CN110846958A - 一种斜拉桥上无砟轨道施工线形精度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于轨道桥梁技术领域，具体提供了一种斜拉桥上无砟轨道施工线形精度控制方法，主梁合拢后，在桥面预加载，获取斜拉桥的桥面载荷与主梁的初步变形对应关系表；然后再通过对体系温度变化下主梁变形的测量，获取温度作用与主梁变形对应关系表；计算桥面附属设施与无砟轨道结构的重量，并考虑结构实时温度，得出无砟轨道铺设前主梁的理论线形，通过调整斜拉索拉力使主梁实际线形接近理论线形；先施工桥面附属工程，最后施工无砟轨道，通过逐步修正轨道底座板、自密实混凝土浇筑层等厚度值，使无砟轨道实际线形接近理论线形，达到无砟轨道精度要求，在高速铁路大跨度桥梁铺设无砟轨道有广阔的应用前景。

Description

一种斜拉桥上无砟轨道施工线形精度控制方法

技术领域

本发明属于轨道桥梁技术领域，具体涉及一种斜拉桥上无砟轨道施工线形精度控制方法。

背景技术

目前国内铺设无砟轨道的高速铁路桥梁，均是以刚度及恒活比(即恒载与活载的比值)大的混凝土梁为主，如连续梁、连续刚构、连续梁拱，跨度在200m以内，更大跨度桥上均铺设的均是无砟轨道，最高运行速度一般不超过250km/h。由于此类桥梁结构在临时荷载、无砟轨道自重及温度作用下，结构变形较小，在铺设无砟轨道时，无需特别考虑结构变形的影响，直接按无砟轨道的铺设工艺施工，轨道板施工完成后，可满足轨道精调的要求。

而斜拉桥受桥梁施工荷载、温度变化，施工误差等影响较大，无砟轨道铺设过程中必须充分考虑结构变形的影响，并采取精准控制措施，才能确保成桥后的无砟轨道轨面线形满足要求。斜拉桥由于在荷载作用下变形较大，而无砟轨道对线形控制要求极高，在其上铺设无砟轨道一直未被突破。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中斜拉桥上无砟轨道铺设精度低的问题。

为此，本发明提供了一种斜拉桥上无砟轨道施工线形精度控制方法，包括：

S01：获取斜拉桥的桥面载荷与主梁变形之间的初步变形对应关系表；

S02：当固定桥面载荷时，获取斜拉桥的体系温度变化与主梁变形对应关系表；

S03：根据步骤S01的对应关系，确定与桥面附属结构及无砟轨道结构重量对应的主梁第一理论线形；

S04：根据步骤S02的对应关系，确定铺设所述无砟轨道结构时的当前体系温度作用下的主梁变形以修正主梁的第一理论线形，得到最终主梁的第二理论线形；

S05：调整斜拉索索力，使主梁实际线形接近第二理论线形；

S06：铺设除无砟轨道结构外的所有附属工程，完成后测量此时的实际线形，并与附属工程重量作用下的理论变形比较，得到偏差值；

S07：根据所述偏差值修正底座板厚度以浇筑底座板；

S08：粗铺轨道板，得到自密实混凝土的实际厚度，自密实混凝土层重量通过水箱或沙袋进行压重，精调承轨台标高并进行锁定，再边卸载压重边灌注自密实混凝土；

S09：无砟轨道铺设完成，线形精度满足要求，在施工过程中采用精确测控技术测量线形。

优选地，所述步骤S01具体包括：斜拉桥的主梁合拢后，在桥面施加桥面载荷，得到桥面载荷与主梁相对应的初步变形对应关系表。

优选地，所述步骤S02具体包括：在多个夜间22:00-04:00时段环境温度变化下，对主梁变形进行测量，在同一桥面载荷下，获得体系升降温下主梁变形规律，即得到体系温度变化与主梁变形对应关系表。

优选地，所述步骤S03具体包括：在铺设桥面附属结构与无砟轨道结构之前，获取桥面附属结构与无砟轨道结构的重量，并根据初步变形对应关系表即可得到铺设桥面附属结构与无砟轨道结构之前的主梁的第一理论线形。

