２０１０年８月第８期（總１４３）
鐵道工程學報
ａｕｇ ２０１０
文章編號
減小樑端軌道結構受力措施研究
申磊料（中鐵第四勘察設計院集團****，武漢４３００６３）
摘要：研究目的：武廣客運專線汀泗河特大橋等幾座特殊結構的橋梁存在梁縫過大以及樑端懸臂長度過長的問題，橋梁樑端產生變形時，會造成無砟軌道扣件系統上拔力超過扣壓力，影響旅客舒適度，嚴重時也將對行
車安全構成威脅。通過研究，提出可行的設計方案，解決樑端軌道結構受力存在的問題。
研究結論：通過在橋梁端部梁縫處引入過渡板的結構措施，建立了樑端過渡板結構的模型，分析了樑端轉角和梁縫兩側橋梁豎向相對位移工況下有過渡板和無過渡板時軌道結構受力的區別，結果表踞，過渡板能夠
減小扣件系統的最大壓力、最大拉力和鋼軌附加彎矩２０％一８０％，可以通過在端部設定過渡板的結構措施減小軌道結構的受力，保證無砟軌道系統正常工作。關鍵詞：無砟軌道；上拔力；橋梁變形；扣件系統
中圖分類號：ｕ４４３．５
文獻標識碼：ａ
ｓｈｅｎ ｌｅｉ
ｇｉｒｄｅｒ．
在橋梁上鋪設無砟軌道時，橋梁的變形將對橋上無砟軌道結構產生影響。橋梁樑端產生變形時，將造
鋼軌支點產生附加上拔力、附加下壓力和鋼軌附加彎矩。國外對樑端無砟軌道結構的研究較為系統的是德
成梁端區域性鋼軌隆起現象，導致梁縫兩側一定範圍內國，提出了剛體結構和混凝土結構採用過渡板措施減
。收稿日期
．．作者簡介：申磊，１９８３年出生，男，助理工程師。
第８期申磊：減小樑端軌道結構受力措施研究５９
小扣件系統受力，目前，國內對樑端無砟軌道結構的研究不夠完善，沒有把橋梁和軌道作為乙個系統來研究。因此建立橋梁與樑端無砟軌道影響有關的計算、分析方法，系統的研究減小樑端軌道結構受力措施是十分必要的。武廣客運專線的汀泗河特大橋、梁家灣特大橋等為新型大跨度橋梁結構，梁縫較大，樑端軌道扣件受力較大，解決這一系列問題是本文的主要研究目的。
在樑端引入過渡板結構是目前設計中有效降低無砟軌同，唯一的不同是無過渡板和有過渡板。
（ａ）梁縫處無過渡板時扣件上拔力分析模型
道受力的主要結構措施。
１ 作用機理
過渡板結構是乙個鋼筋混凝土的微型橋，在伸縮縫上方支承著線路，如圖１所示。過渡板結構能夠減輕轉角和豎向躍程在接縫處造成的影響，減小在鋼軌
扣件處引起的額外作用力。轉角和豎向躍程通過過渡板結構可轉化為乙個斜坡。由於設定了過渡板，通常就可對過渡板鋼軌扣件處所受到的上拔力進行檢算是否超限。
圖１橋面伸縮縫的過渡板結構設定示意圖
２計算模型及引數
由於道床板、支承層等下部結構與橋梁連線較為牢固，下部基礎連同橋梁可視為結合在一起的乙個剛體，樑端發生剛體位移後相當於對扣件系統的支座施加了分布不同的支座位移，由此建立樑端轉角對扣件
系統受力影響分析模型。模型中採用如下假設條件：
（１）假設鋼軌有限長；
（２）假設在端部一定長度範圍內，認為梁體為一剛性體，樑端轉動導致一定長度範圍的扣件支座發生按線性變化豎向位移；
（３）假設在無砟軌道承載層和梁體之間無相對位移；
（４）僅考慮扣件系統的豎向約束能力，並將其簡
化為一分段線性彈簧；
（５）梁轉動時服從平截面假定，且在端部一定長度範圍內，可以認為橋梁的轉角同梁端轉角是一致的。
分析模型如圖２所示。圖２中所有的引數都相
（ｂ）梁縫處有過渡板時扣件上拔力分析模型
注：１為鋼軌單元，２為扣件單元，３為道床板單元，４為梁縫處過渡板單元，５為支承層單元，６、７為橋梁單元圖２梁縫處有無過渡板時扣件上拔力分析模型
鋼軌採用６０ｋｇ／ｍ鋼軌，彈性模量
豎向抗彎慣性矩扣件選取扣件，假設每個彈條剛度為彈條扣壓力彈條），彈條彈程１５ ｍｍ，膠墊
靜剛度其它引數如表ｌ所示。
表１計算引數取值
扣件節點剛度／縱向阻力豎向相對扣件節點長度轉角懸臂梁端組 ）位移／ｍｍ 間距／ｍｍ ／
ｍｍ，％ｏ
３結果對比與分析
在樑端引入過渡板可以改善扣件系統的受力。在
樑端轉角和豎向相對位移及其最不利組合情況下，對
比分析有過渡板和無過渡板時扣件系統的受力。３．１樑端轉角工況
橋梁發生一側轉角時，其
它引數不變，扣件系統在無過渡板和有過渡板的情況下受力如圖３所示，鋼軌附加彎矩如圖４所示。
