CN110886165B - 一种大跨度钢桁梁桥上铺设轨枕板式轨道结构的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大跨度钢桁梁桥上铺设轨枕板式轨道结构的施工方法，包括如下步骤：S1：对钢桁梁桥上的参数进行检测，并建立CPⅢ点三维实时坐标预测模型；S2：初步定位轨枕板；S3：焊接限位件；S4：对轨枕板进行支撑定位；S5：结合所述CPⅢ点三维实时坐标预测模型，调整所述轨枕板线型，设置预拱度；S6：设置连接螺栓，在所述纵梁上立模，浇筑板下钢筋混凝土垫层；S7：在所述轨枕板上铺设钢轨和护轨，并通过扣件对线路线型进行精调。本发明利用检测数据建立CPⅢ实时坐标预测模型，能控制和掌握铺设轨枕板式轨道结构各个施工阶段轨道结构的线型和变化规律，解决了施工过程中精度难以控制的问题。

Description

一种大跨度钢桁梁桥上铺设轨枕板式轨道结构的施工方法

技术领域

本发明属于桥上轨道结构施工方法技术领域，更具体地，涉及一种大跨度钢桁梁桥上铺设轨枕板式轨道结构的施工方法。

背景技术

我国地域辽阔，地形复杂，铁路在修建时往往需要建造大跨度桥梁；大跨钢桁结构由于其结构简单，施工方便，承载能力强等突出优点，是现代铁路桥梁较常采用的结构型式。目前，国内外铁路钢桁梁常用的轨道结构有木枕明桥面轨道、有砟轨道、合成树脂枕轨道及板式轨道。

传统木枕明桥面铁路轨道结构，木枕道钉扣压力相对较小，适用速度较低，且木枕易腐朽、结构寿命较短，不利于可持续发展。有砟钢桁梁轨道结构，通过在桥面上设置钢筋混凝土承砟槽，槽内铺设有砟轨道。由于桥面被承砟槽覆盖，桥面系不易检查与维护，且有砟轨道导致桥梁二期恒载较大，对于大跨度钢桁梁桥面的变形更加难以控制。合成树脂枕轨道通过采用耐腐蚀、耐候、抗疲劳性均较好的树脂合成轨枕代替木枕，但是造价过高，不适合大规模铺设应用。

大跨度钢桁梁桥上铺设板式轨道可以提高轨道结构稳定性和耐久性，减少养护维修工作量，同时降低轨道结构高度和桥梁二期恒载，降低主桥工程造价。但在大跨度钢桁梁桥上铺设板式轨道结构时，CPⅢ精测控制网受风速、温度、荷载影响较大，且实际施工环境条件复杂，导致轨道结构施工精度难以控制，这些都给大跨度桥钢桁桥上铺设板式轨道施工带来了困难和挑战。

现有大部分专利主要针对钢桁梁桥上的轨道结构形式，专利CN208009169U实用新型公开了一种钢桁梁桥的板式轨道结构形式，上述专利中板式轨道主要通过螺栓与钢桁桥上纵梁相连限位，连接螺栓存在失效的风险，对线路的安全运营造成隐患，且针对大跨度钢桁梁桥上铺设板式轨道没有一种具体的施工方法。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种大跨度钢桁梁桥上铺设轨枕板式轨道结构的施工方法，解决在大跨度钢桁梁桥上铺设板式轨道结构施工过程中风速、温度等环境因素及不同施工阶段桥梁荷载对轨道结构线型的影响，导致轨道施工精度难以控制的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种大跨度钢桁梁桥上铺设轨枕板式轨道结构的施工方法，包括如下步骤：

