蔡小培, 王鐵霖, 楊憬帆, 徐凌雁

（1.北京交通大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院, 北京 100044；2.中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司 線(xiàn)路站場(chǎng)樞紐設(shè)計(jì)研究院, 天津 300308）

0 引言

我國(guó)幅員遼闊, 地形地貌和地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜, 而隨著高速鐵路對(duì)結(jié)構(gòu)空間的限制要求以及對(duì)高速鐵路運(yùn)營(yíng)、平順性要求越來(lái)越高, 布設(shè)在高架橋梁上的車(chē)站和道岔也越來(lái)越多。橋上無(wú)縫道岔軌道結(jié)構(gòu)力學(xué)行為復(fù)雜且受多重荷載作用[1］, 綜合了無(wú)縫線(xiàn)路、無(wú)縫道岔、無(wú)砟軌道等技術(shù)要點(diǎn)。橋上無(wú)縫道岔與下部基礎(chǔ)結(jié)合衍生出一系列的技術(shù)難點(diǎn), 如跨區(qū)間無(wú)縫線(xiàn)路與長(zhǎng)大橋梁的適應(yīng)性問(wèn)題、橋上無(wú)縫道岔結(jié)構(gòu)變形的控制問(wèn)題等[2］, 是軌道工程研究領(lǐng)域面臨的技術(shù)難題之一。

諸多學(xué)者對(duì)橋上無(wú)縫道岔力學(xué)特性開(kāi)展了大量研究工作。王平等[3］建立了長(zhǎng)大連續(xù)梁橋上無(wú)縫道岔的計(jì)算模型, 以60 kg/m鋼軌12號(hào)可動(dòng)心軌道岔為例, 分析了在長(zhǎng)大連續(xù)梁橋上鋪設(shè)無(wú)縫道岔及伸縮調(diào)節(jié)器時(shí), 墩臺(tái)及鋼軌的受力變形規(guī)律；曾志平等[4］將道岔、橋梁和墩臺(tái)視為整體, 建立了橋上無(wú)縫道岔有限元模型, 根據(jù)變分原理和“對(duì)號(hào)入座”法則建立有限元方程組, 研究了支座布置形式、軌溫及梁溫變化幅度、扣件及道床阻力、限位器數(shù)量、梁跨長(zhǎng)度和橋墩剛度等對(duì)無(wú)縫道岔力學(xué)特性的影響。蔡小培等[5］以高速鐵路64 m主跨連續(xù)梁橋上無(wú)縫道岔為研究對(duì)象, 建立了無(wú)縫道岔-無(wú)砟軌道-橋梁空間耦合模型, 分析了溫度作用、列車(chē)荷載以及斷軌時(shí)大跨橋上無(wú)縫道岔的力學(xué)特性, 提出了一套適用于大跨橋梁無(wú)縫道岔的檢算方法和軌道結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案。高增增[6］以高架站咽喉區(qū)橋上單渡線(xiàn)和單開(kāi)道岔為研究對(duì)象, 建立了線(xiàn)橋墩一體化模型, 研究了在鋪設(shè)常阻力方案、不同小阻力方案和道岔梁間插入簡(jiǎn)支梁方案時(shí), 無(wú)縫線(xiàn)路和無(wú)縫道岔軌道受力和變形規(guī)律。

橋梁溫度跨度較大時(shí), 在溫度作用下無(wú)縫道岔縱向力較大, 道岔-橋梁相互作用明顯[7］。道岔區(qū)鋼軌溫度力通過(guò)尖軌跟端和轍叉區(qū)的間隔鐵傳遞, 使無(wú)縫道岔受力變形更加復(fù)雜；無(wú)縫道岔群布置在高架橋上時(shí), 在列車(chē)荷載作用下橋梁會(huì)產(chǎn)生撓曲變形, 導(dǎo)致無(wú)縫道岔受力變形增大, 加劇軌道不平順。為滿(mǎn)足無(wú)縫道岔強(qiáng)度、穩(wěn)定性等要求, 保證線(xiàn)路安全運(yùn)營(yíng), 需要對(duì)軌道結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。文獻(xiàn)[8-9］推薦使用小阻力扣件以減小鋼軌受力, 但針對(duì)橋上無(wú)縫道岔群小阻力扣件的布設(shè)原則和具體布設(shè)方案尚缺乏系統(tǒng)性研究。

