張曉明

（京福鐵路客運專線安徽有限責任公司，安徽合肥 230001）

1 概述

商合杭高鐵蕪湖長江公鐵大橋主橋采用（98+238+588+224+84）m 雙塔雙索面高低塔鋼桁梁斜拉橋，主橋全長1 232 m，采用有砟軌道，設(shè)計速度250 km/h。主橋北溫度跨度為710.6 m，南岸溫度跨度為617.1 m。主橋兩端梁縫設(shè)計伸縮量1 060±550 mm。

為確保長鋼軌在梁縫及其附近的連續(xù)支承，在蕪湖長江大橋主橋兩端每線各設(shè)置1 組時速250 km 有砟軌道調(diào)節(jié)器及伸縮裝置一體化設(shè)備（簡稱梁縫一體化設(shè)備），共鋪設(shè)4 組（見圖1）。調(diào)節(jié)器尖軌布置在連續(xù)梁內(nèi)、尖軌尖端朝向梁縫，基本軌跨越梁縫至引橋，調(diào)節(jié)器與兩端區(qū)間長鋼軌焊聯(lián)，調(diào)節(jié)器附近長鋼軌采用彈條Ⅴ型常阻力扣件。

2 調(diào)節(jié)器及伸縮裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計

研發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器（研線0726（18WH））及梁端伸縮裝置（研線1810）一體化設(shè)備（見圖2）。該設(shè)備是在融入國產(chǎn)高速鐵路道岔和扣件技術(shù)的基礎(chǔ)上，消化、吸收國外調(diào)節(jié)器及其上承式梁端伸縮裝置技術(shù)［1-3］，首次實現(xiàn)了自主研發(fā)的高速鐵路有砟軌道鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器與梁端伸縮裝置一體化設(shè)計及鋪設(shè)。

該梁縫一體化設(shè)備按具備梁縫、調(diào)節(jié)器及伸縮裝置三者同步伸縮，為長鋼軌提供連續(xù)支承，并具有剛度均勻和軌道平順性的功能進行設(shè)計［4-6］，采用了多項新材料新工藝。

圖1 蕪湖長江公鐵大橋主橋梁縫一體化設(shè)備及無縫線路布置

圖2 鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器及梁端伸縮裝置

2.1 總體方案

2.1.1 總體布置

梁縫一體化設(shè)備全長23 135 mm，適用于250 km/h高速鐵路有砟軌道線路，調(diào)節(jié)器設(shè)計伸縮量±600 mm、伸縮裝置設(shè)計伸縮量±600 mm（中和梁縫1 060 mm）。梁縫一體化設(shè)備平面布置示意見圖3。

圖3 蕪湖長江公鐵大橋梁縫一體化設(shè)備平面布置示意圖

2.1.2 扣件

扣件系統(tǒng)全部采用硫化墊板及偏心套結(jié)構(gòu)（見圖4），彈性鐵墊板靜剛度與兩端扣件（彈條V 型）墊板靜剛度一致，為50 kN/mm。采用可滑動扣件及大阻力彈條扣件（見圖5），鋼軌左右位置調(diào)整量為±16 mm，高低調(diào)整量為-4～+20 mm。

2.1.3 軌枕

除伸縮裝置在梁縫處采用2根鋼枕外，其余采用有砟軌道專用混凝土枕（見圖6）。

2.1.4 護軌及專用梭頭

為提高有砟道床軌排垂向剛度和縱向穩(wěn)定性，一體化設(shè)備設(shè)置護軌和枕端連接板，護軌軌端設(shè)置專用梭頭（見圖7）。

圖4 硫化墊板及偏心套

圖5 可滑動扣件

圖6 有砟軌道專用混凝土枕

2.2 調(diào)節(jié)器設(shè)計

（1）基本軌加長，并跨過梁縫（包括梁端伸縮裝置）布置，避免焊接接頭隨基本軌伸縮而前后移動。加長后的基本軌始端可根據(jù)現(xiàn)場配軌需要進行鋸切。

（2）為提高結(jié)構(gòu)安全可靠性，采用尖軌尖端藏尖3 mm（見圖8）。為適應客運專線時速250 km 的平順度要求，尖軌非工作邊采用拋物線線型，切削長度加長到8 m；構(gòu)造軌距加寬3 mm，且在尖軌軌頭寬40 mm斷面處設(shè)置零降低值。

