某鐵路既有線線位改變加固方法探究

曹華杰

中國鐵路設計集團有限公司 天津 300000

引言

在鐵路橋梁運營中，因改建線位發生移動，列車沿橫橋向的位置發生改變，需充分考慮行車安全性，因此在鐵路既有線路進行線位調整時必須對橋梁結構進行全面的受力分析，并根據受力變化提出科學的加固技術方案，保證橋梁在后續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移動情況，進行受力分析提出有效的加固技術方案[1]。

1 工程概況

某既有鐵路雙線無砟軌道，設計時速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線簡支梁，線間距5.85m～8.84m，梁體為單箱雙室，等高、變寬結構。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）

現由于線位發生變化，道發5、6線線位沿橫橋向橋梁外側偏移，小里程端 較窄側截面，5號6號道發線道發線向外側移動1.04m，對于大里程端較寬側截面，5號6號道發線向外側移動1.81m且線位位于懸臂板處，橫橋向距離外側梁端1.705m，無法設置豎墻和電纜槽。考慮后期設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 結構受力分析

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《鐵路橋涵設計規范》（TB10002-2017）采用ZK特種列車荷載圖式，并考慮動力系數。②橫向搖擺力：取值為100kN，作用于軌頂。

2.1.3 附加力。①風力：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《鐵路橋涵設計規范》(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

經過分析，取腹板處變厚前截面進行橫向檢算，為滿足構造要求，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，即向外側移動1.81m，建立相應的檢算模型如圖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果，僅列出主力組合配筋計算結果如下表。

表1 配筋計算結果表

（續表）

通過上表分析可知，控制截面鋼筋應力及裂縫均不滿足規范要求，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部分作為結構頂板的一部分，將軌道板相鄰的外側30cm及內側166.2cm加厚10cm，同時將中腹板及加腋處加厚20cm，建立相應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果如下表。

表2 配筋計算結果表

通過配筋檢算，對比加固前后控制截面的計算結果可得出，主力組合（最大）工況控制截面的鋼筋應力由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，且均滿足規范要求[5]。

3 結束語

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構的一部分，同時對腹板截面進行局部加強可有效降低鋼筋應力及裂縫寬度，且滿足規范要求，可為類似項目提供參考。