以某高速鐵路高架橋上由8組無(wú)縫道岔構(gòu)成的道岔群為例, 介紹高架橋上鋪設(shè)無(wú)砟軌道無(wú)縫道岔群的精細(xì)化建模方法, 系統(tǒng)分析溫度、撓曲及制動(dòng)作用下橋上無(wú)縫道岔群及橋墩墩頂?shù)氖芰妥冃翁匦? 提出橋上無(wú)縫道岔設(shè)計(jì)方法, 探討鋪設(shè)小阻力扣件優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的可行性。

1 結(jié)構(gòu)參數(shù)與荷載作用

1.1 橋上無(wú)縫道岔結(jié)構(gòu)參數(shù)

無(wú)縫道岔與橋梁結(jié)構(gòu)的相對(duì)位置、橋跨的布置形式、道岔號(hào)碼等直接影響道岔區(qū)鋼軌的受力變形特性。對(duì)于道岔群結(jié)構(gòu), 由于道岔間存在順接、對(duì)接等連接方式, 無(wú)縫道岔受力變形更加復(fù)雜。算例中的高架橋上均鋪設(shè)客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)18號(hào)可動(dòng)心軌單開(kāi)道岔, 直線(xiàn)通過(guò)速度350 km/h, 道岔位置、橋梁墩臺(tái)編號(hào)及橋跨范圍見(jiàn)圖1。

圖1 橋上無(wú)縫道岔示意圖

（1）橋梁。橋梁型式依次為：（40+40）m T型剛構(gòu)、（60+100+60）m連續(xù)剛構(gòu)、2×48 m連續(xù)剛構(gòu)、4×48 m連續(xù)剛構(gòu)、2×48 m連續(xù)剛構(gòu)、4×48 m連續(xù)剛構(gòu)、3×41 m雙線(xiàn)變四線(xiàn)道岔梁、3×41 m雙線(xiàn)變?nèi)€(xiàn)道岔梁、5×32 m簡(jiǎn)支箱梁。

（2）軌道。橋上道岔為客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)18號(hào)可動(dòng)心軌單開(kāi)道岔, 采用U75VG材質(zhì)60 kg/m鋼軌, 屈服強(qiáng)度為472 MPa, 考慮1.3的安全系數(shù), 容許應(yīng)力為363 MPa。

1.2 設(shè)計(jì)荷載

列車(chē)荷載采用ZK活載, 輪軌摩阻系數(shù)取0.164。最高軌溫為49.6℃, 最低軌溫為-39.5℃, 設(shè)計(jì)鎖定軌溫為（10±3）℃, 鋼軌最大溫降為52.5℃, 最大溫升為42.6℃；根據(jù)TB 10015—2012《鐵路無(wú)縫線(xiàn)路設(shè)計(jì)規(guī)范》（簡(jiǎn)稱(chēng)《規(guī)范》）, 混凝土梁考慮年溫差, 溫差變化30℃。按ZK活載施加撓曲和制（啟）動(dòng)作用, 按結(jié)構(gòu)最大升降溫施加溫度作用, 并分析極端氣溫下鋼軌折斷對(duì)橋墩墩頂縱向力的影響。

2 空間耦合模型建立

根據(jù)客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)18號(hào)可動(dòng)心軌單開(kāi)道岔設(shè)計(jì)參數(shù)、岔區(qū)無(wú)砟軌道與橋梁的實(shí)際布置情況, 基于道岔-橋梁相互作用原理、非線(xiàn)性有限元理論, 考慮道岔、無(wú)砟軌道、橋梁及墩臺(tái)的相互作用, 建立無(wú)縫道岔-橋梁-墩臺(tái)空間耦合模型（見(jiàn)圖2）。為消除邊界條件的影響, 橋梁兩側(cè)各建立150 m路基段。

圖2 無(wú)縫道岔-梁體-墩臺(tái)空間耦合模型

高架橋的梁體、橋墩采用梁?jiǎn)卧M, 梁體-墩頂共用節(jié)點(diǎn), 墩臺(tái)底部地基采用節(jié)點(diǎn)彈性支承模擬。

鋼軌采用梁?jiǎn)卧M(jìn)行模擬, 考慮縱向、橫向及垂向位移。道岔尖軌與可動(dòng)心軌前端可自由伸縮, 尖軌或可動(dòng)心軌尖端位移為其跟端位移與自由段伸縮位移之和。間隔鐵阻力使用非線(xiàn)性彈簧單元模擬, 阻力值采用相關(guān)試驗(yàn)取得的數(shù)據(jù)[10］。