S1：对钢桁梁桥上的参数进行检测，并建立CPⅢ点三维实时坐标预测模型；

S2：根据纵梁上预留的螺栓孔对桥上轨枕板式轨道进行初步定位；

S3：根据所述螺栓孔确定纵梁上限位件的位置，并在对应位置进行所述限位件的焊接；

S4：在所述纵梁上，对轨枕板进行支撑定位；

S5：结合所述CPⅢ点三维实时坐标预测模型，调整所述轨枕板线型，设置预拱度；

S6：设置连接螺栓，在所述纵梁上立模，浇筑板下钢筋混凝土垫层；拧紧所述连接螺栓，连接所述轨枕板与纵梁；

S7：在所述轨枕板上铺设钢轨和护轨，并通过扣件对线路线型进行精调。

进一步地，在铺设所述轨枕板、灌注所述钢筋混凝土垫层以及铺设钢轨的施工过程中，对轨道结构和桥面线型进行监测及分析，观测梁各控制点的标高和位移，掌握各个阶段线型的变化规律，并与理论计算相互对比，及时调整所述CPⅢ点三维实时坐标预测模型，使理论和实际进一步切合，指导线形调整。

进一步地，步骤S1中，所述参数包括钢桁梁桥的位移、温度场、桥梁伸缩变形、CPⅢ控制点坐标。

进一步地，步骤S2中，根据需要应及时进行补孔处理。

进一步地，步骤S4中，通过所述轨枕板上的限位孔和所述限位件、纵梁上预留的所述螺栓孔和纵梁螺栓孔对齐来实现所述轨枕板的支撑定位。

进一步地，步骤S5中，所述预拱度高度与在后施工的钢筋混凝土垫层和钢轨对该轨道线形影响的高度相同，以此使所述预拱度与线形影响全部抵消，进一步的提高轨道的线形精度。

进一步地，步骤S6中，通过所述轨枕板限位孔与所述钢桁梁主纵梁限位件之间的间隙进行灌注，同时通过该间隙观察灌注情况。

进一步地，步骤S7中，在进行所述钢轨铺设时轨面设置的所述预拱度为按设计静活载的一半考虑，通过设置该预拱度，在列车行驶时，轨面预拱度与列车静活载对轨道结构线型的影响相抵消，以此提高线路列车运行时的平顺性。

进一步地，步骤S7中，在靠近所述轨枕板横向端部设置的第一预埋绝缘套管安装标准轨距钢轨，在靠近所述轨枕板横向中心设置的第二预埋绝缘套管安装护轨。

进一步地，吊起所述轨枕板时，通过所述轨枕板两侧的起吊套管吊起。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明的大跨度钢桁梁桥上铺设轨枕板式轨道结构的施工方法，结合风速、温度等环境因素及不同施工阶段桥梁荷载对线型的影响，利用检测数据建立CPⅢ实时坐标预测模型，能控制和掌握铺设轨枕板式轨道结构各个施工阶段轨道结构的线型和变化规律，并将现场实时数据分析与理论计算相互对比、验证，及时调整模型，解决了施工过程中精度难以控制的问题。

(2)本发明的大跨度钢桁梁桥上铺设轨枕板式轨道结构的施工方法，利用板下钢筋混凝土垫层和扣件完成对轨道线型的精调，使轨面预拱度为设计静活载的一半，以此抵消列车静活载作用的影响，以满足更高运营速度的要求，确保了轨枕板式轨道铺设的各个阶段及成桥后的轨面线型满足要求，保证大跨度钢桁梁桥上铺设板式轨道的施工精度。

(3)本发明的大跨度钢桁梁桥上铺设轨枕板式轨道结构的施工方法，钢桁梁主纵梁限位件和螺栓孔均能够实现预制轨枕板安装时的初步定位，保证了后续轨枕板的精调过程只进行上下调整，纵向上不需要进行调整。

(4)本发明的大跨度钢桁梁桥上铺设轨枕板式轨道结构的施工方法，在灌注钢筋混凝土垫层时，轨枕板限位孔与钢桁梁主纵梁限位件之间的间隙作为钢筋混凝土垫层的灌注口和灌注观察口。在钢筋混凝土垫层灌注结束后，轨枕板限位孔与钢桁梁主纵梁限位件之间的间隙被钢筋混凝土填满，轨枕板限位孔与钢桁梁主纵梁限位件可以通过钢筋混凝土传递作用力。

