九江长江大桥添乘加速度超限数据的统计与分析

李明华

(华东交通大学，南昌 330013)

K型扣件主要用于铁路桥梁、隧道和站线等整体道床，它弹性和扣压性能好、维修少、垫板较大、联结牢固，能减少枕木的机械磨损。

桥上铺设无缝线路一直是铁路轨道领域的一大难题，在长大桥梁上问题更为突出。桥上无缝线路不同于路基、隧道上的无缝线路，桥梁在温度和列车荷载的作用下，产生挠曲和纵向的伸缩变形，梁体的变形通过扣件拉动钢轨，在钢轨内部产生巨大的附加应力，同时使扣件承受巨大的拉力。为了防止因桥梁伸缩变形导致的扣件拉断，铁路规范规定:桥梁“明桥面的钢轨扣件应采用分开式扣件”，并设置扣件松区和紧区。紧区内扣件正常安装，松区内扣件完全松开，使钢轨能够自由移动。

这种有松有紧的扣件安装方式，在常速铁路运营条件下，由于轨道几何参数要求较低，基本可以满足使用要求。但随着铁路速度的不断提高，线路轨道静态几何尺寸容许偏差管理值要求越来越高，就难以满足运营要求了。本文通过九江长江大桥正桥K型扣件地段的使用情况，分析竖向和横向加速度超限的原因，以期找到相关规律。

1 九江长江大桥K型扣件布置简况

九江长江大桥是一座公铁两用特大桥。铁路桥全长7 675.09 m。全桥铺设双线60 kg/m钢轨无缝线路。正桥钢梁每联每线铺设一条长轨节，每线共四条轨节。按钢梁联长不同，轨节长度(以下行线为例)分别为479.3 m、475.7 m、565.7 m及264.0 m。每线共配置3副双向型(引桥)、3副单向型(正桥)钢轨伸缩调节器。上、下行线轨节长度有所不同，皆因错开钢轨伸缩调节器位置，使之不在同一桥墩上。正桥调节器为单向型，其尖轨指向行车方向。

无缝线路按松紧区相间铺设，引桥上无缝线路无砟无枕，钢轨安设于承轨台。正桥上无缝线路则是在钢桥桥面系上铺设木枕，木枕上铺设钢轨。正桥上钢轨的中间联结零件采用K型扣件(如图1)，正桥松紧区段长度情况具体如图2。

图1 K型扣件

2 九江长江大桥添乘情况统计

为了分析大桥运营现状及添乘数据超限原因，笔者搜集了2009年6月至2010年1月共8个月大桥的全部添乘资料，并对其进行了统计与整理。

2.1 水平加速度超标情况

根据统计资料，大桥正桥上行共出现水平加速度超限103处，其中2级超限48处，3级超限55处，而这些超限处发生在松区地段有82处，占80%。大桥正桥下行共出现水平加速度超限41处，其中2级超限24处，3级超限17处，发生在松区地段有 21处，占50%。超限情况较为严重，很多地方甚至是多次重复出现。限于篇幅，这里仅列出第4号墩至第8号墩(第5～8孔)数据，如图3。

图2 九江大桥正桥K型扣件松紧区分布示意

图3 九江长江大桥第4号墩至第8号墩水平加速度超限情况分析

2.2 垂直加速度超标情况

根据统计资料，大桥正桥上行共出现垂直超限17处，其中2级超限16处，3级超限1处，发生在松区地段有11处，占65%。正桥下行共出现垂直超限26处，其中2级超限23处，3级超限1处，发生在松区地段有16处，达62%，下行线垂直超限较上行线严重。限于篇幅，这里仍仅列出第4号墩至第8号墩(第5～8孔)数据以供分析，如图4。

图4 九江长江大桥第4号墩至第8号墩垂直加速度超限情况分析

3 分析与结论

3.1 超限规律分析

由上述第4～8号墩位8个月的添乘数据图可以看出其水平(垂直)加速度呈现一定规律，具体表现在以下方面:

1)水平加速度超限严重:8个月的添乘检查中，上行线第5～8孔共发生水平加速度超限65处，其中2级超限26次，3级超限32次。下行线超限14处，均为2级超限。

2)垂直加速度超限较多:8个月的添乘检查中，上行线第5～8孔共发生垂直加速度超限5处，均为2级超限。下行线超限18处，均为2级超限。

3)超限位置多位于松区:水平加速度超限两线共有79处，其中有63处发生在松区，占79.75%。垂直加速度超限两线共有23处，其中有15处发生在松区，占65.22%。

4)超限处所与墩位无关:从图3、图4可以看出，超限的处所与桥墩位置关系不大，既可能发生在桥跨中间，也可能靠近墩位，说明这种加速度超限并非桥梁结构振动或挠度造成。

5)相近里程呈多次超限:从总体资料上看，相近里程甚至同一里程会出现多次超限或重复超限。从长期观查情况也证明超限处所总是集中于几个地点。说明大桥的加速度超限情况与路基等其他地段具有完全不同的性质，不能简单的归因于线路养护质量问题。

6)许多地段超限难处理:从现场维修养护的实际调查证明，发生超限的地段，线路几何状况往往良好。说明这种超限并非线路静态几何状态造成，大多应为线路动态几何状况不好所致。由于K型扣件采用松区或紧区铺设的特点，引起线路出现空吊，且这种空吊不同于一般线路空吊，具有随机性、隐蔽性的特点，较难为养护人员发现，故而出现处理困难的现象。

3.2 超限相关原因

除上述分析外，九江大桥添乘数据的超限还存在如下原因:

1)K型扣件状态不理想。K型分开式扣件经过多年的运营，从轨枕到扣件本身都出现了不同程度的老化现象，加之缺乏可行的施拧工艺，致使 K型分开式扣件状态不理想。

2)空吊处具有隐蔽性。一方面，由于中间联结零件的松紧铺设，有可能使钢轨与轨枕、轨枕与钢梁构件之间存在空间;另一方面，因锤旋甚至砸入螺纹道钉而使道钉频繁浮起，K型垫板吊板不响板。两种因素都将造成相关病害的隐蔽性，检查起来非常困难。

3)因枕面不平，轨底坡倒置，空吊板等因素造成铁垫板折断。

4)K型垫板两孔因未用腻子封孔或封堵不当，导致铁垫板下面枕木积水。

5)T形螺栓扭矩偏大，致使桥枕歪斜、撕裂。

6)由于轨道结构强度不等，以致在普通铁垫板与K型垫板的过渡段普遍产生吊板。

3.3 结论

通过分析与研究得知九江长江大桥添乘加速度超限的原因较多，但归结起来主要有两种:一是线路本身几何状态问题，可以通过加强线路养护与维修解决。二是线路结构引起的线路动态不平顺问题，主要包括K型扣件松区地段出现的随机空吊现象，很难通过普通维修与养护解决，需要研究新的维修养护方法或研制特别中间联结零件，既能满足线路纵向的自由伸缩，又不会造成线路的空吊。

［1］方秦汉，徐烈.关于九江长江大桥正桥(180+216+180)m连续桥跨的横向刚度问题［J］.桥梁建设，1991(2):74-81.

［2］耿家文.明桥面K型分开式扣件的养护方法探讨［J］.铁道建筑，1999(12):12-13.

［3］中华人民共和国铁道部.铁路桥隧建筑物大修维修规则［S］.北京:中国铁道出版社，2005.