寬度5.89m,大里程端寬度11.665m,兩端橋面寬度差5.775m;中幅橋小里程端寬度8.95m,大里程端寬度12.0m,兩端橋面寬度差3.05m。經(jīng)過論證采用了方案3。梁部橫斷面,如圖5、圖6所示。5橫向溫度長(zhǎng)度4×32m道岔連續(xù)梁為單箱多室,如果每個(gè)橋墩上設(shè)一個(gè)橫向固定支座,外側(cè)股道上橫向溫度跨度較大,在整體升降溫時(shí),溫度引起的變形超過1mm的限值。通過對(duì)橫向溫度跨度的計(jì)算,4×32m道岔連續(xù)梁每個(gè)橋墩上設(shè)兩個(gè)間距3.3m的橫向固定支座,滿足了每股道橫向相對(duì)溫度變形小于1mm的要求。5×28m道岔連續(xù)梁分3幅,橫橋向布置3個(gè)橫向固定支座,如圖7所示,橫向相對(duì)溫度變形檢算結(jié)果如表1所示。6無縫道岔-橋梁-墩臺(tái)一體化力學(xué)模型的建立為設(shè)計(jì)出能滿足無砟軌道無縫道岔受力及變形要求的結(jié)構(gòu),要重點(diǎn)解決好如下問題:(1)確定無砟軌道無縫道岔對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)變形及梁縫位置的要求。(2)根據(jù)無砟軌道無縫道岔對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)梁縫處鋼軌橫向相對(duì)位移限值的要求,確定合理的梁跨橫向布置。(3)根據(jù)確定的梁跨結(jié)構(gòu)形式,建立無縫道岔-橋梁-墩臺(tái)一體化力學(xué)模型,計(jì)算岔區(qū)軌道、梁體和下部結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)。(4)做梁部結(jié)構(gòu)整體及局部分析。無砟軌