附图说明

图1为本发明实施例一种大跨度钢桁梁桥上铺设轨枕板式轨道结构的施工方法流程图；

图2为本发明实施例涉及的钢桁梁上铺设轨枕板的无砟轨道整体结构示意图；

图3为本发明实施例涉及的钢桁梁上铺设轨枕板的无砟轨道断面结构示意图；

图4为本发明实施例涉及的钢桁梁上铺设轨枕板的无砟轨道平面结构示意图；

图5为本发明实施例涉及的钢桁梁上铺设轨枕板的无砟轨道与桥梁连接螺栓组装图；

图6为本发明实施例涉及的钢桁梁上铺设轨枕板的无砟轨道的钢桁梁结构示意图。

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-预制轨枕板、2-钢筋混凝土垫层、3-钢桁梁主纵梁、4-高强连接螺栓、5-滴水凹槽、6-护轨、7-标准轨距钢轨、8-起吊套管、9-轨枕板连接螺栓孔、10-轨枕板限位孔、11-第一预埋绝缘套管、12-第二预埋绝缘套管、13-钢桁梁主纵梁限位件、14-钢桁梁主纵梁连接螺栓孔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1为本发明实施例一种大跨度钢桁梁桥上铺设轨枕板式轨道结构的施工方法流程图，如图1所述，一种大跨度钢桁梁桥上铺设轨枕板式轨道结构的施工方法，包括如下步骤：

S1：施工所述轨道结构前对钢桁梁桥上的参数进行检测，并建立CPⅢ点三维实时坐标预测模型；

S2：根据纵梁上预留的螺栓孔对桥上轨枕板式轨道进行初步定位；

S3：根据纵梁上预留的螺栓孔确定限位件的位置，并在对应位置进行限位件的焊接；

S4：对轨枕板进行支撑定位，确保轨枕板上限位孔和纵梁限位件以及轨枕板连接螺栓孔和纵梁螺栓孔严格对齐；

S5：结合CPⅢ点三维实时坐标预测模型，调整轨枕板线型，设置预拱度；

S6：设置轨枕板连接螺栓，立模，浇筑板下钢筋混凝土调整层；拧紧高强度螺栓，连接轨枕板与纵梁；

S7：铺设钢轨和护轨，并通过扣件对线路线型进行精调。

具体地，步骤S1中，参数包括钢桁梁桥的位移、温度场、桥梁伸缩变形、CPⅢ控制点坐标等。且步骤S1中，需要实测数据与理论计算相互对比，调整模型。

步骤S2中，根据需要应及时进行补孔处理。

步骤S5中，设置的预拱度高度与在后施工的板下钢筋混凝土调整层和钢轨对该轨道线形影响的高度相同。以此使预拱度与线形影响全部抵消，进一步的提高轨道的线形精度；

步骤S6中，轨枕板限位孔与钢桁梁主纵梁限位件之间的间隙作为灌注口。

步骤S7中，在进行钢轨铺设时轨面所设置的预拱度为按设计静活载的一半考虑，通过设置预拱度，在列车行驶时，轨面预拱度与列车静活载对轨道结构线型的影响相抵消，以此提高线路列车运行时的平顺性。

进一步地，如图1可知，步骤S5～S7中，需要对线型进行检测。

在铺设轨枕板、灌注钢筋混凝土垫层以及铺设钢轨的施工过程中，对轨道结构和桥面线型进行监测及分析，观测梁各控制点的标高和位移，掌握各个阶段线型的变化规律，并与理论计算相互对比，及时调整所述CPⅢ点三维实时坐标预测模型，使理论和实际进一步切合，指导线形调整。

图2～图6分别为本发明实施例涉及的钢桁梁上铺设轨枕板的无砟轨道整体结构示意图；断面结构示意图；平面结构示意图；钢桁梁上铺设轨枕板的无砟轨道与桥梁连接螺栓组装图；钢桁梁上铺设轨枕板的无砟轨道的钢桁梁结构示意图，结合图2至图6，提供一种具体的施工方法如下：

