圓曲線上D便梁扣軌施工技術探討

匡成義

• 【摘要】隨著我國經濟的發展與建筑事業的進步，我國在道路橋梁施工的工藝方面也有較為突出的成就，筆者將通過分析穿越柳江縣城的焦柳線鐵路的施工工藝對D型便梁扣軌的施??????工技術進行探究，同時對施工便梁的動態安全特性進行分析，希望能夠有助于我國鐵路事業的繁榮發展。

【關鍵詞】D型便梁;扣軌技術;安全特性

最近幾年，D型便梁施工工藝的應用較為廣泛，再結合扣軌加固技術可以有效的減少軌道的線路中斷現象，不僅確保我國鐵路運輸的交通安全，也極大的提升了鐵路部門的經濟效益與社會效益的獲得。本研究將對柳江縣農貿小公園至勞動服務中心一帶的柳中街鐵路交通情況進行分析，從而對其圓曲線上所采取的D便梁扣軌施工方案及實施效果進行分析，通過現場勘察與試驗確保便梁的安全，從而保障我國鐵路交通運行的安全。

1、線路扣軌施工方案

1.1方案選取

既有焦柳線穿越柳江縣城區，在鐵路里程K1636+353處有1-4m交通涵，位于柳江縣農貿小公園至勞動服務中心一帶的柳中街上。根據湘桂鐵路建設指揮部與柳江縣簽訂交立協議，?將既有交通函改建為焦端出發線柳中街框架橋（鐵路里程JFDK1+377.3），該框架橋為立交而設置?？鐝綖椋?+2*12+8）m，框架橋設計為四孔分修框架，中間兩孔凈高為5.7m，通行機動車;兩邊孔凈高9.2m，為人行道及非機動車道。整個箱體沿線路方向總寬約50m，縱長21.2m。橋上為焦柳鐵路，線路為60Kg/m鋼軌，曲線半徑400m，框架橋位于緩和曲線地段。箱身軸線與焦端貨車出發線中線斜交80°26'5"，焦端貨車到達線中線斜交84°39'41"。與既有焦柳線中線斜交82°27'16"。采用D型便梁扣軌加固的方案提高運營的安全，同時所需的設備簡單、操作方便，能夠減少對現有交通線路的影響，可以獲得較大的經濟效益。

1.2工況分析

由于此線路位于圓曲線上，且便梁區的曲線半徑高出外軌較多，需要使用D型便梁扣軌加固施工技術。首先，判斷架設條件是否滿足施工設計要求，具體要計算便梁中位的架設數值，也就是通過測量外軌超高與建筑加寬程度來計算出界限值，再測量曲線的半徑與D型便梁的長度，將其帶入特定的公式計算結果，在中位架設值不超過24m時，才可以采取扣軌加固措施，在實際的施工過程中，還會遇到各種突發的狀況，需要設計人員與施工人員根據實際情況，充分考慮便梁本身尺寸的限制，從而確保施工效果達到最佳狀態[1]。另一方面，就是合理的處理架設的條件，施工人員要對施工現場進行詳細的勘察，對于存在技術缺失及時采取替換措施，尤其是現場技術的交底工作需要對特殊地段的便梁架設提出技術上的指導，確保D型便梁位置的準確無誤，即便出現誤差也不能超過10mm，與此同時，圓曲線的支座位置最好使用支墩預埋鋼軌，這樣不僅可以有效的防止軌道壓力過大而向側位偏移，還能夠增強鋼軌與梁木之間的切實度，提高軌道的使用年限與安全系數，對于不滿足限制條件的現象可以采取調高曲線弧度的方法或者在清理篩出特定的軌道后用大型機械設備進行起整作業，嚴格按照我國頒布的《鐵路線路修理規則》進行整修，加強軌道整體結構的穩固。

2、扣軌加固方案實施效果

采用扣軌加固施工方案后，焦柳線在圓曲線處的D型便梁起到了很好的效果，采取應變式位移傳感器來探測軌道的振幅程度及支墩的沉降程度，都符合規定的要求，這也說明扣軌加固方案具有廣泛的應用前景。然而，列車的動力載荷會使軌道便梁出現不同程度的下沉，在鐵路鋼橋設計規范中便梁的中豎向位移不能超過30mm，而圓曲線位置的便梁值已經非常接近這一范圍，需要通過更多的試驗確保其安全穩定性能。另一方面，筆者在焦柳線便梁支墩處布置了五處觀測點，其目的就是為了更準確的觀察便梁支墩的沉降程度，在進行加固處理后泥炭層的承載力極大增強，有效的防止了D?型便梁的變形[2]。