优选地，所述步骤S04具体包括：在得到第一理论线形后，保持加载不变，然后参考当前体系温度作用，得到载荷与温度综合作用下的第二理论线形。

优选地，所述步骤S06具体包括：在主梁实际线形接近第二理论线形后，通过计算加载附属工程等重后的主梁理论变形，然后将铺设实际附属工程后的实际线形与该主梁理论变形进行比较，得到偏差值。

优选地，在所述步骤S06之后且步骤S07之前还包括：附属工程施工完成后，再铺设无砟轨道结构，具体包括：先铺设无砟轨道的底座板，再吊装轨道板，预留轨道板与底座板之间的高度空间，最后在所述高度空间内填充自密实混凝土层。

优选地，先通过微调所述无砟轨道的底座板厚度以弥补修正所述偏差值，再铺设无砟轨道的底座板。

优选地，通过计算继续加载剩余无砟轨道结构等重后的终主梁理论变形，将轨道板吊装上桥并进行粗铺，根据该终主梁理论变形调整承轨台标高，得到轨道板与底座板间自密实混凝土层的实际厚度，并填充自密实混凝土层。

优选地，微调所述自密实混凝土层的厚度以使最终的实际线形更加接近接近所述终理论变形。

本发明的有益效果：本发明提供的这种斜拉桥上无砟轨道施工线形精度控制方法，获取斜拉桥的桥面载荷与主梁的初步变形对应关系表以及在体系温度变化下的主梁的理论变形对应关系表，然后调整斜拉索拉力与无砟轨道的自重及体系温度相匹配的主梁变形，最后铺设无砟轨道同时卸载配重。该方案提出了桥面预加载、修正结构刚度、多级调整等手段，对斜拉桥上无砟轨道铺设过程中采取精准控制措施，确保成桥后的轨面线形满足要求。使得斜拉桥上铺设无砟轨道的线形精度满足要求，对于拓展桥上铺设无砟轨道的适用范围有重要意义，在高速铁路无砟轨道桥梁建设中有广阔的应用前景。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明斜拉桥上无砟轨道施工线形精度控制方法的流程示意图；

图2是本发明斜拉桥上无砟轨道施工线形精度控制方法的无砟轨道结构示意图。

附图标记说明：线下基础1，底座板2，中间隔离层3，自密实混凝土层4，限位凹槽5，钢轨6。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种斜拉桥上无砟轨道施工线形精度控制方法，其特征在于，包括：

S01：获取斜拉桥的桥面载荷与主梁变形之间的初步变形对应关系表；

S02：当固定桥面载荷时，获取斜拉桥的体系温度变化与主梁变形对应关系表；

S03：根据步骤S01的对应关系，确定与桥面附属结构及无砟轨道结构重量对应的主梁第一理论线形；

S04：根据步骤S02的对应关系，确定铺设所述无砟轨道结构时的当前体系温度作用下的主梁变形以修正主梁的第一理论线形，得到最终主梁的第二理论线形；

S05：调整斜拉索索力，使主梁实际线形接近第二理论线形；

S06：铺设除无砟轨道结构外的所有附属工程，完成后测量此时的实际线形，并与附属工程重量作用下的理论变形比较，得到偏差值；

S07：根据所述偏差值修正底座板厚度以浇筑底座板；

S08：粗铺轨道板，得到自密实混凝土的实际厚度，自密实混凝土层重量通过水箱或沙袋进行压重，精调承轨台标高并进行锁定，再边卸载压重边灌注自密实混凝土；

S09：无砟轨道铺设完成，线形精度满足要求，在施工过程中采用精确测控技术测量线形。

施工精度控制方法具体为：桥梁合拢后，先通过试验施加载桥面荷载及不同温度下与主梁变形的对应关系；计算无砟轨道的重量，通过调整斜拉索拉力，对主梁进行系统性和大范围的调整，使主梁变形与最终无砟轨道铺设完毕后的变形一致，保持主梁变形精度可控制在厘米级。具体地，假设通过计算铺设无砟轨道后主梁理论变形为向下弯曲A深度，则在铺设之前先调整斜拉索拉力，使得主梁变形向上弯曲同等A深度，这样，当铺设完后就会抵消，最后铺设完毕后的实际变形与理论变形基本一致。然后再开始施工无砟轨道。具体施工过程中，充分利用轨道底座板2的可调性消除主梁节段局部线形误差；再利用自密实混凝土层4精调轨道线形，精度可控制在毫米级；最后利用扣件对轨道线形进行微调，可确保无砟轨道的铺设及成桥后的轨面线形满足要求。

