米亞鵬,劉碎孝

(中鐵七局集團(tuán)第三工程有限公司,西安 710015)

CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道橋面剪力齒槽、側(cè)向擋塊定位方法研究

米亞鵬,劉碎孝

(中鐵七局集團(tuán)第三工程有限公司,西安 710015)

摘 要:鐵路客運(yùn)專(zhuān)線CRTS-Ⅱ型板式無(wú)砟軌道在箱梁頂面設(shè)置剪力齒槽和側(cè)向擋塊,準(zhǔn)確定位困難,為了能夠準(zhǔn)確定位,使工程質(zhì)量達(dá)到高質(zhì)量高標(biāo)準(zhǔn)而研究此方法。在曲線地段由于外軌超高,剪力齒槽、側(cè)向擋塊向曲線外側(cè)設(shè)偏移量,尤其在緩和曲線上,隨著軌道超高偏移量0→x(x為各點(diǎn)向曲線外側(cè)的偏移量)遞增,所以在緩和曲線地段每孔箱梁上剪力齒槽、側(cè)向擋塊的位置因曲線曲率和偏移量變化而變化,箱梁預(yù)制時(shí)剪力齒槽、側(cè)向擋塊以預(yù)埋件模具的形式在梁面鋼筋上測(cè)量定位,顯然在預(yù)制場(chǎng)利用曲線測(cè)設(shè)的方法不現(xiàn)實(shí),并且難度較大。為了方便現(xiàn)場(chǎng)施工,采用直線長(zhǎng)弦支距法并結(jié)合箱梁平分中矢法布置形式,計(jì)算出梁面各點(diǎn)剪力齒槽、側(cè)向擋塊距梁體中心線的垂直距離,然后從梁體中心線直接量取每個(gè)剪力齒槽、側(cè)向擋塊的位置。經(jīng)實(shí)施,用此種方法即方便了現(xiàn)場(chǎng)操作,又消除和減少了累計(jì)誤差,取得了良好的效果,保證了工程質(zhì)量。

關(guān)鍵詞:石武客運(yùn)專(zhuān)線;曲線梁;CRTSⅡ板式軌道;側(cè)向擋塊;定位

1 工程概況

石家莊至武漢客運(yùn)專(zhuān)線鄭州至武漢段ZXDK3+ 917.52鄭西跨隴海鐵路特大橋和ZXDK23+114.595鄭西跨南水北調(diào)總干渠特大橋位于鄭州境內(nèi),該工程由中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司設(shè)計(jì),由中鐵七局集團(tuán)公司施工,大橋上部結(jié)構(gòu)主要采用跨度為31.5m、23.5m雙線無(wú)砟軌道后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁,橋面寬12m,軌道線間距5m,2座橋共有預(yù)制箱梁1062跨(其中:直線梁458跨,曲線梁604跨)。

橋梁位于直、曲線地段,曲線半徑設(shè)計(jì)為2500～10000m,曲線梁按平分中矢法進(jìn)行布置。由于曲線地段軌道超高,箱梁頂面軌道剪力齒槽、側(cè)向擋塊向曲線外側(cè)設(shè)偏移量,其量值在圓曲線上按超高計(jì)算,為固定的常數(shù),尤其在緩和曲線上,每跨梁甚至梁上每個(gè)點(diǎn)位于緩和曲線不同區(qū)段,偏移量隨著曲線超高在緩和曲線上由0→X(x為各點(diǎn)向曲線外側(cè)的偏移量)遞變。

2 簡(jiǎn)支梁軌道剪力齒槽、側(cè)向擋塊平面設(shè)計(jì)

2.1 直線梁

圖1、圖2為CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道剪力齒槽、側(cè)向擋塊設(shè)計(jì)圖,剪力齒槽、側(cè)向擋塊以預(yù)埋件形式與梁體連接,并根據(jù)軌道中心的幾何尺寸關(guān)系準(zhǔn)確定位設(shè)置,預(yù)埋位置允許誤差為±5mm。

圖1 32m直線梁剪力齒槽和側(cè)向擋塊平面布置(單位:mm)

2.2 曲線梁

曲線梁側(cè)向擋塊平面位置原則上參照直線梁設(shè)計(jì)圖,再根據(jù)曲線與梁中心線的關(guān)系,偏移量對(duì)其橫向位置進(jìn)行計(jì)算和調(diào)整,縱向位置不變(圖3、圖4)。

為了方便現(xiàn)場(chǎng)操作,簡(jiǎn)化測(cè)量步驟,縮小放線誤差,需要進(jìn)行繁瑣的計(jì)算過(guò)程和數(shù)據(jù),在梁面量出中心線,然后從梁中心線直接量取A、B、C、D各點(diǎn)的剪力齒槽和側(cè)向擋塊的準(zhǔn)確位置。

圖2 Ⅰ-Ⅰ截面(單位:mm)

圖4 曲線梁線路布置(單位:mm)

A點(diǎn)為固定支座端剪力齒槽位置,由梁體中心線分別量取左右線中心的距離(不考慮偏移量)為

B、C、D為側(cè)向擋塊位置,分別由梁中心線上向1、2、3、4點(diǎn)量取的距離為(以B點(diǎn)為例)