3、D型施工便梁動態安全特性分析

3.1便梁上部軌道動態特性分析

首先，軌道是整個鐵路修建的核心內容，只有確保軌道具有一定的穩固性與結實度才能保障鐵路運輸安全，尤其是圓曲線處的D型軌道更是需要一定的扣軌加固處理才能夠實現其承載力的增強，而便梁上部軌道動態特性分析可以測試出便梁在高溫與高壓情況下是否會出現鋼軌的變形，尤其是在列車緊急制動或者突然提速的情況下，焦柳線D便梁處距鋼軌頂部越1.2m，需要進行扣軌防護，也就是在便梁支墩處挖樁，以便于對列車進行全程的監控，檢測外軌垂直力、水平力以及位移測試等。其次，機車出現脫軌的原因包括軌道狀態出現異常、機車狀態不良以及其他外界因素，D便梁需要承載更多的離心力、側向風力等，同時受到機車慣性的影響，很容易造成脫軌，因此，施工人員要注重脫軌安全系統評定。

3.2施工便梁支墩的實驗探究

圓曲線D便梁類似于橋梁結構，焦柳線因其特殊性而需要進行施工便梁支墩的動態試驗，其目的是為了研究橋梁結構的承載力是否能夠承受來自機車自身的重量及其震動力，施工便梁的震動力有一定周期，其受到圓曲線弧度及鋼軌結構的影響，在施工過程中一定要防止共振現象的發生。D便梁動態載荷試驗包括機車的震動幅度與沖擊系數計算，隨著我國計算機技術的發展，其在各個領域中的應用都非常防范，其能夠準確、快速的計算出D便梁軌道的各種參數需求，同時，對便梁固有頻率的測試與分析更是為我國鐵路事業的發展提供有利的技術支撐，當然，便梁支墩的試驗儀器與材料也是不容忽視的，可以在支墩的加速度測量點處設置位移及水平力的測量點，確保震動信號準確無誤，這樣在計算機系統中就能夠呈現實時的曲線分析框圖，同時加強施工現場的勘測與數據采集系統的應用。實際上，D便梁施工支墩的實驗結果取決于最大橫向加速度值不同車輛的常規制動與緊急制動都不相同，應監測開挖到便梁露出支座及便梁掏空到頂結束兩種情況下的豎向最大加速度值，從而更加準確的探究其動態安全特性。

3.3鐵路便梁靜力和動力的有限元分析

D便梁扣軌施工技術需要對便梁進行動力和靜力的有限元分析，通過結構軟件的應用建立軌道的動力模型與結構靜力，橫梁是焊接而成的工字形，縱梁則為箱型的截面，兩端有混凝土制成的定樁，樁外漏的長度取決于靜力結構所產生的內力大小，計算機軟件可以將這兩種結構進行分析，盡可能的消除豎向載荷與橫向載荷存在的不確定性，再將理論值與實際測量對比，最終確定準確的沖擊系數，便梁結構有限元模型的建立能夠幫助扣軌施工技術更好的實施，有助于防止軌道變形與節點位置的偏移，盡可能的避免強迫震動震源頻率與結構自震頻率相等[3]。

4、結語

綜上所述，本研究結合焦柳線圓曲線D便梁實際施工情況，對扣軌加固技術的相關問題進行探究，希望通過這一技術的完善與應用能夠提高我國鐵路運行的安全系數，盡可能的提高機車運行速度，同時減少施工過程中對其他交通線路的影響，通過動態模型的建立與分析，還對便梁上部軌道、施工便梁支墩以及鐵路便梁的靜力與動力有限元進行實驗探究，希望能夠有助于我國鐵路事業的發展。

參考文獻：

[1]丁春林，楊培俊，周順華.既有鐵路線下公鐵立交橋施工技術及方案評估.地下空間，2014，24（l）：48-52.

[2]?靳銳勇.在既有線上頂進立交橋采用D型鋼便梁進行線路加固的施工方法.鐵道標準設計，2013，12：17-19.

[3]?楊國梁，張雪鋒，閏樹新.將鐵路既有橋改為框構橋的施工技術.鐵道建筑，2012，l：24-27.