由此可知，无砟轨道线形精度要求高，而大跨度斜拉桥线形受材料离散性、桥面荷载、温度变化等影响较敏感，在铺设无砟轨道前，应先掌握桥梁结构在桥面荷载及温度作用下的实际变形规律，计算得出轨道结构重量作用下桥梁的变形值，同时应考虑不同环境温度对线形的影响，根据此变形值通过调整斜拉索索力预设好桥梁结构线形，然后进行铺设无砟轨道。以铺设CRTSⅢ型板式无砟轨道为例，再依次施工底座板2、铺设轨道板、灌注自密实混凝土层4，在此过程中，需要充分利用轨道结构自身的可调范围，及时对每个铺设阶段的主梁变形予以局部修正，使无砟轨道结构施工精度满足后期轨道精调要求。

具体地，在斜拉桥上施加不同的桥面载荷，便可得到不同的桥面载荷下的主梁的具体变形，如此便可建立一个对应的初步变形对应关系表。同理，通过检测不同环境温度下的主梁的具体变形，以建立对应的理论变形对应关系表。然后施加与目标轨道结构的理论自重等重的配重作为预载荷，并根据该配重所对应的主梁变形查询理论变形对应关系表，进而通过调节斜拉索拉力来调整得到最终主梁变形，使得主梁变形与理论变形对应关系表对应，然后开始铺设无砟轨道。即根据轨道结构重及体系温度，调整斜拉索索力，获得铺设无砟轨道前合理的主梁。由于施工过程中存在误差，合拢后主梁与理论值存在偏差，通过调整斜拉索索力，可对主梁进行系统性和大范围的调整，使主梁达到比较合理的状态。

该方案解决了桥梁上铺设无砟轨道问题，满足高速列车按时速350km运行的基本条件，消除限速点。无砟轨道具有高平顺、高稳定、高耐久性、以及少维修的优点。解决桥上铺设无砟轨道问题，使得全线轨道类型统一，能够减少维修工作量和养护维修设备种类，经济效益好。

其中，CRTSⅢ型板式无砟轨道总体结构方案为带挡肩的新型单元板式无砟轨道结构，主要由钢轨6、扣件、底座板2、自密实混凝土层4、限位凹槽5、中间隔离层3(土工布)和线下基础1等部分组成，其中，自密实混凝土层4为配筋的自密实混凝土，即自流平混凝土调整层。轨道结构采用单元分块式结构，在路基、桥梁和隧道地段轨道板间均采用不连接的分块式单元结构。底座板2在每块轨道板范围内设置两个限位挡台(凹槽结构)，底座板2与自流平混凝土层间设置中间隔离层3。

优选的方案，所述步骤S01具体包括：斜拉桥的主梁合拢后，在桥面施加桥面载荷，得到桥面载荷与主梁相对应的初步变形对应关系。斜拉桥主梁合拢后施加荷载，获得桥面荷载与主梁的初步变形对应关系，得到结构的真实刚度。由于材料性能(如弹性模型、容重等)、施工工艺等因素影响，结构实际刚度与理论计算刚度可能存在差异，通过施加桥面荷载确定荷载与主梁的精确对应关系，反应出结构的真实刚度。施加的桥面荷载可以利用桥面附属工程(如防护墙、竖墙等荷载)或采取其它压重方案。

优选的方案，所述步骤S02具体包括：在多个夜间22:00-04:00时段环境温度变化下，对主梁变形进行测量，在同一桥面载荷下，获得体系升降温下主梁变形规律，即得到体系温度变化与主梁变形对应关系表。由此可知，获得斜拉桥在体系温度变化下主梁的变化规律。为消除构件梯度温差(如主梁梯度温差)、构件间温差(如斜拉索与主梁温差)对主梁变形的不确定影响，在多个夜间22:00-04:00时段，对主梁变形进行测量，获得体系温度变化下主梁变形规律。

