青藏铁路格拉段铺设桥上无缝线路关键问题研究 Ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ ｋｅｙ ｉｓｓｕｅｓ ｏｆ ｌａｙｉｎｇ ＣＷＲ ｏｎ ｂｒｉｄｇｅ ｏｆ Ｑｉｎｇｈａｉ—ｔｉｂｅｔ ｒａｉｌｗａｙ 韩峰王保成（兰州交通大学土木工程学院，甘肃兰州７３００７０） 摘要：结合青藏铁路格拉段桥上无缝线路设计问题，探讨了高寒、大温差地区铺设桥上无缝线路的关键问题．从提 高线路允许温升、增大允许温降等方面入手，对合理确定锁定轨温及其容许范围进行了深入探讨．提出一些扩大桥上无缝 线路铺设范围的具体保障措施。 关键词：桥上无缝线路；允许温升；允许温降；锁定轨温 Ａｂｓｔ ｒａｃｔ：Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｗｅｌｄｅｄ ｒａｉｌ（ＣＷＲ）ｄｅｓｉｇｎ ｏｎ ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅ ｉｎ Ｇｅｅｒｍｕ－Ｌａｓａ ｓｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｑｉｎｇｈａｉ—Ｔｉｂｅｔ Ｒａｉｌｗａｙ，ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｔｈｅ ｋｅｙ ｉｓｓｕｅｓ ｏｆ ｌａｙｉｎｇ ＣＷＲ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｌｄ ａｎｄ ｌａｒｇｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｉｆｅｒｅｎｃｅ ｒｅｇｉｏｎ． Ｂｅｇｉｎｎｉｎｇ ｆｒｏｍ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｌｉｎｅ ａｌｌｏｗｅｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒｉｓｅ ａｎｄ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｈｅ ｌｉｎｅ ａｌｌｏｗｅｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｒｏｐ，ｉｔ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｈｏｗ ｔｏ ｒｅａｓｏｎａｂｌｙ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ ｌｏｃｋｅｄ ｒａｉｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｉｔｓ ａｌｌｏｗａｂｌｅ ｒａｎｇｅ，ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｓｏｍｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｓａｆｅｇｕａｒｄｓ ｔｏ ｅｘｐａｎｄ ｔｈｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ ｌａｙｉｎｇ ＣＷＲ ｏｎ ｂｒｉｄｇｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｗｅｌｄｅｄ ｒａｔ（ｆＣＷＲ）ｏｎ ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅ；ａｌｌｏｗｅｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒｉｓｅ；ａｌｌｏｗｅｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｒｏｐ；ｌｏｃｋｅｄ ｒａｉｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ 中图分类号：Ｕ２１３．９文献标识码：Ｂ文章编号：１００３—８９６５（２０１３）０２—００９１一Ｏ２ 青藏铁路格拉段具有高海拔、高寒、大温差 的特点，在该地段铺设无缝线路尚无成熟的经验 可以借鉴。但为了更好的适应我国的经济发展和 列车提速改造的要求，近年来已陆续在非常年冻 轨温设计入手，研究扩大铺设范围的具体措施， 保障其运营安全。 ２提高轨道允许升温幅度 提高轨道允许升温幅度，实质上是提高轨道 稳定性的容许温差。通过对不同跨度桥梁的计算 分析，采用不同的桥型、不同的固定支座位置、 不同的加载方式、墩台不同的线刚度，对钢轨附 加力的影响是不一样的。降低钢轨附加力的极值 土区铺设无缝线路已陆续展开。桥上铺设无缝线 路，可以改善桥梁受力条件，减少轨道维修工作量， 延长线路设备和桥梁的使用寿命。但桥上铺设无 缝线路除了受到列车动载、温度力等的作用外， 还受到由于桥梁的伸缩或挠曲变形而产生额外的 纵向附加力作用…，其铺设范围尤其是温度范围 较普通路基地段收到更大［２１。 可以有效的降低轨道压力，从而提高轨道允许升 温幅度。 １高寒、大温差地区桥上无缝线路铺设 关键问题 高寒、大温差铺设无缝线路需要针对不同桥 梁型式，采用不同阻力模型进行了伸缩附加力、 挠曲附加力、断缝及断轨力计算，得出了相应附 加力的分布规律和影响因素。