李明華

(華東交通大學(xué)，南昌 330013)

K型扣件主要用于鐵路橋梁、隧道和站線等整體道床，它彈性和扣壓性能好、維修少、墊板較大、聯(lián)結(jié)牢固，能減少枕木的機(jī)械磨損。

橋上鋪設(shè)無縫線路一直是鐵路軌道領(lǐng)域的一大難題，在長(zhǎng)大橋梁上問題更為突出。橋上無縫線路不同于路基、隧道上的無縫線路，橋梁在溫度和列車荷載的作用下，產(chǎn)生撓曲和縱向的伸縮變形，梁體的變形通過扣件拉動(dòng)鋼軌，在鋼軌內(nèi)部產(chǎn)生巨大的附加應(yīng)力，同時(shí)使扣件承受巨大的拉力。為了防止因橋梁伸縮變形導(dǎo)致的扣件拉斷，鐵路規(guī)范規(guī)定:橋梁“明橋面的鋼軌扣件應(yīng)采用分開式扣件”，并設(shè)置扣件松區(qū)和緊區(qū)。緊區(qū)內(nèi)扣件正常安裝，松區(qū)內(nèi)扣件完全松開，使鋼軌能夠自由移動(dòng)。

這種有松有緊的扣件安裝方式，在常速鐵路運(yùn)營(yíng)條件下，由于軌道幾何參數(shù)要求較低，基本可以滿足使用要求。但隨著鐵路速度的不斷提高，線路軌道靜態(tài)幾何尺寸容許偏差管理值要求越來越高，就難以滿足運(yùn)營(yíng)要求了。本文通過九江長(zhǎng)江大橋正橋K型扣件地段的使用情況，分析豎向和橫向加速度超限的原因，以期找到相關(guān)規(guī)律。

1 九江長(zhǎng)江大橋K型扣件布置簡(jiǎn)況

九江長(zhǎng)江大橋是一座公鐵兩用特大橋。鐵路橋全長(zhǎng)7 675.09 m。全橋鋪設(shè)雙線60 kg/m鋼軌無縫線路。正橋鋼梁每聯(lián)每線鋪設(shè)一條長(zhǎng)軌節(jié)，每線共四條軌節(jié)。按鋼梁聯(lián)長(zhǎng)不同，軌節(jié)長(zhǎng)度(以下行線為例)分別為479.3 m、475.7 m、565.7 m及264.0 m。每線共配置3副雙向型(引橋)、3副單向型(正橋)鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器。上、下行線軌節(jié)長(zhǎng)度有所不同，皆因錯(cuò)開鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器位置，使之不在同一橋墩上。正橋調(diào)節(jié)器為單向型，其尖軌指向行車方向。

無縫線路按松緊區(qū)相間鋪設(shè)，引橋上無縫線路無砟無枕，鋼軌安設(shè)于承軌臺(tái)。正橋上無縫線路則是在鋼橋橋面系上鋪設(shè)木枕，木枕上鋪設(shè)鋼軌。正橋上鋼軌的中間聯(lián)結(jié)零件采用K型扣件(如圖1)，正橋松緊區(qū)段長(zhǎng)度情況具體如圖2。

圖1 K型扣件

2 九江長(zhǎng)江大橋添乘情況統(tǒng)計(jì)

為了分析大橋運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀及添乘數(shù)據(jù)超限原因，筆者搜集了2009年6月至2010年1月共8個(gè)月大橋的全部添乘資料，并對(duì)其進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)與整理。

2.1 水平加速度超標(biāo)情況

根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，大橋正橋上行共出現(xiàn)水平加速度超限103處，其中2級(jí)超限48處，3級(jí)超限55處，而這些超限處發(fā)生在松區(qū)地段有82處，占80%。大橋正橋下行共出現(xiàn)水平加速度超限41處，其中2級(jí)超限24處，3級(jí)超限17處，發(fā)生在松區(qū)地段有 21處，占50%。超限情況較為嚴(yán)重，很多地方甚至是多次重復(fù)出現(xiàn)。限于篇幅，這里僅列出第4號(hào)墩至第8號(hào)墩(第5～8孔)數(shù)據(jù)，如圖3。

圖2 九江大橋正橋K型扣件松緊區(qū)分布示意

圖3 九江長(zhǎng)江大橋第4號(hào)墩至第8號(hào)墩水平加速度超限情況分析

2.2 垂直加速度超標(biāo)情況

根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，大橋正橋上行共出現(xiàn)垂直超限17處，其中2級(jí)超限16處，3級(jí)超限1處，發(fā)生在松區(qū)地段有11處，占65%。正橋下行共出現(xiàn)垂直超限26處，其中2級(jí)超限23處，3級(jí)超限1處，發(fā)生在松區(qū)地段有16處，達(dá)62%，下行線垂直超限較上行線嚴(yán)重。限于篇幅，這里仍僅列出第4號(hào)墩至第8號(hào)墩(第5～8孔)數(shù)據(jù)以供分析，如圖4。