扣件縱向阻力采用非線(xiàn)性彈簧單元模擬, 橫向阻力采用線(xiàn)性彈簧單元模擬, 作用于鋼軌支承節(jié)點(diǎn)上, 限制鋼軌相對(duì)于橋梁的縱、橫向位移, 縱、橫向阻力根據(jù)《規(guī)范》取值。扣件縱向阻力取值見(jiàn)表1。

表1 扣件縱向阻力 kN/（m·軌）

3 力學(xué)特性與結(jié)構(gòu)檢算

橋梁上鋪設(shè)無(wú)縫道岔時(shí), 伸縮力、撓曲力、制（啟）動(dòng)力和斷軌力的變化規(guī)律與鋪設(shè)普通無(wú)縫線(xiàn)路時(shí)均有較大區(qū)別[11］, 需要重點(diǎn)關(guān)注。在橋上無(wú)縫道岔檢算中, 應(yīng)根據(jù)梁軌相互作用原理, 考慮道岔尖軌與基本軌、道岔與橋梁之間的相互作用。檢算內(nèi)容主要包括橋上無(wú)縫道岔鋼軌強(qiáng)度、穩(wěn)定性, 以及橋上無(wú)縫道岔部件強(qiáng)度、尖軌位移、心軌位移、道岔轉(zhuǎn)轍器、轍叉與橋梁的相對(duì)位移等指標(biāo)。鋪設(shè)無(wú)縫道岔的橋梁, 墩臺(tái)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)檢算應(yīng)考慮無(wú)縫線(xiàn)路的縱向力。

基于建立的無(wú)縫道岔-梁體-墩臺(tái)空間耦合模型, 分析伸縮力、撓曲力及制（啟）動(dòng)力作用下鋼軌受力與變形規(guī)律, 并對(duì)鋼軌強(qiáng)度、橋墩墩頂縱向力等進(jìn)行檢算。

3.1 溫度作用

對(duì)于溫度跨度較大的高架橋, 在升溫或降溫作用下, 梁縫處鋼軌縱向力較大, 無(wú)縫線(xiàn)路強(qiáng)度經(jīng)常不滿(mǎn)足《規(guī)范》要求。設(shè)計(jì)中可考慮在簡(jiǎn)支梁跨、連續(xù)梁或剛構(gòu)橋邊跨區(qū)域布置小阻力扣件, 在保證道岔正常轉(zhuǎn)換的同時(shí), 減小梁體變形對(duì)鋼軌縱向力的影響。

考慮全橋鋪設(shè)常阻力扣件及部分區(qū)域鋪設(shè)小阻力扣件, 將鋼軌按最大溫降52.5℃進(jìn)行降溫, 根據(jù)《規(guī)范》, 無(wú)砟軌道梁降溫30℃, 兩工況下鋼軌伸縮力見(jiàn)圖3。

圖3 鋼軌伸縮力

由于尖軌將溫度力通過(guò)間隔鐵傳遞給基本軌, 鋼軌縱向力在道岔間隔鐵所在位置出現(xiàn)突變。鋪設(shè)小阻力扣件可以減小梁軌相互作用, 在降溫幅度相同時(shí), 鋪設(shè)小阻力扣件時(shí)的鋼軌伸縮力小于鋪設(shè)常阻力扣件時(shí)的鋼軌伸縮力。由圖3可知, 降溫作用下, 布置常阻力、小阻力扣件時(shí)鋼軌伸縮力峰值均出現(xiàn)在25#墩所在梁縫處, 大小分別為1 874.21、1 651.65 kN, 即241.99、213.25 MPa。

3.2 列車(chē)荷載作用

列車(chē)荷載作用主要考慮為垂向的撓曲荷載與縱向的制（啟）動(dòng)荷載。根據(jù)《規(guī)范》, 伸縮力與撓曲力不疊加。采用影響線(xiàn)加載法確定無(wú)縫道岔區(qū)域鋼軌撓曲力、制（啟）動(dòng)力產(chǎn)生峰值時(shí)荷載作用的位置。

3.2.1 撓曲力

考慮列車(chē)撓曲荷載位于25#墩起向大號(hào)碼墩方向400 m的單線(xiàn)直向過(guò)岔軌道上, 全橋常阻力扣件和設(shè)置小阻力扣件對(duì)鋼軌撓曲力的影響對(duì)比見(jiàn)圖4。

