温度作用下高速铁路桥梁高墩伸缩对轨道几何尺寸的影响

何建平

(南昌铁路局 南昌西工务段，江西 南昌　330100)

1　概述

桥梁高墩伸缩对无砟轨道几何尺寸影响显著，轨道几何尺寸不良除了影响行车舒适性及安全性，还会影响列车荷载作用下轨道结构的受力[1-2]。探索高墩伸缩引起轨道几何尺寸变化的程度，对指导高速铁路线路养护维修就显得尤为重要。本文选取合福高速铁路巷坑大桥为分析对象，通过不同温度条件下线路精测及动检成果分析高墩伸缩对轨道几何尺寸的影响程度。

合福高速铁路巷坑大桥起止里程为K1338+405.778—K1338+588.463，0#墩为2.5 m高桥台，采用桩基础；1#墩高48.5 m，采用扩大基础；2#墩高8.85 m，采用桩基础。轨道结构为CRTSⅠ型双块式无砟轨道，采用WJ-8扣件，钢轨为符合技术标准的60 kg/m、100 m定尺、强度等级为880 MPa的热轧钢轨。巷坑大桥如图1 所示。

图1　巷坑大桥示意(单位：m)

2　线路精测及动检车检测情况

线路精测是指利用CPⅢ控制点成果，采用全站仪自由设站配合轨道几何状态测量仪对线路进行测量。CPⅢ控制点布网形式如图2所示，轨检小车计算原理如图3所示。

图2　CPⅢ控制点布网形式

图3　轨检小车计算原理

全站仪架设在4对CPⅢ(左右线各4个)中间；保持小车从小里程到大里程运动(也可以从大里程到小里程运动)，设站时全站仪与小车的距离在80 m以内，每次测设范围控制在10～80 m。每测设完1站后移动1对CPⅢ，重新设站，全站仪倒退，每2次设站必须保持一定的重叠段(以10 m为宜)[3-4]。本文精测方案因高墩处CPⅢ点位置随温度变化而未选用。

线路动态检测主要是由高速综合检测列车来进行，采用惯性基准、激光摄像测量技术检测轨道几何参数和车体动态响应，实现高速运行条件下对轨道几何参数的毫米级精确测量。

3　静态绝对测量结果及分析

对2015年1月份至2016年1月份的4次轨面静态绝对测量结果予以系统分析。检测得到的高程调整量见图4。第1次测量是2015-01-15联调联试期间精调单位测量结果，其余3次是南昌西工务段精测结果。

图4　高程调整量

从图4可以得出，1#墩位置K1338+481处4次精测上下行轨面有最大高程调整量差值(运营阶段测得的高程调整量与2015-01-15精测结果的差值)，婺源线路车间测得的3次调整量差值上行线约为15，9，2 mm，下行线约为14，9，1 mm。

可知1#墩位置差值较大，0#墩和2#墩差值较小，1#墩墩高48.5 m，0#墩桥台高2.5 m，2#墩墩高8.85 m，根据混凝土热膨胀计算公式可以计算[5-6]出温度提高17.5 ℃时48.5 m桥墩伸长约10 mm；温度提高11.5 ℃时48.5 m桥墩伸长约6 mm。

以小车导出的数据为调整值，3次精测相比较，1#墩处轨面12 ℃时与19，25 ℃时相比变化了约7 mm和6 mm左右。总体看来巷坑大桥轨面高程变化主要因温度影响桥墩伸缩变化引起。

静态绝对测量得到的中线调整量见图5。

图5　精测中线调整量

从图5可以得出下行线2015年7月28日所测K1338+450处有明显中线搭接误差，中线变化均在2 mm 以内，中线基本稳定。

4　动态相对测量结果及分析

2015年动态检测车得到的长波高低不平顺数据见表1。

表1　长波高低(不平顺)　mm

从表1可知，随温度变化，长波高低值呈规律性变化，温度上升，高低峰值变大，温度下降，高低峰值变小。

对比1月份与8月份动检波形图左、右高低无变化，120 m长波左、右高低变化值最大为2.99 mm，动检120 m长波Ⅰ级超限管理值为±7 mm[7]，K1338+481附近120 m长波高低峰值+2 mm，未超过Ⅰ级超限管理值。

温度引起的高墩伸缩将一定程度影响相对几何尺寸，造成长波高低值的规律性变化，变化范围在3 mm之内。

5　结论

1)从精测数据分析情况来看，巷坑大桥1#墩位置轨面高程变化系温度变化造成桥墩伸缩引起，高墩位置处轨面绝对高程随温度变化大约为1 mm/℃，中线基本稳定，上下行基本一致；从动态检测情况来看，动检存在长波高低随温度规律性变化，变化范围在3 mm之内。

2)高速铁路无砟轨道的线型调整通常通过扣件调整恢复其正常的几何形状，而扣件的调整量为+26～-4 mm，当出现高点进行落道调整时最大调整量只有-4 mm，并且考虑到温度对几何尺寸的影响，现场精调控制长波高低相对值在3 mm范围内，并且使用6 mm厚轨向橡胶垫板，能够有效保证高温及低温情况下长波高低不超限，且留有足够的落道调整量，防止影响列车通过舒适性及对轨道结构受力不利，确保高速铁路行车平稳、舒适，线路设备安全、优质。

[1]刘学毅,王平.车辆-轨道-路基系统动力学[M].成都：西南交通大学出版社,2010.

[2]何华武.无砟轨道技术[M].北京:清华大学出版社,2005.

[3]中华人民共和国铁道部.TB 10601—2009高速铁路工程测量规范[S].北京:中国铁道出版社，2010.

[4]中华人民共和国铁道部.TB 10621—2014高速铁路设计规范[S].北京：中国铁道出版社,2014.

[5]过镇海,时旭东.钢筋混凝土原理和分析[M].北京:清华大学出版社,2003.

[6]西南交通大学.高速铁路养护维修技术研究[R].成都:道路与铁道工程实验室，2011.

[7]中华人民共和国铁道部.铁运[2012]83号高速铁路无砟轨道线路维修规则(试行)[S].北京:中国铁道出版社，2012.