張俊英

(中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,北京 102600)

1 概述

六七式鐵路舟橋是我國(guó)于1967年自行研制成功的鐵路舟橋制式器材。它主要用于應(yīng)急克服江河障礙,保障鐵路運(yùn)輸。亦可根據(jù)需要,拼組成水上施工設(shè)備供施工使用,也可作為臨時(shí)水上交通運(yùn)輸用。 1976年唐山大地震,京山鐵路薊運(yùn)河大橋被震壞,用六七式鐵路舟橋器材搶架了一座薊運(yùn)河鐵路浮橋,及時(shí)保障了京山鐵路復(fù)線開(kāi)通,為唐山抗震救災(zāi)作出了貢獻(xiàn)。六七式鐵路舟橋器材作為基本建設(shè)工程中的水上工程設(shè)施、運(yùn)輸船舶使用,對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生了一定效益。在平時(shí)應(yīng)急搶修和水上工程施工中發(fā)揮了重要作用。

六七式鐵路舟橋從1967年設(shè)計(jì)定型距現(xiàn)在已有40多年,在唐山地震搶架薊運(yùn)河鐵路浮橋和在訓(xùn)練以及在平時(shí)基建工程使用中,暴露出器材裝卸車(chē)和上下水、門(mén)橋拼組速度慢,結(jié)構(gòu)龐大復(fù)雜,桿件種類繁多,易毀難修,不適應(yīng)現(xiàn)代應(yīng)急搶修的要求。2006年經(jīng)國(guó)家交戰(zhàn)辦批準(zhǔn)六七式鐵路舟橋器材技術(shù)改造任務(wù)書(shū)(國(guó)動(dòng)交戰(zhàn)[2006]44號(hào)),主要對(duì)棧橋進(jìn)行技術(shù)改造。經(jīng)過(guò)方案研究設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)、試制、拼組架設(shè)試驗(yàn)與演練,于2010年9月通過(guò)了技術(shù)評(píng)審。

棧橋包括活動(dòng)棧橋和固定棧橋。活動(dòng)棧橋起升降調(diào)節(jié)作用,升降塔在六七式鐵路舟橋中用來(lái)支承活動(dòng)棧橋和邊孔。根據(jù)水位漲落,通過(guò)升降橋面使棧橋與邊孔形成一定坡度,適應(yīng)水位變化,達(dá)到調(diào)節(jié)棧橋的坡度,以利列車(chē)通過(guò)。

2 既有棧橋升降塔存在的問(wèn)題

原升降塔墩身結(jié)構(gòu)為穿式結(jié)構(gòu),位于鐵路橋梁搶修界限之外,設(shè)置在棧橋頂端,每岸各1座,主要由橫梁、縱梁、立柱(包括支撐)、吊架(包括支撐)及縱橫墊梁等68種523件和4 906只M22螺栓組成,每座質(zhì)量26.3 t,橫梁上設(shè)支座支承邊孔及棧橋梁,兩端安有錨機(jī)2臺(tái)。升降調(diào)節(jié)高度通過(guò)錨機(jī)及吊架的滑車(chē)組進(jìn)行,調(diào)節(jié)范圍為4 m。拼組架設(shè)1座升降塔需38 h10 min。

原設(shè)計(jì)1座活動(dòng)棧橋適應(yīng)河水漲落4 m,致使活動(dòng)棧橋的升降塔和活動(dòng)墩,結(jié)構(gòu)龐大、復(fù)雜、桿件種類多,拼架速度慢并且需在低水位時(shí)預(yù)施工；升降塔頂端高出邊孔支座底面5.9 m,架設(shè)邊孔浮節(jié)時(shí),浮節(jié)必須順橋軸線方向進(jìn)入,架設(shè)非常困難而且架設(shè)速度緩慢,極大地制約了棧橋的搶修速度。升降塔的拼組架設(shè)與邊孔浮節(jié)的架設(shè)成為六七式鐵路舟橋的控制因素。升降塔結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3 改進(jìn)的總體思路

活動(dòng)棧橋的升降墩共設(shè)2個(gè),1號(hào)升降墩和2號(hào)升降墩,本文只介紹1號(hào)升降墩,可調(diào)節(jié)水位1.50 m。升降墩的基礎(chǔ)為4×4根φ529 mm的鋼管樁,打樁用的導(dǎo)樁框架與鋼管樁相連接,作為鋼管樁的聯(lián)結(jié)系。根據(jù)河床地質(zhì),也可以采用其他基礎(chǔ)。