优选的方案，先铺设无砟轨道的底座板2，再吊装轨道板，预留轨道板与底座板2之间的高度空间，最后在所述高度空间内填充自密实混凝土层3。准确计算桥面附属设施与无砟轨道结构的重量，并考虑结构实时温度，得出无砟轨道铺设前主梁的理论线形，通过调整斜拉索拉力对主梁线形作第一次修正，使主梁实际线形接近理论线形；再铺设无砟轨道底座板2，铺设底座板2后且调节好了斜拉索拉力了，最后再利用底座板2可调厚度范围对线形作第二次修正以弥补偏差值，完成该施工阶段的主梁变形接近理论变形；然后将轨道板吊装上桥并进行粗铺，根据无砟轨道理论线形调整承轨台标高，得到轨道板2与底座板间自密实混凝土层4的实际厚度，最后施工自密实混凝土层4，同时调节斜拉索拉力使得主梁变形接近理论变形，并利用自密实混凝土层4可调厚度范围对线形作第三次修正完成最后施工阶段的微调，使得施工完成后主梁变形最大限度接近理论变形。其中，在施工自密实混凝土层4时，自密实混凝土层4重量通过水箱或沙袋进行压重，精调承轨台标高并进行锁定，再边卸载压重边灌注自密实混凝土4。

其中，安装扣件和钢轨6属于现有技术，在此就不作仔细赘述。

优选的方案，调节所述无砟轨道的底座板2厚度以进一步减小主梁的各节段局部线形误差。由此可知，充分利用底座板2可调厚度范围，消除主梁节段局部线形误差。调整斜拉索索力可使主梁达到比较合理的状态，但其对调整节段间的局部线形差作用不大，当某一节段实际线形与理论线形局部存在偏差时，可充分利用轨道板可调厚度范围，消除主梁节段局部线形误差。Ⅲ型轨道板底座板2厚220mm，可调厚度范围为±20mm，通过调整底座板2厚度，使底座板2顶面线形尽可能接近理论线形。

优选的方案，通过调节所述自密实混凝土层4的厚度进一步修正所述无砟轨道线形。由此可知，粗铺轨道板，利用自密实混凝土层4可调厚度范围，精调轨道线形。粗铺轨道板后，可得到自密实混凝土层4厚度，采用等代荷载进行压重，利用自密实混凝土层4的可调厚度范围(Ⅲ型轨道板自密实混凝土层4厚103mm，调整量为-5～+15mm)，精调轨道板标高，锁定立模高度，卸载压重荷载，灌注自密实混凝土层4。

为避免桥面其它附属设施对线形的影响，先施工完其它桥面附属设施再铺设无砟轨道，先铺设边跨再铺设中跨。

优选的方案，所述步骤S06具体包括：在主梁实际线形接近第二理论线形后，通过计算加载附属工程等重后的主梁理论变形，然后将铺设实际附属工程后的实际线形与该主梁理论变形进行比较，得到偏差值。当斜拉索拉力固定后，再铺设附属工程会改变斜拉索的拉力，因此会影响理论变形，因为理论变形是在固定好斜拉力后，通过加载，在考虑材料的理论弹性变形下得到的理论变形，实际会有所差别，因此通过测量比较便可得到偏差值，这样就可以在浇筑底座板的过程中改变厚度以修正这个偏差值。

本发明的有益效果：本发明提供的这种斜拉桥上无砟轨道施工线形精度控制方法，获取斜拉桥的桥面载荷与主梁的初步变形对应关系表以及在体系温度变化下的主梁的理论变形对应关系表，然后调整斜拉索拉力与无砟轨道的自重及体系温度相匹配的主梁变形，最后铺设无砟轨道同时卸载配重。该方案提出了桥面预加载、修正结构刚度、多级调整等手段，对斜拉桥上无砟轨道铺设过程中采取精准控制措施，确保成桥后的轨面线形满足要求。使得斜拉桥上铺设无砟轨道的线形精度满足要求，对于拓展桥上铺设无砟轨道的适用范围有重要意义，在高速铁路无砟轨道桥梁建设中有广阔的应用前景。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种斜拉桥上无砟轨道施工线形精度控制方法，其特征在于，包括：