圖7 護軌及專業(yè)梭頭

圖8 尖軌尖端藏尖

（3）在基本軌軌撐下采用間隙墊片，可靈活調(diào)整軌撐與軌底的間隙，以實現(xiàn)基本軌可滑動扣件、尖軌跟端大阻力扣件的功能。

（4）調(diào)節(jié)器軌撐螺栓采用“穿銷+開槽螺母+彈簧墊圈+平墊圈”結(jié)構(gòu)，提高軌撐螺栓的防松性能。

（5）采用優(yōu)化設(shè)計的基本軌軌撐，提高基本軌和尖軌跟端的垂向穩(wěn)定性，并增加間隙墊片，具有限位結(jié)構(gòu)。

（6）尖軌尖端至梁縫（梁端伸縮裝置）采用滑動扣件，基本軌始端至梁縫（梁端伸縮裝置）及尖軌跟端采用彈條扣件。

（7）在基本軌跟端設(shè)置雙聯(lián)軌撐及標尺（見圖9），為基本軌跟端提供伸縮槽；在尖軌尖端及基本軌跟端設(shè)置基本軌伸縮標尺，顯示準確的伸縮量（見圖10）。

（8）允許鋪設(shè)在半徑不小于2 000 m 的曲線或直線上。

圖9 基本軌跟端雙聯(lián)軌撐及標尺

圖10 尖軌尖端標尺

2.3 伸縮裝置設(shè)計

上承式梁端伸縮裝置共14根軌枕（見圖11），采用上承式“5-2-7”分布，其中中間2 根（⑥⑦枕）鋼枕為懸空鋼枕、其余為預應鋼筋力混凝土長枕，整體結(jié)構(gòu)的疲勞性能滿足軸重17 t動車組運營要求。

圖11 上承式梁端伸縮裝置（研線1810）

（1）采用具有低摩擦組件的縱梁（扁擔梁）。考慮到蕪湖長江公鐵大橋在最大梁縫設(shè)計寬度1 610 mm（=1 060+550）的情況下，動車組通過梁縫時活動鋼枕能為鋼軌提供足夠強度支承，減小鋼軌疲勞應力。設(shè)計梁縫一體化設(shè)備時采用鋼軌外側(cè)2 根、線路中心1根，共3根縱梁（見圖12）。3根縱梁的總截面慣性矩是某國外品牌同類產(chǎn)品縱梁（采用2根）總截面慣性矩的1.9 倍。因此，設(shè)備在梁縫左右支承跨度、列車荷載相同的工況下，自主研發(fā)設(shè)計的縱梁撓度是某國外品牌縱梁撓度的0.53倍，可見縱梁承載力顯著增大。

圖12 縱梁截面設(shè)計

研發(fā)階段，在中國鐵道科學研究院集團有限公司軌道技術(shù)國家重點試驗室進行實尺、實物試驗（見圖13）。試驗內(nèi)容包括伸縮摩阻力、靜力加載及最大伸縮狀態(tài)時（+600 mm）的300 萬次疲勞試驗，得到設(shè)備各項靜動力性能指標。其中，伸縮摩阻力最大為13.5 kN，縱梁的最大應力為21.5 MPa，各項指標均具有較大的富余量，達到了設(shè)計目標。

圖13 伸縮裝置實尺、實物試驗

（2）采用高強度、全幅、平置剪刀叉結(jié)構(gòu)，并采用精密銷軸和剪刀臂防鎖緊裝置（見圖14）。

（3）鋼軌在①—⑤枕采用485 型彈條大阻力扣件，在⑥—?枕采用485型可滑動扣件。

圖14 高強、全幅、平置剪刀叉結(jié)構(gòu)

（4）為確保3 根縱梁在動車組通過時的穩(wěn)定可靠，在每根縱梁活動端安裝防跳裝置（見圖15），具有以下功能：為縱梁活動端提供縱向滑動限位槽，防止縱梁在梁縫受到列車輪重沖擊作用時活動端上跳，造成對行車不利的隱患。