3.1 邊孔浮節(jié)由原來(lái)必須順橋軸線方向進(jìn)入,改進(jìn)為可垂直橋軸線方向架設(shè)

為使邊孔浮節(jié)可由垂直于橋軸線方向進(jìn)行架設(shè),加快活動(dòng)棧橋的拼組架設(shè)和邊孔浮節(jié)的架設(shè)速度,提高鐵路舟橋的戰(zhàn)術(shù)性能,經(jīng)反復(fù)探索研究,把升降墩設(shè)在鐵路橋梁搶修界限以內(nèi)的橫梁下面,支承橫梁的墩身結(jié)構(gòu)可進(jìn)行高度調(diào)整,以適應(yīng)水位變化。新設(shè)計(jì)的升降墩為墩柱結(jié)構(gòu)(圖2),活動(dòng)棧橋可在任何水位進(jìn)行施工,邊孔浮節(jié)可以由垂直于橋軸線方向進(jìn)行架設(shè)。墩身主要由橫梁、墩柱、下縱梁、墊梁和帽梁等組成,配4臺(tái)20 t液壓千斤頂。橫梁下翼緣與墩柱頂端法蘭連接,墩柱下端與下縱梁腹板連接,下縱梁支承在墊梁上,墊梁支承在鋼管樁上。調(diào)整高度時(shí),松開(kāi)墩柱與下縱梁的連接,液壓千斤頂頂升橫梁,橫梁帶動(dòng)墩柱上移,調(diào)整到位后,將墩柱與下縱梁連接,并安裝斜撐桿,反之亦然。

圖1 改進(jìn)前的升降塔

圖2 升降墩墩柱結(jié)構(gòu)(單位：mm)

3.2 活動(dòng)棧橋由原來(lái)的低水位預(yù)施工,改進(jìn)為在高、低水位均能施工

由于河中橋面軌頂距水面只有3.5 m,棧橋適應(yīng)水位變化2.3 m(棧橋調(diào)節(jié)1.5 m,邊孔自動(dòng)調(diào)節(jié)0.8 m),扣除棧橋梁和支座的高度后,墩身構(gòu)造高度不得大于1 m。為了保證在任何使用水位值均能進(jìn)行墩身施工,樁頂必須在水面以上,把調(diào)節(jié)墩身高度的墩柱穿過(guò)下縱梁伸入水中。由于墩身高度不得大于1 m,為使墩頂豎向力和水平制動(dòng)力傳給墩身下16根鋼管樁基礎(chǔ),墩身主要構(gòu)件橫梁、下縱梁和墊梁都?jí)嚎s了建筑高度,才解決了此關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。

(1)橫梁(圖3)：是箱形焊接板梁,箱形斷面為1 000 mm×400 mm,翼緣板和腹板的厚度均為20 mm,兩翼腹板的厚度為16 mm,外形尺寸為5 000 mm×2 500 mm×400 mm,質(zhì)量2 829 kg,承受浮橋邊孔和棧橋梁的支座反力和列車(chē)制動(dòng)力,下翼緣板與墩柱上端相連。上翼緣板下安裝千斤頂上底座,與千斤頂相連接。橫梁在外力作用下承受豎向力、橫向力、力矩和扭轉(zhuǎn)力矩。為使升降墩能在高水位時(shí)進(jìn)行施工,且墩柱與下縱梁連接的螺栓在高水位以上,必須將橫梁的建筑高度盡可能降低,故橫梁高度由原來(lái)的1 000 mm改為400 mm。上翼緣板在腹板內(nèi)側(cè)設(shè)與邊孔梁和棧橋梁支座相聯(lián)的栓孔φ23.5 mm與螺母M22。

圖3 橫梁(單位：mm)

(2)下縱梁：為壓縮建筑高度,采用魚(yú)腹式箱形焊接板梁,上、下翼緣板和腹板均為12 mm厚,兩端1 500 mm范圍內(nèi)翼緣板增設(shè)加強(qiáng)板厚12 mm,腹板增設(shè)加強(qiáng)板厚10 mm,外形尺寸為4 000 mm×515 mm×528 mm,質(zhì)量1 206 kg,兩端與墊梁連接處的高度由528 mm減為320 mm。