S01：获取斜拉桥的桥面载荷与主梁变形之间的初步变形对应关系表；

S02：当固定桥面载荷时，获取斜拉桥的体系温度变化与主梁变形对应关系表；

S03：根据步骤S01的对应关系，确定与桥面附属结构及无砟轨道结构重量对应的主梁第一理论线形；

S04：根据步骤S02的对应关系，确定铺设所述无砟轨道结构时的当前体系温度作用下的主梁变形以修正主梁的第一理论线形，得到最终主梁的第二理论线形；

S05：调整斜拉索索力，使主梁实际线形接近第二理论线形；

S06：铺设除无砟轨道结构外的所有附属工程，完成后测量此时的实际线形，并与附属工程重量作用下的理论变形比较，得到偏差值；

S07：根据所述偏差值修正底座板厚度以浇筑底座板；

S08：粗铺轨道板，得到自密实混凝土的实际厚度，自密实混凝土层重量通过水箱或沙袋进行压重，精调承轨台标高并进行锁定，再边卸载压重边灌注自密实混凝土；

S09：无砟轨道铺设完成，线形精度满足要求，在施工过程中采用精确测控技术测量线形。

2.根据权利要求1所述的斜拉桥上无砟轨道施工线形精度控制方法，其特征在于，所述步骤S01具体包括：斜拉桥的主梁合拢后，在桥面施加桥面载荷，得到桥面载荷与主梁相对应的初步变形对应关系表。

3.根据权利要求1所述的斜拉桥上无砟轨道施工线形精度控制方法，其特征在于，所述步骤S02具体包括：在多个夜间22:00-04:00时段环境温度变化下，对主梁变形进行测量，在同一桥面载荷下，获得体系升降温下主梁变形规律，即得到体系温度变化与主梁变形对应关系表。

4.根据权利要求1所述的斜拉桥上无砟轨道施工线形精度控制方法，其特征在于，所述步骤S03具体包括：在铺设桥面附属结构与无砟轨道结构之前，获取桥面附属结构与无砟轨道结构的重量，并根据初步变形对应关系表即可得到铺设桥面附属结构与无砟轨道结构之前的主梁的第一理论线形。

5.根据权利要求1所述的斜拉桥上无砟轨道施工线形精度控制方法，其特征在于，所述步骤S04具体包括：在得到第一理论线形后，保持加载不变，然后参考当前体系温度作用，得到载荷与温度综合作用下的第二理论线形。

6.根据权利要求1所述的斜拉桥上无砟轨道施工线形精度控制方法，其特征在于，所述步骤S06具体包括：在主梁实际线形接近第二理论线形后，通过计算加载附属工程等重后的主梁理论变形，然后将铺设实际附属工程后的实际线形与该主梁理论变形进行比较，得到偏差值。

7.根据权利要求1所述的斜拉桥上无砟轨道施工线形精度控制方法，其特征在于，在所述步骤S06之后且步骤S07之前还包括：附属工程施工完成后，再铺设无砟轨道结构，具体包括：先铺设无砟轨道的底座板，再吊装轨道板，预留轨道板与底座板之间的高度空间，最后在所述高度空间内填充自密实混凝土层。

8.根据权利要求7所述的斜拉桥上无砟轨道施工线形精度控制方法，其特征在于：先通过微调所述无砟轨道的底座板厚度以弥补修正所述偏差值，再铺设无砟轨道的底座板。

9.根据权利要求1所述的斜拉桥上无砟轨道施工线形精度控制方法，其特征在于：通过计算继续加载剩余无砟轨道结构等重后的终主梁理论变形，将轨道板吊装上桥并进行粗铺，根据该终主梁理论变形调整承轨台标高，得到轨道板与底座板间自密实混凝土层的实际厚度，并填充自密实混凝土层。

10.根据权利要求9所述的斜拉桥上无砟轨道施工线形精度控制方法，其特征在于：微调所述自密实混凝土层的厚度以使最终的实际线形更加接近接近所述终理论变形。

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