韓 峰 王保成(蘭州交通大學(xué)土木工程學(xué)院，甘肅 蘭州730070)

青藏鐵路格拉段具有高海拔、高寒、大溫差的特點(diǎn)，在該地段鋪設(shè)無縫線路尚無成熟的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。但為了更好的適應(yīng)我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和列車提速改造的要求，近年來已陸續(xù)在非常年凍土區(qū)鋪設(shè)無縫線路已陸續(xù)展開。橋上鋪設(shè)無縫線路，可以改善橋梁受力條件，減少軌道維修工作量，延長線路設(shè)備和橋梁的使用壽命。但橋上鋪設(shè)無縫線路除了受到列車動(dòng)載、溫度力等的作用外，還受到由于橋梁的伸縮或撓曲變形而產(chǎn)生額外的縱向附加力作用[1]，其鋪設(shè)范圍尤其是溫度范圍較普通路基地段收到更大限制[2]。

1 高寒、大溫差地區(qū)橋上無縫線路鋪設(shè)關(guān)鍵問題

高寒、大溫差鋪設(shè)無縫線路需要針對(duì)不同橋梁型式，采用不同阻力模型進(jìn)行了伸縮附加力、撓曲附加力、斷縫及斷軌力計(jì)算，得出了相應(yīng)附加力的分布規(guī)律和影響因素。進(jìn)而對(duì)高寒、大溫差地區(qū)不同橋型無縫線路的軌道強(qiáng)度及穩(wěn)定性進(jìn)行研究分析，提出了滿足該類地區(qū)溫度應(yīng)力式橋上無縫線鋪設(shè)要求的設(shè)計(jì)方法。由于青藏線格拉段橋梁結(jié)構(gòu)類型較為復(fù)雜，涉及到的大的橋梁結(jié)構(gòu)形式各不相同，既有墩高達(dá)52m 三岔河特大橋，也有拉薩河大橋預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁+連續(xù)梁鋼管拱組合體系+預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁以及連續(xù)鋼構(gòu)等多種橋梁結(jié)構(gòu)。而且多處特大橋部分區(qū)段位于曲線上，加之該地區(qū)高海拔、嚴(yán)寒、日溫差大的特點(diǎn)，鋪設(shè)橋上無縫線路據(jù)更需要從鎖定軌溫設(shè)計(jì)入手，研究擴(kuò)大鋪設(shè)范圍的具體措施，保障其運(yùn)營安全。

2 提高軌道允許升溫幅度

提高軌道允許升溫幅度，實(shí)質(zhì)上是提高軌道穩(wěn)定性的容許溫差。通過對(duì)不同跨度橋梁的計(jì)算分析，采用不同的橋型、不同的固定支座位置、不同的加載方式、墩臺(tái)不同的線剛度，對(duì)鋼軌附加力的影響是不一樣的。降低鋼軌附加力的極值可以有效的降低軌道壓力，從而提高軌道允許升溫幅度。

但實(shí)踐證明，軌道結(jié)構(gòu)的各種特性參數(shù)，除鋼軌的EF 值外，在運(yùn)營條件下，隨機(jī)性很強(qiáng)。如道床的分布阻力，扣件的結(jié)點(diǎn)阻力等多有變化，不易控制，因此，不能簡單地以計(jì)算結(jié)果來判定容許升溫的幅度。理論計(jì)算結(jié)果，只是設(shè)計(jì)的基本參考數(shù)據(jù)，同時(shí)還要認(rèn)真研究和運(yùn)用運(yùn)營中積累的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合起來合理地加以確定。由于青藏鐵路格拉段的鎖定軌溫普遍較低，但由于長大坡道的頻繁制動(dòng)，造成鋼軌表面溫度大于最高氣溫+20℃的經(jīng)驗(yàn)值，因此提高允許溫升對(duì)于確定合理鎖定軌溫具有十分重要的意義。

3 增大軌道允許降溫幅度

提高軌道允許降溫幅度，實(shí)質(zhì)上是提高軌道強(qiáng)度的容許溫差。通過文獻(xiàn)可知P50 鋼軌允許應(yīng)力為330MPa，P60 鋼軌如果采用淬火軌或耐磨鋼軌允許應(yīng)力可達(dá)489MPa，容許溫差增大很多[3,4]。同樣采用的橋型、固定支座的位置、加載方式、墩臺(tái)線剛度對(duì)降低鋼軌附加應(yīng)力也非常有效，進(jìn)而提升了容許溫差。這些對(duì)擴(kuò)大橋上無縫線路鋪設(shè)范圍提供了技術(shù)保證。但軌道允許降溫幅度的增大，相應(yīng)鋼軌斷縫值會(huì)隨之增大，當(dāng)斷縫到一定程度，會(huì)影響到行車的安全，加速軌道惡化。因此在提高線路縱向阻力減小斷縫值的同時(shí)，降溫幅度會(huì)有一極值，如超過極值，同樣不能滿足無縫線路的要求，需設(shè)置鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器，采用放散溫度應(yīng)力式的結(jié)構(gòu)。

4 合理確定鎖定軌溫及其容許范圍

合理確定鎖定軌溫及其容許范圍，在是高寒、大溫差地區(qū)以擴(kuò)大鋪設(shè)溫度應(yīng)力式無縫線路范圍為目標(biāo)，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行研究：