圖4 鋼軌撓曲力

由于混凝土箱梁截面慣性矩較大, 橋梁截面抗彎剛度大, 對(duì)于高架橋上無(wú)縫道岔來(lái)說(shuō), 在撓曲荷載作用下, 無(wú)縫道岔區(qū)鋼軌受力及變形通常較小, 鋼軌撓曲力極值出現(xiàn)在連續(xù)剛構(gòu)梁橋墩及梁縫處。由圖4可知, 在列車(chē)垂向荷載作用下, 撓曲力極值均出現(xiàn)在橋墩處, 布置常阻力、小阻力扣件時(shí)撓曲力峰值分別為17.58、10.76 kN。

3.2.2 制（啟）動(dòng)力

為使25#墩梁縫處的無(wú)縫線(xiàn)路出現(xiàn)最大制（啟）動(dòng)力, 制（啟）動(dòng)荷載布設(shè)在25#墩起向大號(hào)碼墩方向400 m的單線(xiàn)直向過(guò)岔軌道上（見(jiàn)圖5）。全橋常阻力扣件和設(shè)置小阻力扣件對(duì)鋼軌制（啟）動(dòng)力的影響對(duì)比見(jiàn)圖6。

圖5 制動(dòng)力加載示意圖

圖6 鋼軌制（啟）動(dòng)力

與撓曲荷載相比, 制（啟）動(dòng)荷載對(duì)橋上道岔鋼軌受力及變形影響較為顯著, 但遠(yuǎn)小于溫度荷載作用的影響。在制（啟）動(dòng)荷載作用下, 鋼軌發(fā)生縱向變形, 橋梁與鋼軌產(chǎn)生同方向位移, 且與鋼軌制動(dòng)位移較為接近, 鋼軌未發(fā)生爬行, 道岔幾何形位能夠得到保證[12］。由圖6可知, 鋼軌制（啟）動(dòng)力峰值出現(xiàn)在制（啟）動(dòng)荷載作用端部。布置常阻力、小阻力扣件時(shí)制（啟）動(dòng)拉力峰值分別為231.80、184.69 kN, 對(duì)應(yīng)應(yīng)力為29.93、23.85 MPa。制（啟）動(dòng)壓力峰值分別為111.78、83.95 kN, 對(duì)應(yīng)應(yīng)力為14.43、10.84 MPa。梁軌相對(duì)位移峰值出現(xiàn)在制（啟）動(dòng)荷載作用端部所在梁縫處（見(jiàn)圖7）。鋪設(shè)小阻力扣件后, 梁軌相對(duì)位移有所增加。常阻力、小阻力方案下梁軌相對(duì)位移峰值分別為1.62、2.35 mm。

圖7 梁軌相對(duì)位移

3.3 橋墩墩頂縱向力

3.3.1 溫度作用

鋼軌最大溫降52.5℃, 最大溫升42.6℃。根據(jù)《規(guī)范》, 無(wú)砟軌道梁年溫差取30℃。計(jì)算得到的橋墩墩頂縱向力見(jiàn)圖8。

由于橋梁跨度不同, 以及部分橋梁鋪設(shè)無(wú)縫道岔后受道岔尖軌伸縮的影響, 各橋梁墩臺(tái)所受縱向力相差較大。當(dāng)橋墩位于連續(xù)剛構(gòu)橋的中部時(shí), 橋墩所受縱向力通常較?。划?dāng)橋墩位于連續(xù)剛構(gòu)橋的梁端時(shí), 橋梁墩頂縱向力較大。對(duì)于雙線(xiàn)變四線(xiàn)、雙線(xiàn)變?nèi)€(xiàn)道岔梁, 橋梁墩頂縱向力受無(wú)縫道岔影響較大, 19#、22#、25#邊墩墩頂縱向力較大。由圖8可知, 鋼軌降溫52.5℃、無(wú)砟軌道梁降溫30℃時(shí), 橋墩墩頂縱向力峰值出現(xiàn)在25#墩處, 大小為4 162.39 kN；鋼軌升溫42.6℃、無(wú)砟軌道梁升溫30℃時(shí), 橋墩墩頂縱向力峰值出現(xiàn)在25#墩處, 大小為4 030.59 kN。

