某鐵路既有線線位改變加固方法探究

曹華杰

中國鐵路設(shè)計集團有限公司 天津 300000

引言

在鐵路橋梁運營中，因改建線位發(fā)生移動，列車沿橫橋向的位置發(fā)生改變，需充分考慮行車安全性，因此在鐵路既有線路進行線位調(diào)整時必須對橋梁結(jié)構(gòu)進行全面的受力分析，并根據(jù)受力變化提出科學(xué)的加固技術(shù)方案，保證橋梁在后續(xù)運行使用中的安全性。本文研究針對某既有鐵路橋梁線路向橋梁外側(cè)移動情況，進行受力分析提出有效的加固技術(shù)方案[1]。

1 工程概況

某既有鐵路雙線無砟軌道，設(shè)計時速80km/h，軌道板類型為Ⅰ型雙塊式，其中該鐵路的某兩墩之間為道發(fā)線簡支梁，線間距5.85m～8.84m，梁體為單箱雙室，等高、變寬結(jié)構(gòu)。梁高3.05m，全橋箱梁頂板寬12.852m～15.845m、底板寬6.362m～9.355m，頂板厚0.3m～0.61m，腹板厚為0.5m～1.1m；底板厚0.28～0.7m。截面尺寸圖如下圖1。

圖1 腹板變厚前截面尺寸（單位：mm）

現(xiàn)由于線位發(fā)生變化，道發(fā)5、6線線位沿橫橋向橋梁外側(cè)偏移，小里程端 較窄側(cè)截面，5號6號道發(fā)線道發(fā)線向外側(cè)移動1.04m，對于大里程端較寬側(cè)截面，5號6號道發(fā)線向外側(cè)移動1.81m且線位位于懸臂板處，橫橋向距離外側(cè)梁端1.705m，無法設(shè)置豎墻和電纜槽。考慮后期設(shè)置電纜槽防護墻的后行車安全需要對橋梁進行橫向檢算[2]。

2 結(jié)構(gòu)受力分析

2.1 荷載取值

2.1.1 恒載。①自重：混凝土容重采用25kN/m3。②二期恒載：橋面附屬及軌道板等恒載。③混凝土收縮徐變：采用-15℃

2.1.2 活載。①活載：根據(jù)《鐵路橋涵設(shè)計規(guī)范》（TB10002-2017）采用ZK特種列車荷載圖式，并考慮動力系數(shù)。②橫向搖擺力：取值為100kN，作用于軌頂。

2.1.3 附加力。①風(fēng)力：w取值為700Pa。②溫度荷載：整體升溫25℃，整體降溫-25攝氏度，同時考慮非線性溫度。

2.1.4 特殊荷載。脫軌荷載：根據(jù)《鐵路橋涵設(shè)計規(guī)范》(TB10002-2017) 4.3.14取值計算。

2.1.5 荷載組合：主力： 自重＋二期恒載+收縮+ZK特種活載+橫向搖擺力。主力+附加力： 自重＋二期恒載+收縮+ZK特種活載+橫向搖擺力+溫度。主力+特殊荷載：自重＋二期恒載+收縮+脫軌荷載。

2.2 建立模型

經(jīng)過分析，取腹板處變厚前截面進行橫向檢算，為滿足構(gòu)造要求，后期需將懸臂版橫橋向增加46cm，為保守考慮，取該截面處的線位與較寬截面線位一致，即向外側(cè)移動1.81m，建立相應(yīng)的檢算模型如圖2所示，采用3上述荷載取值及荷載組合，提取控制截面內(nèi)力[3]。

圖2 有限元模型

圖3 主力工況彎矩圖（kN·m）

2.2.1 加固前強度檢算。提取控制截面的檢算結(jié)果，僅列出主力組合配筋計算結(jié)果如下表。

表1 配筋計算結(jié)果表

（續(xù)表）

通過上表分析可知，控制截面鋼筋應(yīng)力及裂縫均不滿足規(guī)范要求，因此考慮將既有線梁體進行加固。

加固方案：將軌道板底座20cm部分作為結(jié)構(gòu)頂板的一部分，將軌道板相鄰的外側(cè)30cm及內(nèi)側(cè)166.2cm加厚10cm，同時將中腹板及加腋處加厚20cm，建立相應(yīng)的模型并進行配筋檢算[4]。

圖4 加固后梁體截面

2.2.2 加固后強度檢算。僅列出主力組合配筋計算結(jié)果如下表。

表2 配筋計算結(jié)果表

通過配筋檢算，對比加固前后控制截面的計算結(jié)果可得出，主力組合（最大）工況控制截面的鋼筋應(yīng)力由212Mpa減小為40Mpa，裂縫由0.22mm，減小為0.036mm；主力組合（最小）工況鋼筋應(yīng)力由285Mpa減小為84Mpa，裂縫由0.28mm，減小為0.036mm減小為0.06mm，且均滿足規(guī)范要求[5]。

3 結(jié)束語

通過上述分析可知，當線位移動到梁體懸臂板處時，此時可引起懸臂根部，中腹頂部，及中腹板加腋處的受力發(fā)生較此時大改變，此時可考慮將該部位進行加強。

采用本位所提出的加固方法，將軌道板作為梁體結(jié)構(gòu)的一部分，同時對腹板截面進行局部加強可有效降低鋼筋應(yīng)力及裂縫寬度，且滿足規(guī)范要求，可為類似項目提供參考。