李恩增
天元建设集团有限公司 山东临沂 276000
摘要：在铁路建设事业发展中，桥梁应用比例不断提升，桥梁跨度和联长也不断增加。在梁轨结构不断复杂的情形下，对于无缝线路设计提出了更高的要求。本文结合长联大跨桥无缝线路设计为例，在简要阐述模型分析和参数设计的基础上，对无缝线路的力学特征和结构设计进行分析，以此为相关设计工作开展提供理论参考。
关键词：无缝线路；长联大跨桥梁；力学特征；结构设计
在高速铁路建设和运营中，长联大跨桥梁的应用能够使铁路建设适应更为复杂的建设场景，满足高铁建设的技术和环境要求。相对于普通铁路无缝线路而言，长联大跨桥梁的跨度更大、梁体更长、结构形式也更加复杂，由此使得在实际运行中，桥梁与轨道之间的相互作用关系更加复杂化，做好这方面的问题的理论总结，是长联大跨桥梁施工必须重视的问题。
1、模型分析与参数设计
1.1 空间耦合模型
由于长联大跨桥梁的无缝线路设计具有其自身明显特征，因此在设计空间耦合模型时，必须从这些基本特征出发，构建对应的模型。在我国高速铁路建设目前的应用场景中，常见的长联大跨桥梁类型主要有长大混凝土连续钢梁、钢桁梁桥、斜拉桥和悬索桥等。为确保桥梁结构承载力和质量，通常情形下，这些桥梁的结构体系都比较复杂，各种部件交错，并以非线性状态构建在一起，从而确保无缝铁路达到应有的纵向力。在梁轨相互作用原理下，以建设有砟轨道高速铁路工程为例，在构建斜拉桥-无缝铁路空间耦合模型时，其需要包括梁单元模拟、三维杆单元模拟、非线性弹簧单元模拟和线性弹簧单元模拟等。在模型成桥时，悬索桥恒载主要由吊杆和主缆承受，由于恒载作用的影响，使得主缆及吊杆内力所引起的应力变化能够改变悬索桥的刚度，并造成受力变形。
1.2 设计参数选取
在模型设计完成之后，需要选定对应的参数，从而为后续力学特征分析奠定基础。通常情形下，为确保力学特征分析的准确性，所需要选定的参数需要包括如下几个方面：一是温度荷载，也就就是梁和钢轨的升降温参数；二是挠曲荷载，其选取标准是以车辆类型选择对应的标准载荷图；三是制（启）动载荷，确保根据设计要求选择对应的轮轨黏着系数及制（启）动加载长度；四是线路纵向阻力，其考虑因素主要是扣件类型及有无载荷状态；五是钢轨的相对位移，也就是确保制动力作用下，梁轨快速相对位移限值满足一定要求，从而确保道床的整体稳定性。
2、桥上无缝线路的力学特征
2.1 钢轨附加力
钢轨附加力的力学特征分析主要包括伸缩附加力和挠曲附加力两个方面。在温度载荷作用下，主梁的梁缝处会由于梁轨的相对位移作用出现拉力峰值，而桥跨中部则会由于主梁的收缩作用而出现压力作用。在这种情形下，可以通过铺设小阻力扣件的方法来减少梁轨的相互作用，进而降低梁端附加拉力，但是这种方式的作用效果较为有限，还无法满足桥梁正常使用的要求。挠曲附加力的峰值分布特征与伸缩附加力较为一致，但是其作用力较小，通常可以不予考虑。
2.2 启动与制动力
对于斜拉桥而言，由于主塔处的主梁支座无法起到限制主梁纵向作用，因此在制（启）动或者发生地震灾害时，主梁会发生较为明显的位移，以此造成梁端及边跨位置的钢轨产生重复式的挤压或者拉伸作用。
因此通常会在塔梁的连接位置设置纵向阻尼器，根据模型的作用效果分析，纵向阻尼器会对制（启）动动力产生明显的作用，从而有效改善梁轨的相互作用。
2.3 结构检算评估
通过对无缝线路的钢轨强度、稳定性及断缝值进行综合分析，在温度跨长较小的情形下，借助小阻力扣件的作用，这些方面都能够控制在正常运行要求范围内。但是对于长联大跨桥梁而言，在温度跨长较大的情形下，常规式的阻力扣件已经无法满足伸缩附加力控制的要求，这时就需要设置伸缩调节器来进行控制，使得梁端钢轨中的纵向力能够得到有效放散。
3、无缝线路结构设计
3.1 伸缩调节器的布置
伸缩调节器的布置主要是从铺设位置和伸缩量两个方面进行考虑，从而在整体上确保其作用能够充分发挥。在确定伸缩调节器的铺设方案时，首先考虑的因素是行车的安全性及舒适性，而具体位置的确定，则需要根据桥梁建设的方案和现场实际来确定，在长联大跨桥梁工程中，通常是将单向伸缩调节器设置在主梁两侧梁端位置，确保其能够真正起到纵向变形的作用。而要确保伸缩调节器的作用充分发挥出来，还必须从伸缩量参数的合理设计方面入手，通常情形下，其运行参数主要是与温度、列车的主载荷及断轨等特殊载荷有一定关系。为确保线路运行的安全稳定性，在选定参数时，还必须综合考虑伸缩量的叠加效应，确保参数有一定的富余量。
3.2 梁端抬枕装置
梁端抬枕装置主要是为了更好的解决梁端钢轨支撑间距过大所造成的轨道不平顺、线路的刚度不均匀、梁端错台等问题。这些问题产生的原因包括温度变化带来的梁体伸缩、载荷因素带来的梁体挠曲等，在出现这些问题时，通常会造成梁端轨道刚度与区间产生失衡。在梁端抬枕装置的作用下，能够有效降低钢轨梁缝位置出现的垂向变形，以及钢轨支撑间距过大的问题，从而有效的解决梁端轨道的受力状态。
3.3 扣件选型
在伸缩调节器范围内布置对应的扣件，能够有效改善区域内轨道的受力情况，通常情形下，扣件有常阻力扣件和小阻力扣件两种。小阻力扣件通常设置在基本轨一侧，其不仅能够达到减小梁轨相互作用的目的，还能够有效降低桥枕在道床中的滑动现象。在目前的工程实践中，也有采用零阻力扣件的方案，并且起到了良好的应用效果，能够有效解决钢轨受力，焊缝及对应位置的共同伸缩问题。
5、结束语
由于高速铁路运行系统的复杂性，使得轮轨相互作用较为复杂，而传统的检测方式则无法满足伸缩调节器实施运行状态监测的需要。因此还需要设计对应的监测系统，从而更好地额掌握伸缩调节器的运行状态，确保桥梁和列车运行安全。在线监测系统的设计主要包括数据测量系统、数据采集传输系统和数据管理分析系统三个组成部分。在各个系统的综合作用下，不仅能够实现对数据监测的动态化展示，还能够提供预警报警功能，从而为管理人员提供辅助性的决策建议。在实际应用中，根据模型分析研究出无缝铁路的纵向力学特征，对设计结构进行检算和优化，采用对应的技术处理措施，并通过实时监测系统的辅助，能够为长联大跨桥梁建设提供更为精准的参考。
参考文献
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