(3)墊梁(圖4)：是箱形電焊板梁,箱形斷面為450 mm×280 mm,翼緣板和腹板的厚度均為12 mm,外形尺寸為4 780 mm×2 120 mm×280 mm,質(zhì)量1 341 kg。為減少建筑高度,將需要縱橫疊置的上下兩層墊梁設(shè)計(jì)在一個(gè)平面,故墊梁高度由原來(lái)的560 mm壓縮為280 mm。在與下縱梁連接處,設(shè)有與下縱梁連接用的橢圓螺栓孔,橢圓螺栓孔供調(diào)節(jié)下縱梁順線路方向的位置。墊梁支承在鋼管樁上。

圖4 墊梁(單位：mm)

改進(jìn)設(shè)計(jì)后的升降墩,其戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能有較大提高,對(duì)棧橋和邊孔浮節(jié)的拼組架設(shè)有重大影響。墩身質(zhì)量由原來(lái)的26.3 t,減為12.9 t,質(zhì)量減輕51%。構(gòu)件由原來(lái)68種523件和4 906只螺栓減為10種51件和328只螺栓組成。拼架1座升降墩由原來(lái)38 h10 min減為僅需1 h。

原升降塔與活動(dòng)墩的結(jié)構(gòu),必須采取在低水位預(yù)施工,而新設(shè)計(jì)的升降墩結(jié)構(gòu)可在低水位、高水位均能施工。

原升降塔頂端高出邊孔支座底面5.9 m,架設(shè)邊孔浮節(jié)時(shí),浮節(jié)必須順橋軸線方向進(jìn)入,架設(shè)邊孔十分困難而且慢。新設(shè)計(jì)的升降墩改為墩柱結(jié)構(gòu)后,其頂端位于邊孔支座下面,架設(shè)邊孔浮節(jié)時(shí),邊孔浮節(jié)由垂直橋軸線方向進(jìn)入架設(shè),加快了浮橋的架設(shè)速度。

4 結(jié)語(yǔ)

升降墩由穿式改為墩柱結(jié)構(gòu),橫梁斷面由П形改為箱形,升降墩頂端位于邊孔支座下面,架設(shè)邊孔浮節(jié)時(shí),邊孔浮節(jié)由順橋軸線方向架設(shè),改為垂直于橋軸線方向架設(shè),加快了浮橋的架設(shè)速度,解決了控制浮橋架設(shè)速度的關(guān)鍵技術(shù)難度。墩柱伸向水中調(diào)節(jié)鐵路浮橋棧橋坡度的結(jié)構(gòu)形式新穎,在國(guó)內(nèi)屬首次采用。墩身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,受力合理,質(zhì)量輕,零部件少,在低水位、高水位均能施工,拼組架設(shè)速度快而方便,極大地提高了六七式鐵路舟橋的架設(shè)速度,提高了六七式鐵路舟橋的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能。

[1] 中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.六七式鐵路舟橋器材技術(shù)改造論證報(bào)告[R].北京：中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,2006.

[2] 中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.六七式鐵路舟橋器材技術(shù)改造研制報(bào)告[R].北京：中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,2010.

[3] 鐵道戰(zhàn)備舟橋處.六七式鐵路舟橋器材技術(shù)改造試驗(yàn)報(bào)告[R].山東齊河：鐵道戰(zhàn)備舟橋處,2010.

[4] 鐵道戰(zhàn)備舟橋處.六七式鐵路舟橋器材技術(shù)改造升降墩拼組試驗(yàn)報(bào)告[R].山東齊河：鐵道戰(zhàn)備舟橋處,2010.

[5] 湖北華舟重工有限責(zé)任公司.六七式鐵路舟橋器材技術(shù)改造(首制套)試生產(chǎn)評(píng)議會(huì)材料匯編[G].湖北赤壁市：湖北華舟重工有限責(zé)任公司,2010.

[6] 中華人民共和國(guó)鐵道部.鐵路橋梁搶修(建)技術(shù)規(guī)程(試行)[S].北京：中國(guó)鐵道出版社,1996.

[7] 中華人民共和國(guó)鐵道部.TB10002.2—2005 鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)鐵道出版社,2005.