青藏铁路格拉段铺设桥上无缝线路关键问题研究

韩 峰 王保成(兰州交通大学土木工程学院，甘肃 兰州730070)

青藏铁路格拉段具有高海拔、高寒、大温差的特点，在该地段铺设无缝线路尚无成熟的经验可以借鉴。但为了更好的适应我国的经济发展和列车提速改造的要求，近年来已陆续在非常年冻土区铺设无缝线路已陆续展开。桥上铺设无缝线路，可以改善桥梁受力条件，减少轨道维修工作量，延长线路设备和桥梁的使用寿命。但桥上铺设无缝线路除了受到列车动载、温度力等的作用外，还受到由于桥梁的伸缩或挠曲变形而产生额外的纵向附加力作用[1]，其铺设范围尤其是温度范围较普通路基地段收到更大限制[2]。

1 高寒、大温差地区桥上无缝线路铺设关键问题

高寒、大温差铺设无缝线路需要针对不同桥梁型式，采用不同阻力模型进行了伸缩附加力、挠曲附加力、断缝及断轨力计算，得出了相应附加力的分布规律和影响因素。进而对高寒、大温差地区不同桥型无缝线路的轨道强度及稳定性进行研究分析，提出了满足该类地区温度应力式桥上无缝线铺设要求的设计方法。由于青藏线格拉段桥梁结构类型较为复杂，涉及到的大的桥梁结构形式各不相同，既有墩高达52m 三岔河特大桥，也有拉萨河大桥预应力混凝土连续箱梁+连续梁钢管拱组合体系+预应力混凝土连续箱梁以及连续钢构等多种桥梁结构。而且多处特大桥部分区段位于曲线上，加之该地区高海拔、严寒、日温差大的特点，铺设桥上无缝线路据更需要从锁定轨温设计入手，研究扩大铺设范围的具体措施，保障其运营安全。

2 提高轨道允许升温幅度

提高轨道允许升温幅度，实质上是提高轨道稳定性的容许温差。通过对不同跨度桥梁的计算分析，采用不同的桥型、不同的固定支座位置、不同的加载方式、墩台不同的线刚度，对钢轨附加力的影响是不一样的。降低钢轨附加力的极值可以有效的降低轨道压力，从而提高轨道允许升温幅度。

但实践证明，轨道结构的各种特性参数，除钢轨的EF 值外，在运营条件下，随机性很强。如道床的分布阻力，扣件的结点阻力等多有变化，不易控制，因此，不能简单地以计算结果来判定容许升温的幅度。理论计算结果，只是设计的基本参考数据，同时还要认真研究和运用运营中积累的经验，结合起来合理地加以确定。由于青藏铁路格拉段的锁定轨温普遍较低，但由于长大坡道的频繁制动，造成钢轨表面温度大于最高气温+20℃的经验值，因此提高允许温升对于确定合理锁定轨温具有十分重要的意义。

3 增大轨道允许降温幅度

提高轨道允许降温幅度，实质上是提高轨道强度的容许温差。通过文献可知P50 钢轨允许应力为330MPa，P60 钢轨如果采用淬火轨或耐磨钢轨允许应力可达489MPa，容许温差增大很多[3,4]。同样采用的桥型、固定支座的位置、加载方式、墩台线刚度对降低钢轨附加应力也非常有效，进而提升了容许温差。这些对扩大桥上无缝线路铺设范围提供了技术保证。但轨道允许降温幅度的增大，相应钢轨断缝值会随之增大，当断缝到一定程度，会影响到行车的安全，加速轨道恶化。因此在提高线路纵向阻力减小断缝值的同时，降温幅度会有一极值，如超过极值，同样不能满足无缝线路的要求，需设置钢轨伸缩调节器，采用放散温度应力式的结构。