4.1 提高軌道結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度

采用高強(qiáng)度鋼軌，如U75V、U76NbRE 鋼軌抗拉強(qiáng)度≥980 MPa，U70M、U71M 鋼軌抗拉強(qiáng)度≥880 MPa，軌道允許降溫幅度非常大。青藏鐵路采用60kg/m U75V 鋼軌，允許應(yīng)力富余量達(dá)100 MPa，可以再適應(yīng)更大的溫度應(yīng)力和附加應(yīng)力。

Ⅲ型混凝土枕，Ⅱ、Ⅲ型扣件，特級(jí)、一級(jí)碎石道床可以提供更大的線路縱橫向阻力，從而提高允許升、降溫幅度，對(duì)設(shè)計(jì)鎖定軌溫的確定及其容許范圍可以有較大的空間。

線路鋪設(shè)后的整修作業(yè)使用大型養(yǎng)路機(jī)械，可強(qiáng)化軌道幾何形位，加速道床穩(wěn)定，提高無縫線路容許升溫和容許降溫的幅值。

4.2 軌條合理布置

不同橋型的最大附加力產(chǎn)生的位置是有一定規(guī)律的，如簡支梁發(fā)生在活動(dòng)支座橋臺(tái)處，連續(xù)梁、剛構(gòu)發(fā)生在梁的兩梁端。由于鋼軌焊接無論是接觸焊、氣壓焊和鋁熱焊，焊接強(qiáng)度都不及母材強(qiáng)度，因此在這樣一些位置及斷縫伸縮范圍如遇到長軌焊頭，會(huì)降低軌道的強(qiáng)度和穩(wěn)定性?，F(xiàn)今我國大力發(fā)展的百米定尺鋼軌，可有效減少焊頭數(shù)量，加之在設(shè)計(jì)、施工中合理布置軌條，可減小在強(qiáng)度及穩(wěn)定性檢算中的安全系數(shù)，提高容許升、降溫幅值，擴(kuò)大鎖定軌溫確定及其容許范圍。

4.3 盡量縮小設(shè)計(jì)鎖定軌溫的范圍

在可能的條件下盡量縮小設(shè)計(jì)鎖定軌溫的范圍，實(shí)質(zhì)是讓施工鎖定軌溫更接近于設(shè)計(jì)鎖定軌溫中間值，以擴(kuò)大容許升、降溫幅度，適應(yīng)更極端的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。因此可以在偏低軌溫下采用長軌條拉伸法施工，一次拉伸到中間鎖定軌溫進(jìn)行鎖定。

4.4 采用二次鎖定法鎖定線路

二次鎖定法指的是無縫線路鋪設(shè)時(shí)先按常規(guī)方法予以鎖定，待線路通過一定噸數(shù)后，進(jìn)行一次應(yīng)力放散，把因列車輾壓而降低的軌溫放散出來，再進(jìn)行最終鎖定。從而使鎖定軌溫更可靠準(zhǔn)確，充分利用原設(shè)計(jì)的容許溫升和容許溫降。

5 輔助措施

青藏鐵路格拉段橋上無縫線路采用60kg/mU75V 鋼軌、ⅢQ 型橋枕，彈條及道床滿足無縫線路要求的軌道結(jié)構(gòu)，合理確定鎖定軌溫的前提下，軌道強(qiáng)度、穩(wěn)定性、斷縫及斷軌力基本能夠滿足要求。但是在施工時(shí)應(yīng)夯實(shí)道床，扣件螺帽扭矩應(yīng)保持在80 ～150N·m，以提高道床縱向阻力。另外考慮到總壓力已接近容許壓力，在不增加軌枕數(shù)量的情況下，可以增設(shè)枕端擋板、曲線拉桿、橫向阻力器或道床肩部注入瀝青等材料，以提高道床橫向阻力。

6 結(jié)語

在青藏鐵路，采用上述方法有效地?cái)U(kuò)大了橋上無縫線路的鋪設(shè)范圍，在強(qiáng)化的軌道結(jié)構(gòu)條件下，采用60kg/mU75V 鋼軌、ⅢQ 型橋枕并對(duì)兩側(cè)擋砟塊進(jìn)行加高，成功地在60 余座不同類型的橋梁鋪設(shè)了無縫線路，有效地改善了線路條件，目前各橋上無縫線路運(yùn)營狀況良好。

[1] 中華人民共和國鐵道部.鐵建設(shè)函[2003]205 號(hào)新建鐵路橋上無縫線路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定[S].北京:中國鐵道出版社.2003.

[2] 馬戰(zhàn)國.中小跨度長聯(lián)連續(xù)梁橋橋上無縫線路縱向力的研究.中國鐵道科學(xué),2003,24(1)：59 ～64

[3] 張向民,陳秀方.無縫線路穩(wěn)定性可靠度計(jì)算及參數(shù)敏感性分析[J].鐵道學(xué)報(bào).2007,29(4):70-73

[4] 中華人民共和國鐵道部.無縫線路鋪設(shè)及養(yǎng)護(hù)維修方法(TB/T 2098-2007)[S].北京：中國鐵道出版社.2007