圖4 九江長(zhǎng)江大橋第4號(hào)墩至第8號(hào)墩垂直加速度超限情況分析

3 分析與結(jié)論

3.1 超限規(guī)律分析

由上述第4～8號(hào)墩位8個(gè)月的添乘數(shù)據(jù)圖可以看出其水平(垂直)加速度呈現(xiàn)一定規(guī)律，具體表現(xiàn)在以下方面:

1)水平加速度超限嚴(yán)重:8個(gè)月的添乘檢查中，上行線第5～8孔共發(fā)生水平加速度超限65處，其中2級(jí)超限26次，3級(jí)超限32次。下行線超限14處，均為2級(jí)超限。

2)垂直加速度超限較多:8個(gè)月的添乘檢查中，上行線第5～8孔共發(fā)生垂直加速度超限5處，均為2級(jí)超限。下行線超限18處，均為2級(jí)超限。

3)超限位置多位于松區(qū):水平加速度超限兩線共有79處，其中有63處發(fā)生在松區(qū)，占79.75%。垂直加速度超限兩線共有23處，其中有15處發(fā)生在松區(qū)，占65.22%。

4)超限處所與墩位無關(guān):從圖3、圖4可以看出，超限的處所與橋墩位置關(guān)系不大，既可能發(fā)生在橋跨中間，也可能靠近墩位，說明這種加速度超限并非橋梁結(jié)構(gòu)振動(dòng)或撓度造成。

5)相近里程呈多次超限:從總體資料上看，相近里程甚至同一里程會(huì)出現(xiàn)多次超限或重復(fù)超限。從長(zhǎng)期觀查情況也證明超限處所總是集中于幾個(gè)地點(diǎn)。說明大橋的加速度超限情況與路基等其他地段具有完全不同的性質(zhì)，不能簡(jiǎn)單的歸因于線路養(yǎng)護(hù)質(zhì)量問題。

6)許多地段超限難處理:從現(xiàn)場(chǎng)維修養(yǎng)護(hù)的實(shí)際調(diào)查證明，發(fā)生超限的地段，線路幾何狀況往往良好。說明這種超限并非線路靜態(tài)幾何狀態(tài)造成，大多應(yīng)為線路動(dòng)態(tài)幾何狀況不好所致。由于K型扣件采用松區(qū)或緊區(qū)鋪設(shè)的特點(diǎn)，引起線路出現(xiàn)空吊，且這種空吊不同于一般線路空吊，具有隨機(jī)性、隱蔽性的特點(diǎn)，較難為養(yǎng)護(hù)人員發(fā)現(xiàn)，故而出現(xiàn)處理困難的現(xiàn)象。

3.2 超限相關(guān)原因

除上述分析外，九江大橋添乘數(shù)據(jù)的超限還存在如下原因:

1)K型扣件狀態(tài)不理想。K型分開式扣件經(jīng)過多年的運(yùn)營(yíng)，從軌枕到扣件本身都出現(xiàn)了不同程度的老化現(xiàn)象，加之缺乏可行的施擰工藝，致使 K型分開式扣件狀態(tài)不理想。

2)空吊處具有隱蔽性。一方面，由于中間聯(lián)結(jié)零件的松緊鋪設(shè)，有可能使鋼軌與軌枕、軌枕與鋼梁構(gòu)件之間存在空間;另一方面，因錘旋甚至砸入螺紋道釘而使道釘頻繁浮起，K型墊板吊板不響板。兩種因素都將造成相關(guān)病害的隱蔽性，檢查起來非常困難。

3)因枕面不平，軌底坡倒置，空吊板等因素造成鐵墊板折斷。

4)K型墊板兩孔因未用膩?zhàn)臃饪谆蚍舛虏划?dāng)，導(dǎo)致鐵墊板下面枕木積水。

5)T形螺栓扭矩偏大，致使橋枕歪斜、撕裂。

6)由于軌道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不等，以致在普通鐵墊板與K型墊板的過渡段普遍產(chǎn)生吊板。

3.3 結(jié)論

通過分析與研究得知九江長(zhǎng)江大橋添乘加速度超限的原因較多，但歸結(jié)起來主要有兩種:一是線路本身幾何狀態(tài)問題，可以通過加強(qiáng)線路養(yǎng)護(hù)與維修解決。二是線路結(jié)構(gòu)引起的線路動(dòng)態(tài)不平順問題，主要包括K型扣件松區(qū)地段出現(xiàn)的隨機(jī)空吊現(xiàn)象，很難通過普通維修與養(yǎng)護(hù)解決，需要研究新的維修養(yǎng)護(hù)方法或研制特別中間聯(lián)結(jié)零件，既能滿足線路縱向的自由伸縮，又不會(huì)造成線路的空吊。

［1］方秦漢，徐烈.關(guān)于九江長(zhǎng)江大橋正橋(180+216+180)m連續(xù)橋跨的橫向剛度問題［J］.橋梁建設(shè)，1991(2):74-81.

［2］耿家文.明橋面K型分開式扣件的養(yǎng)護(hù)方法探討［J］.鐵道建筑，1999(12):12-13.

［3］中華人民共和國(guó)鐵道部.鐵路橋隧建筑物大修維修規(guī)則［S］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2005.