橋梁發生兩側對稱轉動，兩側橋梁轉角為正時，其它引數不變，扣件系統在無過渡板和有過渡板的情況下受力如圖５所示，鋼軌
附加彎矩如圖６所示。
橋梁發生兩側非對稱轉動，左側橋梁轉角為
時，右側橋梁轉角為一０．５％。、
一１％ｏ、一２％ｏ時，其它引數不變，扣件系統在無過渡板
和有過渡板的情況下受力如圖７所示，鋼軌附加彎矩如圖８所示。
鐵道工程學報２０１０年８月
１５１０
藿ｓ：二＝＝
ｏ———：５』
一ｏｌ２３
桔餡注：＋無過渡板最大壓力；＋無過渡板最大拉力
＋有過渡板最大壓力；一有過渡板最大拉力
圖３一側轉動扣件系統受力
８６４ｚ２／０
－２－ｏ１２３
自｝—苗
注：＋無過渡板最大正彎矩；＋無過渡板最大負彎矩
＋有過渡板最大正彎矩；有過渡板最大負彎矩
圖４一側轉動鋼軌附加彎矩ｌｏ８６４２ｏ一２
－—＝＝＝＝：＝－４０
１２３－
６．轉角／‰
注：＋無過渡板最大壓力；＋無過渡板最大拉力
＋有過渡板最大壓力；有過渡板最大拉力
圖５兩側對稱轉動扣件系統受力：８
－／／＿一０
１２３一
４轉角／％ｏ
注：＋無過渡板最大正彎矩；＋無過渡板最大負彎矩
＋有過渡板最大正彎矩；＋有過渡板最大負彎矩
圖６兩側對稱轉動鋼軌附加彎矩
對比圖３～圖８中無過渡板和有過渡板時扣件系統的最大壓力、最大拉力和鋼軌附加彎矩，可以看出，無論橋梁發生何種型別的樑端轉角，有過渡板時的扣２０。
ｚｌｏ／０＼
＼—１０一
．．—２０ｏｌ２
３ｒ轉角／％ｏ
注：＋無過渡板最大壓力；＋無過渡板最大拉力；
＋有過渡板最大壓力；＋有過渡板最大拉力
圖７兩側非對稱轉動扣件系統受力６４
。２。０
．一—２
：。，一－４－
６轉角／％。
注：＋無過渡板最大正彎矩；＋無過渡板最大負彎矩；
＋有過渡板最大正彎矩；有過渡板最大負彎矩
圖８兩側非對稱轉動鋼軌附加彎矩
件最大壓力和最大拉力都比無過渡板時小，在橋梁一
側轉動和橋梁兩側非對稱轉動時表現的較為明顯。橋梁一側轉動時，有過渡板時扣件系統的最大拉力比無過渡板時減小６０％左右，最大壓力減小６０％一８０％，
最大正彎矩減小５０％～９０％，最大負彎矩減小６０％～８０％；橋梁兩側對稱轉動時，有過渡板時扣件系統的最
大拉力比無過渡板時減小２０％～６０％，最大壓力減小
２０％～５０％，最大正彎矩減小５０％左右，最大負彎矩減小２０％左右；橋梁兩側非對稱轉動時，有過渡板時
扣件系統的最大拉力比無過渡板時減小８０％左右，最
大壓力減小８０％左右，最大正彎矩減小６０％左右，最
大負彎矩減小６ｏ％左右。
可見，在橋梁有樑端轉角作用時，過渡板對於減小扣件的最大壓力、最大拉力和鋼軌附加彎矩是很明
顯的。３．２豎向相對位移工況
橋梁樑端有豎向相對位移作用時，豎向相對位移高度分別為時，其它引數不變，扣件系統在無過渡板和有過渡板的情況下受力如圖９所示，鋼軌附加彎矩如圖ｌ０所示。
由圖９和圖１０可以看出，扣件系統在有過渡板時的最大壓力、最大拉力和鋼軌附加彎矩比無過渡板時小，其中有過渡板時的扣件最大壓力比無過渡板時減小７０％～８０％，有過渡板時的扣件最大拉力比無過渡
第８期申磊：減小樑端軌道結構受力措施研究１—
１ｏ５ｏ５ｏ３ｏ２ｏ
ｚｌ００＼一
一一—１０＼
２０．－０１
２３４－３０
豎向相對位移，ｍｍ
注：＋無過渡板最大壓力：＋無過渡板最大拉力：
＋有過渡板最大壓力：有過渡板最大拉力
圖９豎向相對位移扣件系統受力『／
４．。豎向相對位移／ｍｍ
注：＋無過渡板最大正彎矩；＋無過渡板最大負彎矩
＋有過渡板最大正彎矩：一有過渡板最大負彎矩
圖１ｏ豎向相對位移鋼軌附加彎矩
板時減小７０％～８０％，最大正彎矩減小３０％～８０％，最大負彎矩減小５０％～９０％。
４結論通過以上分析，可以得出以下結論：
（１）在橋梁端部設定過渡板可以減小樑端位移對
扣件系統受力的影響，其中最大壓力可以減小２０％～
８０％，最大拉力可以減小２０％～９０％，鋼軌附加最大
正負彎矩可以減小２０％一９０％。
（２）對於樑端扣件上拔力超過扣件扣壓力的情況
下，可以通過在端部設定過渡板的措施減小扣件的上拔力，保證扣件系統的正常工作。
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