无碴轨道预应力混凝土梁设计研究

10铁道标准设计               

2001年9月第21卷第9期

无碴轨道预应力混凝土梁设计研究

铁道部专业设计院路桥处 刘建瑞 陈良江

  摘 要 通过秦沈客运专线无碴轨道预应力混凝土简支箱梁的介绍,对预应力混凝土梁徐变上拱的控制方法做了较为深入的探讨,以便为今后的同类工程提供借鉴。  关键词 无碴轨道 预应力混凝土梁 设计 研究

1 概述

在各国高速铁路桥梁设计中,为了保证旅客乘坐的舒适度以及对轨道的平顺性要求,已大量采用了无碴轨道结构。与传统的有碴轨道相比,无碴轨道结构由于其维修作业量显著减少,具有轨道稳定性与耐久性好、平顺性高的突出优点,因而,在日本、德国、英国、意大利等国家的高速铁路桥梁设计中,已得到了广泛应用。

无碴轨道从根本上解决了传统的有碴轨道在频繁动载作用下轨道状态的稳定问题,从而大幅度减少轨道结构的维修作业量,使线路养护维修费用大大降低,并简化了轨道的维修管理。

桥上无碴轨道的应用与隧道、路基不同,桥梁结构在活载作用下的弹性变形以及恒载作用下的长期变形都会直接影响到桥上轨道结构的受力、平顺性及行车安全,由于无碴轨道设备在铺设后,不能象有碴轨道那样进行起道和拨道作业,而且轨道扣件的调高量有限,因此,无碴轨道要保证轨道的平顺性,底板中部横向应力明显增大,在离梁端1.5m存梁支点上终张拉时,该处应力又增至3.13MPa。因此,确定存梁长度时除需考虑梁体纵向上下缘应力限值外,尚应计入支点长度对梁体端部横向应力的影响。

对于梁体端部端块的应力情况,修改后的工程梁在全部预应力作用下,梁端底板中部横向及梁端竖向应力分布见图6。可

就必须解决轨道铺设后预应力混凝土梁的后期徐变上拱问题。即对预应力产生的徐变上拱需要有严格的限制。

秦沈客运专线是我国第一条时速在160km以上的新建铁路,为了推广无碴轨道在我国铁路桥梁上的应用,研制了不同轨道形式的预应力混凝土简支箱梁。2 结构设计

(1)主要设计原则

设计依据为《时速200km新建铁路线桥隧站设计暂行规定》;

结构按全预应力结构设计,适用于双线线间距为4.6m的直线桥梁,桥面宽度为12.4m;

设计荷载:采用ZK活载;

!梁体的刚度通过车线桥动力响应计算确定,在列车横向摇摆力、离心力、风力和温度力的作用下,梁体的水平挠度应不大于梁体计算跨度的1/4000;在列车静活载作用下,梁体扭转以看出,在底板整个宽度内及梁高范围均为压应力区,沿梁高中部竖向应力分布见图7,沿纵向离梁端0.75m内竖向应力呈压—拉—压的交替状态,自此向内延伸均为拉应力区,最大拉应力为1.04MPa,约为混凝土拉应力的0.3倍。上述箱梁端块

应力分析表明,宽扁箱梁梁端最不利应力区在底板中部,即横

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桥向碎裂拉应力区。

图6

无碴轨道预应力混凝土梁设计研究

 梁端底板中部横向及梁端竖向应力图

向的劈裂拉应力区外,还存在横桥向碎裂拉应力区。通过有限元分析,采用提高和降低不同预应力束的张拉应力,合理布置预应力的分布,调整各束的张拉顺序,可以有效地降低梁端底板中部拉应力。经秦沈客运专线数百孔工程梁施工验证,很好地避免了梁端裂纹的发生。

施加预应力时,箱梁支点离梁端距离对梁体端部底板横向应力有较大的影响,确定存梁长度时除考虑梁体纵向上下缘应

图7 梁高中部竖向应力图

力限值外,尚应计算梁端横向应力。

(来稿日期 2001-05-09)

5 结论

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