式中 fB——梁體中心線上B點(diǎn)與線路分界線的垂直距離;

X——各點(diǎn)向曲線外側(cè)的偏移量。

3 梁中心線上各點(diǎn)到線路分界線支距fA、fB、fC、fD計(jì)算

首先,采用曲線長(zhǎng)弦支距法分別計(jì)算出A、B、C、D各點(diǎn)的矢距fi,然后,按平分中矢法將長(zhǎng)弦按E值平移到梁中心線位置,即可求出fA、fB、fC、fD值。A點(diǎn)距梁端較近,fA計(jì)算時(shí)應(yīng)注意正負(fù)號(hào)。E值在計(jì)算時(shí)以設(shè)計(jì)的每跨梁曲線布置圖中梁端E值來(lái)確定,在緩和曲線上,梁兩端的E值不可能相同,應(yīng)分別按梁兩端不同的E值偏移,A、B、C、D各點(diǎn)可相應(yīng)地按E變化率計(jì)算增量。

3.1 計(jì)算梁在曲線地段上時(shí)各點(diǎn)矢距fi(圖5)

圖5 弦切角計(jì)算示意(單位:mm)

首先用曲線偏角法求出A、B、C、D各點(diǎn)與任意梁端曲線點(diǎn)之弦切角δi。

圓曲線偏角公式為緩和曲線偏角公式為

式中 L0——緩和曲線全長(zhǎng);

R——曲線半徑;

T——梁端切點(diǎn)至 ZH點(diǎn)的距離除以10(點(diǎn)數(shù));

B——計(jì)算點(diǎn)至ZH點(diǎn)的距離除以10(點(diǎn)數(shù))。再按照平面幾何關(guān)系求出A、B、C、D各點(diǎn)的弦切角與長(zhǎng)弦的弦切角的差角δc

式中 δ長(zhǎng)——梁全長(zhǎng)范圍長(zhǎng)弦弦切角,

δi——A、B、C、D各點(diǎn)與梁端切點(diǎn)的弦切角。然后按三角形正切關(guān)系計(jì)算A、B、C、D各點(diǎn)的矢距fi。

計(jì)算公式

式中 L——A、B、C、D各點(diǎn)與梁端切點(diǎn)的距離。

3.2 計(jì)算梁中心線上各點(diǎn)到線路分界線的支距fA、fB、fC、fD

在圓曲線地段,計(jì)算公式為

式中 E——平分中矢法梁端E=fmax/2;

fmax——梁中部最大矢距;

fi——各點(diǎn)計(jì)算矢量。

在緩和曲線地段,由于梁兩端E值不可能相等,計(jì)算式為

式中 Emin——最小的E值;

ΔE——各點(diǎn)按E變化率計(jì)算的增量。

4 曲線梁軌道側(cè)向擋塊向外側(cè)設(shè)置偏移量

在圓曲線地段為固定量值,在緩和曲線地段,梁頂面B、C、D三點(diǎn)X值隨同超高值變化而變化,各點(diǎn)的偏移量Xi為

式中 Li——梁上各點(diǎn)距ZH點(diǎn)的距離;

L0——緩和曲線全長(zhǎng);

x——圓曲線上設(shè)計(jì)偏移量。

5 效果分析

曲線梁采用這種方法的優(yōu)點(diǎn)是:

(1)利用曲線測(cè)量長(zhǎng)弦支距法,以大量的內(nèi)業(yè)計(jì)算工作,簡(jiǎn)化了測(cè)量步驟;

(2)由梁中心線可直接量出剪力齒槽和側(cè)向擋塊的位置,方便了現(xiàn)場(chǎng)操作;

(3)消除和縮小了累計(jì)誤差。

缺點(diǎn)是:計(jì)算過(guò)程繁雜,需處理諸多的計(jì)算數(shù)據(jù),工作量大且必須至少有2人進(jìn)行計(jì)算和復(fù)核,以免出錯(cuò)。

6 結(jié)語(yǔ)

重點(diǎn)對(duì)曲線梁頂面的剪力齒槽和側(cè)向擋塊預(yù)埋件放線定位方法進(jìn)行了論述,圓曲線地段每片梁的測(cè)量放線數(shù)據(jù)可一次性計(jì)算確定,并交底給作業(yè)班長(zhǎng)期采用。可是在緩和曲線地段,每片梁的測(cè)量放線數(shù)據(jù),隨著軌道超高的變化而變化,需要每片梁計(jì)算1次,計(jì)算過(guò)程繁雜、工作量大。把這些技術(shù)參數(shù)和公式在Excel中編成程序,采用計(jì)算機(jī)來(lái)計(jì)算,可減少計(jì)算方面的麻煩,直接輸入變化參數(shù),即可得出數(shù)據(jù)結(jié)果。采用這種方法,操作方便,工作效率高,也能確保預(yù)埋件位置的精度,達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo),所以此方法在以后類(lèi)似工程中可推廣和應(yīng)用。

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中圖分類(lèi)號(hào):U238;U443.5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1004-2954(2010)09-0044-02

收稿日期:2010-05-26

作者簡(jiǎn)介:米亞鵬(1985—),男,助理工程師。