圖15 防跳裝置

（5）安裝走行軌及其配套扣件后的整體縱向伸縮阻力不大于25 kN。

（6）安裝伸縮標尺及指針，可隨時指示設(shè)備或梁縫伸縮變化量。

（7）一股鋼軌高低調(diào)整量為-4～+24 mm。

（8）一股鋼軌左右位置調(diào)整量：彈條扣件±10 mm、可滑動扣件±16 mm； 軌距調(diào)整量為： 彈條扣件±20 mm、可滑動扣件±32 mm。

3 調(diào)節(jié)器及伸縮裝置鋪設(shè)技術(shù)

3.1 施工方案

鋪設(shè)總體方案按自下而上，自梁縫向兩側(cè)。

（1）自下而上：先鋪設(shè)道床，再鋪放軌枕。將調(diào)節(jié)器范圍的有砟道床按相關(guān)要求攤鋪，同時進行逐層夯拍使道砟足夠密實后擺放伸縮裝置軌枕，再組裝扣件及結(jié)構(gòu)件，以軌頂標高和線路中心為控制基準點，采用支架將設(shè)備支承到位并補充道砟，振搗密實［7-8］。

（2）自梁縫向兩側(cè)：先鋪設(shè)梁端伸縮裝置，再鋪設(shè)調(diào)節(jié)器。將梁端伸縮裝置擺放至梁縫兩側(cè)，按梁縫邊軌枕（⑤⑧枕）至道砟板之間的距離擺放伸縮裝置，同時按軌頂標高和線路中心線調(diào)整設(shè)備高低、水平位置并補充道砟，振搗密實［9］。伸縮裝置兩側(cè)軌枕按鋪設(shè)圖研線0726（18WH）-600Tps所示間距進行鋪放。

3.2 施工流程

梁縫一體化設(shè)備施工流程見圖16。

圖16 梁縫一體化設(shè)備施工流程

4 梁縫一體化設(shè)備養(yǎng)護維修技術(shù)要求

（1）工務技術(shù)人員應掌握梁縫一體化設(shè)備范圍各區(qū)段各自結(jié)構(gòu)與功能［10］。

（2）日常保養(yǎng)工作中，做到調(diào)節(jié)器保持尖軌鎖定、基本軌可伸縮狀態(tài)，防止尖軌爬行或基本軌異常伸縮。

（3）伸縮裝置①—⑤枕的鋼軌及③—⑤枕縱梁鎖定，⑥—?枕的鋼軌及⑥—?縱梁滑動自如，以及剪刀叉伸縮自如。

（4）密貼和間隙檢查應按《商合杭鐵路蕪湖橋鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器及梁端伸縮裝置一體化設(shè)備鋪設(shè)驗收技術(shù)條件》。

（5）每月檢查調(diào)節(jié)器和梁端伸縮裝置狀態(tài)不少于1次，在高溫和低溫季節(jié)應加強檢查［11］。

（6）調(diào)節(jié)器尖軌或基本軌頂面出現(xiàn)“飛邊”現(xiàn)象時，應及時打磨。

（7）調(diào)節(jié)器尖軌或基本軌軌頭出現(xiàn)擦傷時，應及時修復或更換。

（8）每2 個月按要求涂油1 次；不得對尖軌軌撐貼合面和臺板頂面進行涂油或使油污落入［12］。

（9）檢查尖軌軌頂降低值，超出偏差允許值應及時修復。

（10）日常清掃灰砂、清除污垢，保持各部件清潔。

5 結(jié)束語

商合杭高鐵蕪湖長江公鐵大橋主橋為（98+238+588+224+84）m雙塔雙索面高低塔鋼桁梁斜拉橋，首次采用自主知識產(chǎn)權(quán)的鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器與梁端伸縮裝置一體化設(shè)備。施工過程中研發(fā)、設(shè)計、施工、建設(shè)單位密切配合，優(yōu)質(zhì)高效地完成了梁縫一體化設(shè)備的鋪設(shè)，為我國大跨度有砟軌道橋梁梁縫軌道鋪設(shè)積累了寶貴的實踐經(jīng)驗。