4 合理确定锁定轨温及其容许范围

合理确定锁定轨温及其容许范围，在是高寒、大温差地区以扩大铺设温度应力式无缝线路范围为目标，可以从以下几个方面进行研究：

4.1 提高轨道结构的整体强度

采用高强度钢轨，如U75V、U76NbRE 钢轨抗拉强度≥980 MPa，U70M、U71M 钢轨抗拉强度≥880 MPa，轨道允许降温幅度非常大。青藏铁路采用60kg/m U75V 钢轨，允许应力富余量达100 MPa，可以再适应更大的温度应力和附加应力。

Ⅲ型混凝土枕，Ⅱ、Ⅲ型扣件，特级、一级碎石道床可以提供更大的线路纵横向阻力，从而提高允许升、降温幅度，对设计锁定轨温的确定及其容许范围可以有较大的空间。

线路铺设后的整修作业使用大型养路机械，可强化轨道几何形位，加速道床稳定，提高无缝线路容许升温和容许降温的幅值。

4.2 轨条合理布置

不同桥型的最大附加力产生的位置是有一定规律的，如简支梁发生在活动支座桥台处，连续梁、刚构发生在梁的两梁端。由于钢轨焊接无论是接触焊、气压焊和铝热焊，焊接强度都不及母材强度，因此在这样一些位置及断缝伸缩范围如遇到长轨焊头，会降低轨道的强度和稳定性。现今我国大力发展的百米定尺钢轨，可有效减少焊头数量，加之在设计、施工中合理布置轨条，可减小在强度及稳定性检算中的安全系数，提高容许升、降温幅值，扩大锁定轨温确定及其容许范围。

4.3 尽量缩小设计锁定轨温的范围

在可能的条件下尽量缩小设计锁定轨温的范围，实质是让施工锁定轨温更接近于设计锁定轨温中间值，以扩大容许升、降温幅度，适应更极端的现场环境。因此可以在偏低轨温下采用长轨条拉伸法施工，一次拉伸到中间锁定轨温进行锁定。

4.4 采用二次锁定法锁定线路

二次锁定法指的是无缝线路铺设时先按常规方法予以锁定，待线路通过一定吨数后，进行一次应力放散，把因列车辗压而降低的轨温放散出来，再进行最终锁定。从而使锁定轨温更可靠准确，充分利用原设计的容许温升和容许温降。

5 辅助措施

青藏铁路格拉段桥上无缝线路采用60kg/mU75V 钢轨、ⅢQ 型桥枕，弹条及道床满足无缝线路要求的轨道结构，合理确定锁定轨温的前提下，轨道强度、稳定性、断缝及断轨力基本能够满足要求。但是在施工时应夯实道床，扣件螺帽扭矩应保持在80 ～150N·m，以提高道床纵向阻力。另外考虑到总压力已接近容许压力，在不增加轨枕数量的情况下，可以增设枕端挡板、曲线拉杆、横向阻力器或道床肩部注入沥青等材料，以提高道床横向阻力。

6 结语

在青藏铁路，采用上述方法有效地扩大了桥上无缝线路的铺设范围，在强化的轨道结构条件下，采用60kg/mU75V 钢轨、ⅢQ 型桥枕并对两侧挡砟块进行加高，成功地在60 余座不同类型的桥梁铺设了无缝线路，有效地改善了线路条件，目前各桥上无缝线路运营状况良好。

[1] 中华人民共和国铁道部.铁建设函[2003]205 号新建铁路桥上无缝线路设计暂行规定[S].北京:中国铁道出版社.2003.

[2] 马战国.中小跨度长联连续梁桥桥上无缝线路纵向力的研究.中国铁道科学,2003,24(1)：59 ～64

[3] 张向民,陈秀方.无缝线路稳定性可靠度计算及参数敏感性分析[J].铁道学报.2007,29(4):70-73

[4] 中华人民共和国铁道部.无缝线路铺设及养护维修方法(TB/T 2098-2007)[S].北京：中国铁道出版社.2007