圖8 溫度作用下橋墩墩頂縱向力

3.3.2 斷軌作用

根據(jù)鋼軌伸縮力峰值出現(xiàn)位置, 考慮在25#墩、29#墩梁縫處單根鋼軌折斷時(shí), 橋墩墩頂縱向力見(jiàn)圖9。

鋼軌折斷后, 無(wú)縫線(xiàn)路的縱向力將重新分布。折斷鋼軌中的縱向力將得到放散, 未折斷鋼軌中的縱向力將突然增大, 同時(shí), 橋墩墩頂縱向力將產(chǎn)生突變。鋼軌折斷時(shí), 折斷位置兩側(cè)的橋墩中將產(chǎn)生方向相反的力。鋼軌折斷位置附近的兩聯(lián)橋梁的橋墩縱向力變化最大。如圖9所示, 當(dāng)25#墩梁縫處單根鋼軌折斷時(shí), 橋墩墩頂縱向力峰值出現(xiàn)在25#墩的4×48 m連續(xù)剛構(gòu)橋一側(cè), 峰值大小為205.01 kN。當(dāng)29#墩梁縫處單根鋼軌折斷時(shí), 橋墩墩頂縱向力峰值同樣出現(xiàn)在25#墩, 峰值大小為138.47 kN。

圖9 斷軌作用下橋墩墩頂縱向力

3.4 鋼軌強(qiáng)度檢算

全橋鋪設(shè)常阻力扣件時(shí), 參考《規(guī)范》計(jì)算得到鋼軌動(dòng)彎拉應(yīng)力為117.67 MPa。25#墩梁縫位置的伸縮應(yīng)力最大, 為241.99 MPa, 制動(dòng)應(yīng)力為29.93 MPa。將鋼軌伸縮應(yīng)力、動(dòng)彎應(yīng)力、制動(dòng)應(yīng)力進(jìn)行疊加, 鋼軌所受總應(yīng)力為389.59 MPa, 超過(guò)容許值363.00 MPa（見(jiàn)表2）。因此橋上無(wú)縫道岔采用全橋鋪設(shè)常阻力扣件方案時(shí), 難以滿(mǎn)足鋼軌強(qiáng)度檢算要求, 需要對(duì)橋上無(wú)縫道岔進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

表2 鋼軌強(qiáng)度檢算 MPa

4 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

對(duì)于高速鐵路高架橋上無(wú)縫道岔, 根據(jù)結(jié)構(gòu)靜力學(xué)特性分析可知, 溫度荷載對(duì)鋼軌及橋梁的影響遠(yuǎn)大于列車(chē)荷載作用, 檢算時(shí)可忽略列車(chē)荷載作用的影響。全橋鋪設(shè)常阻力扣件時(shí), 鋼軌伸縮應(yīng)力較大, 鋼軌強(qiáng)度無(wú)法滿(mǎn)足《規(guī)范》要求, 由于設(shè)計(jì)鎖定軌溫為（10±3）℃, 溫度較低, 難以通過(guò)降低軌溫減小鋼軌伸縮力, 故需考慮布置小阻力扣件。小阻力扣件可有效減小梁軌之間的相互作用, 減小梁體變形對(duì)鋼軌縱向受力的影響。由于鋼軌降溫幅度過(guò)大, 鋼軌縱向力峰值極大, 因此考慮部分區(qū)域鋪設(shè)小阻力扣件（見(jiàn)圖10）。18#墩和19#墩之間的簡(jiǎn)支梁鋪設(shè)小阻力扣件。對(duì)于道岔區(qū)域, 道岔前后10 m外布置小阻力扣件, 同時(shí), 小阻力扣件布置范圍距離梁縫不超過(guò)30 m。對(duì)于（60+100+60）m剛構(gòu)橋, 由于梁端伸縮力較大, 故2個(gè)邊跨60 m范圍布設(shè)小阻力扣件, 中間跨100 m范圍布置常阻力扣件。

圖10 結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案

基于所建立的無(wú)縫道岔-橋梁-墩臺(tái)空間耦合模型, 對(duì)優(yōu)化后的橋上無(wú)縫道岔進(jìn)行受力分析。鋪設(shè)小阻力扣件時(shí)鋼軌受力得到改善, 最大應(yīng)力值較鋪設(shè)常阻力扣件時(shí)明顯降低。按小阻力扣件方案設(shè)計(jì)時(shí), 無(wú)縫線(xiàn)路區(qū)域鋼軌總應(yīng)力為354.77 MPa, 無(wú)縫道岔區(qū)域鋼軌總應(yīng)力為304.96 MPa, 與常阻力扣件方案相比, 分別降低8.94%、21.72%, 此時(shí)鋼軌強(qiáng)度滿(mǎn)足《規(guī)范》要求。因此, 對(duì)小阻力扣件方案其他指標(biāo)進(jìn)行檢算。

