某铁路既有线线位改变加固方法探究

曹华杰

中国铁路设计集团有限公司 天津 300000

引言

在铁路桥梁运营中，因改建线位发生移动，列车沿横桥向的位置发生改变，需充分考虑行车安全性，因此在铁路既有线路进行线位调整时必须对桥梁结构进行全面的受力分析，并根据受力变化提出科学的加固技术方案，保证桥梁在后续运行使用中的安全性。本文研究针对某既有铁路桥梁线路向桥梁外侧移动情况，进行受力分析提出有效的加固技术方案[1]。

1 工程概况

某既有铁路双线无砟轨道，设计时速80km/h，轨道板类型为Ⅰ型双块式，其中该铁路的某两墩之间为道发线简支梁，线间距5.85m～8.84m，梁体为单箱双室，等高、变宽结构。梁高3.05m，全桥箱梁顶板宽12.852m～15.845m、底板宽6.362m～9.355m，顶板厚0.3m～0.61m，腹板厚为0.5m～1.1m；底板厚0.28～0.7m。截面尺寸图如下图1。

图1 腹板变厚前截面尺寸（单位：mm）

现由于线位发生变化，道发5、6线线位沿横桥向桥梁外侧偏移，小里程端 较窄侧截面，5号6号道发线道发线向外侧移动1.04m，对于大里程端较宽侧截面，5号6号道发线向外侧移动1.81m且线位位于悬臂板处，横桥向距离外侧梁端1.705m，无法设置竖墙和电缆槽。考虑后期设置电缆槽防护墙的后行车安全需要对桥梁进行横向检算[2]。

2 结构受力分析

2.1 荷载取值

2.1.1 恒载。①自重：混凝土容重采用25kN/m3。②二期恒载：桥面附属及轨道板等恒载。③混凝土收缩徐变：采用-15℃

2.1.2 活载。①活载：根据《铁路桥涵设计规范》（TB10002-2017）采用ZK特种列车荷载图式，并考虑动力系数。②横向摇摆力：取值为100kN，作用于轨顶。

2.1.3 附加力。①风力：w取值为700Pa。②温度荷载：整体升温25℃，整体降温-25摄氏度，同时考虑非线性温度。

2.1.4 特殊荷载。脱轨荷载：根据《铁路桥涵设计规范》(TB10002-2017) 4.3.14取值计算。

2.1.5 荷载组合：主力： 自重＋二期恒载+收缩+ZK特种活载+横向摇摆力。主力+附加力： 自重＋二期恒载+收缩+ZK特种活载+横向摇摆力+温度。主力+特殊荷载：自重＋二期恒载+收缩+脱轨荷载。

2.2 建立模型

经过分析，取腹板处变厚前截面进行横向检算，为满足构造要求，后期需将悬臂版横桥向增加46cm，为保守考虑，取该截面处的线位与较宽截面线位一致，即向外侧移动1.81m，建立相应的检算模型如图2所示，采用3上述荷载取值及荷载组合，提取控制截面内力[3]。

图2 有限元模型

图3 主力工况弯矩图（kN·m）

2.2.1 加固前强度检算。提取控制截面的检算结果，仅列出主力组合配筋计算结果如下表。

表1 配筋计算结果表

（续表）

通过上表分析可知，控制截面钢筋应力及裂缝均不满足规范要求，因此考虑将既有线梁体进行加固。

加固方案：将轨道板底座20cm部分作为结构顶板的一部分，将轨道板相邻的外侧30cm及内侧166.2cm加厚10cm，同时将中腹板及加腋处加厚20cm，建立相应的模型并进行配筋检算[4]。

图4 加固后梁体截面

2.2.2 加固后强度检算。仅列出主力组合配筋计算结果如下表。

表2 配筋计算结果表

通过配筋检算，对比加固前后控制截面的计算结果可得出，主力组合（最大）工况控制截面的钢筋应力由212Mpa减小为40Mpa，裂缝由0.22mm，减小为0.036mm；主力组合（最小）工况钢筋应力由285Mpa减小为84Mpa，裂缝由0.28mm，减小为0.036mm减小为0.06mm，且均满足规范要求[5]。

3 结束语

通过上述分析可知，当线位移动到梁体悬臂板处时，此时可引起悬臂根部，中腹顶部，及中腹板加腋处的受力发生较此时大改变，此时可考虑将该部位进行加强。

采用本位所提出的加固方法，将轨道板作为梁体结构的一部分，同时对腹板截面进行局部加强可有效降低钢筋应力及裂缝宽度，且满足规范要求，可为类似项目提供参考。