进而对高寒、大温 差地区不同桥型无缝线路的轨道强度及稳定性进 但实践证明，轨道结构的各种特性参数，除 钢轨的ＥＦ值外，在运营条件下，随机性很强。 如道床的分布阻力，扣件的结点阻力等多有变化， 不易控制，因此，不能简单地以计算结果来判定 容许升温的幅度。理论计算结果，只是设计的基 本参考数据，同时还要认真研究和运用运营中积 累的经验，结合起来合理地加以确定。由于青藏 铁路格拉段的锁定轨温普遍较低，但由于长大坡 行研究分析，提出了满足该类地区温度应力式桥 上无缝线铺设要求的设计方法。由于青藏线格拉 段桥梁结构类型较为复杂，涉及到的大的桥梁结 道的频繁制动，造成钢轨表面温度大于最高气温 ＋２０ｏＣ的经验值，因此提高允许温升对于确定合 理锁定轨温具有十分重要的意义。 构形式各不相同，既有墩高达５２ｍ三岔河特大桥， 也有拉萨河大桥预应力混凝土连续箱梁＋连续梁 钢管拱组合体系＋预应力混凝土连续箱梁以及连 续钢构等多种桥梁结构。而且多处特大桥部分区 段位于曲线上，加之该地区高海拔、严寒、日温 ３增大轨道允许降温幅度 提高轨道允许降温幅度，实质上是提高轨道 强度的容许温差。通过文献可知Ｐ５０钢轨允许应 力为３３０ＭＰａ，Ｐ６０钢轨如果采用淬火轨或耐磨 ９１ 差大的特点，铺设桥上无缝线路据更需要从锁定 钢轨允许应力可达４８９ＭＰａ，容许温差增大很多 【３，４１。同样采用的桥型、固定支座的位置、加载 方式、墩台线刚度对降低钢轨附加应力也非常有 效，进而提升了容许温差。这些对扩大桥上无缝 ４．３尽量缩小设计锁定轨温的范围 在可能的条件下尽量缩小设计锁定轨温的范 围，实质是让施工锁定轨温更接近于设计锁定轨 温中间值，以扩大容许升、降温幅度，适应更极 端的现场环境。因此可以在偏低轨温下采用长轨 线路铺设范围提供了技术保证。但轨道允许降温 幅度的增大，相应钢轨断缝值会随之增大，当断 缝到一定程度，会影响到行车的安全，加速轨道 恶化。因此在提高线路纵向阻力减小断缝值的同 条拉伸法施工，一次拉伸到中间锁定轨温进行锁 定。 ４．４采用二次锁定法锁定线路 二次锁定法指的是无缝线路铺设时先按常规 时，降温幅度会有一极值，如超过极值，同样不 能满足无缝线路的要求，需设置钢轨伸缩调节器， 采用放散温度应力式的结构。 ４合理确定锁定轨温及其容许范围 合理确定锁定轨温及其容许范围，在是高寒、 大温差地区以扩大铺设温度应力式无缝线路范围 为目标，可以从以下几个方面进行研究： ４．１提高轨道结构的整体强度 采用高强度钢轨，如Ｕ７５Ｖ、Ｕ７６ＮｂＲＥ钢轨 抗拉强度≥９８０ ＭＰａ，Ｕ７０Ｍ、Ｕ７１Ｍ钢轨抗拉 强度≥８８０ ＭＰａ，轨道允许降温幅度非常大。青 藏铁路采用６０ｋｇ／ｍ Ｕ７５Ｖ钢轨，允许应力富余量 达１００ ＭＰａ，可以再适应更大的温度应力和附加 Ｊ立力。 Ⅲ型混凝土枕，Ⅱ、Ⅲ型扣件，特级、一级 碎石道床可以提供更大的线路纵横向阻力，从而 提高允许升、降温幅度，对设计锁定轨温的确定 及其容许范围可以有较大的空间。 线路铺设后的整修作业使用大型养路机械， 可强化轨道几何形位，加速道床稳定，提高无缝 线路容许升温和容许降温的幅值。 ４．２轨条合理布置 不同桥型的最大附加力产生的位置是有一定 规律的，如简支梁发生在活动支座桥台处，连续梁、 刚构发生在梁的两梁端。由于钢轨焊接无论是接 触焊、气压焊和铝热焊，焊接强度都不及母材强 度，因此在这样一些位置及断缝伸缩范围如遇到 长轨焊头，会降低轨道的强度和稳定性。现今我 国大力发展的百米定尺钢轨，可有效减少焊头数 量，加之在设计、施工中合理布置轨条，可减小 在强度及稳定性检算中的安全系数，提高容许升、 降温幅值，扩大锁定轨温确定及其容许范围。 ９２ 方法予以锁定，待线路通过一定吨数后，进行一 次应力放散，把因列车辗压而降低的轨温放散出 来，再进行最终锁定。从而使锁定轨温更可靠准确， 充分利用原设计的容许温升和容许温降。 ５辅助措施 青藏铁路格拉段桥上无缝线路采用６０ｋｇ／ ｍＵ７５Ｖ钢轨、ⅢＱ型桥枕，弹条及道床满足无 缝线路要求的轨道结构，合理确定锁定轨温的前 提下，轨道强度、稳定性、断缝及断轨力基本能 够满足要求。但是在施工时应夯实道床，扣件螺 帽扭矩应保持在８０～１５０Ｎ・ｍ，以提高道床纵 向阻力。另外考虑到总压力已接近容许压力，在 不增加轨枕数量的情况下，可以增设枕端挡板、 曲线拉杆、横向阻力器或道床肩部注入沥青等材 料，以提高道床横向阻力。 ６结语 在青藏铁路，采用上述方法有效地扩大了桥 上无缝线路的铺设范围，在强化的轨道结构条件 下，采用６０ｋｇ／ｍＵ７５Ｖ钢轨、ⅢＱ型桥枕并对两 侧挡砟块进行加高，成功地在６０余座不同类型的 桥梁铺设了无缝线路，有效地改善了线路条件， 目前各桥上无缝线路运营状况良好。 参考文献 ｆ１１中华人民共和国铁道部．铁建设函ｆ２００３］２０５号新 建铁路桥上无缝线路设计暂行规定ｆＳ１＿北京：中国铁道出 版社．２００３． ［２】马战国．中小跨度长联连续梁桥桥上无缝线路纵 向力的研究．中国铁道科学，２００３，２４（１）：５９—６４ 『３１张向民，陈秀方．无缝线路稳定性可靠度计算及参 数敏感性分析［Ｉ１ｌ铁道学报．２００７，２９（４）：７０－７３ ［４］中华人民共和国铁道部．无缝线路铺设及养护维 修方法（ＴＢ／Ｔ ２０９８—２００７）［ｓ１．北京：中国铁道出版社．２００７