4.1 尖軌、心軌位移檢算

尖軌與基本軌、心軌與翼軌的相對(duì)位移量對(duì)道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)的牽引轉(zhuǎn)換有重要影響。根據(jù)計(jì)算, 在溫度作用下, 尖軌與心軌的位移量較大, 而在制（啟）動(dòng)荷載作用下較小。溫度作用下, 尖軌尖端相對(duì)基本軌位移最大在8#道岔, 位移量為15.19 mm, 心軌尖端相對(duì)于翼軌位移最大在10#道岔, 位移量為9.60 mm, 對(duì)應(yīng)道岔的尖軌尖端相對(duì)基本軌位移均大于心軌相對(duì)翼軌位移（見(jiàn)圖11）。在溫度作用下, 尖軌與基本軌、心軌與翼軌的相對(duì)位移均小于《規(guī)范》規(guī)定的相應(yīng)限值（40、20 mm）。

圖11 尖軌、心軌相對(duì)位移

4.2 轉(zhuǎn)轍器處梁軌相對(duì)位移檢算

為保證道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn), 需嚴(yán)格限制轉(zhuǎn)轍器處基本軌與橋梁的相對(duì)位移。在道岔施工鎖定時(shí), 通常僅關(guān)注軌溫是否處于鎖定軌溫, 往往忽略了梁體溫度。當(dāng)?shù)啦碓诹后w溫度較高時(shí)鎖定, 冬季極端氣溫下, 梁體降溫幅度較大, 轉(zhuǎn)轍器處梁軌相對(duì)位移增加（見(jiàn)圖12）。當(dāng)梁體降溫幅度達(dá)40℃以上時(shí), 轉(zhuǎn)轍器處梁軌相對(duì)位移超過(guò)限值10 mm。因此, 在無(wú)縫道岔鋪設(shè)時(shí), 應(yīng)嚴(yán)格控制梁體的溫度。

圖12 轉(zhuǎn)轍器處梁軌相對(duì)位移

4.3 其他指標(biāo)檢算

小阻力扣件方案的各項(xiàng)靜力檢算結(jié)果見(jiàn)表3, 無(wú)縫線(xiàn)路強(qiáng)度、鋼軌斷縫值、間隔鐵螺栓強(qiáng)度、梁軌相對(duì)位移等指標(biāo)均可滿(mǎn)足《規(guī)范》要求。簡(jiǎn)支梁、道岔以外的梁端區(qū)域適當(dāng)鋪設(shè)小阻力扣件的方案, 可有效減弱荷載作用下梁軌之間的相互作用, 減小橋梁變形對(duì)無(wú)縫道岔的受力與變形的影響, 增強(qiáng)結(jié)構(gòu)服役性能并延長(zhǎng)使用壽命。

表3 橋上無(wú)縫道岔靜力檢算結(jié)果

5 結(jié)論

以具體工程實(shí)例為背景, 建立了無(wú)縫道岔-梁體-墩臺(tái)空間耦合模型, 對(duì)橋上無(wú)縫道岔及橋墩墩頂?shù)氖芰εc變形特性進(jìn)行分析研究, 具體結(jié)論如下：

（1）當(dāng)無(wú)縫道岔群鋪設(shè)于溫度跨度較大的多聯(lián)橋梁時(shí), 無(wú)縫道岔鋼軌縱向力較大。示例中, 梁端鋼軌縱向應(yīng)力峰值達(dá)389.59 MPa, 鋼軌強(qiáng)度不滿(mǎn)足《規(guī)范》要求。在梁端區(qū)域鋪設(shè)小阻力扣件可顯著降低鋼軌伸縮力峰值。

（2）混凝土箱梁整體性好, 截面慣性矩較大。在列車(chē)垂向荷載作用下, 無(wú)縫道岔區(qū)鋼軌撓曲力較小。小阻力扣件方案下?lián)锨Ψ逯祪H為10.76 kN, 撓曲力不作為鋼軌強(qiáng)度檢算的控制指標(biāo)。

（3）當(dāng)無(wú)縫道岔群鋪設(shè)于跨度較大的連續(xù)剛構(gòu)橋時(shí), 溫度作用下橋墩墩頂縱向力遠(yuǎn)大于斷軌時(shí)的墩頂縱向力。

（4）無(wú)縫道岔鋪設(shè)時(shí), 建議控制梁體的整體溫度接近年平均梁溫, 避免夏季高溫、冬季低溫時(shí)轉(zhuǎn)轍器處梁軌相對(duì)位移超限, 影響道岔牽引轉(zhuǎn)換。