本发明一种大跨度钢桁桥上铺设轨枕板式轨道结构的施工方法，具体包括以下施工步骤：

(1)轨道结构施工前对钢桁梁桥的位移、温度场、桥梁伸缩变形、CPⅢ控制点坐标等进行监测；根据主桥线上各专项工程的监测结果，建立CPⅢ点三维实时坐标预测模型，并将现场实时数据分析与理论计算相互对比、验证，及时调整模型，使理论和实际进一步切合，后续指导施工；

(2)根据钢桁梁主纵梁3上预留的钢桁梁主纵梁连接螺栓孔14对桥上轨枕板式轨道进行初步定位，并根据需要及时进行补孔处理；根据纵梁上预留的钢桁梁主纵梁连接螺栓孔14确定钢桁梁主纵梁限位件13的位置，并在对应位置进行限位件的焊接；

(3)对预制轨枕板1进行支撑定位，确保板轨枕板限位孔10和钢桁梁主纵梁限位件13以及轨枕板连接螺栓孔9和钢桁梁主纵梁连接螺栓孔14严格对齐，保证后续轨枕板的精调过程只进行上下调整，纵向上不需要进行调整；

(4)精调轨枕板：结合CPⅢ点三维实时坐标预测模型，调整预制轨枕板1线型，设置预拱度；

(5)设置轨枕板高强连接螺栓4，在钢桁梁主纵梁上方立模，轨枕板限位孔10与钢桁梁主纵梁限位件13之间的间隙作为灌注口，浇筑板下钢筋混凝土垫层2；拧紧高强连接螺栓4，连接预制轨枕板1与钢桁梁主纵梁3；检测轨道结构线型；

(6)在靠近轨枕板横向端部设置的第一预埋绝缘套管11安装标准轨距钢轨7，在靠近预制轨枕板1横向中心设置的第二预埋绝缘套管12安装护轨6；

(7)铺轨精调：通过钢筋混凝土垫层、钢轨和护轨横向两侧的扣件对线路线型进行调整，保证轨道结构最后线型满足设计预拱度要求。

轨枕板式轨道结构主要包括预制轨枕板1、钢筋混凝土垫层2、钢桁梁主纵梁3及高强连接螺栓4等配件。

预制轨枕板1为单向(横向)先张预应力钢筋混凝土结构，预制轨枕板1上设有滴水凹槽5、起吊套管8、轨枕板连接螺栓孔9、轨枕板限位孔10、标准轨距钢轨扣件系统预埋绝缘套管11、护轨扣件系统预埋绝缘套管12。

钢筋混凝土垫层2设置在预制轨枕板1与钢桁梁主纵梁3之间，可以填充与调整轨枕板高度，同时可以起到支撑、承力与传力的作用。钢筋混凝土垫层横向跨度与钢桁梁主纵梁横向跨度相同，纵向跨度与预制轨枕板纵向跨度相同。

钢桁梁主纵梁3上设置有钢桁梁主纵梁限位件13和钢桁梁主纵梁连接螺栓孔14。高强连接螺栓4通过轨枕板连接螺栓孔9与钢桁梁主纵梁连接螺栓孔14将预制轨枕板1和钢桁梁主纵梁3连接固定。

轨枕板限位孔10与钢桁梁主纵梁限位件13相互匹配，可以在预制轨枕板1安装时起到快速定位的作用。轨枕板限位孔10与钢桁梁主纵梁限位件13之间的间隙作为灌注口，用于灌注钢筋混凝土垫层2，同时上述间隙还可以作为观察口，用于观察所述钢筋混凝土的灌注情况，提高灌注质量。钢筋混凝土垫层2灌注完成后，轨枕板限位孔10与钢桁梁主纵梁限位件13之间的间隙被混凝土填满，轨枕板限位孔10与钢桁梁主纵梁限位件13可以通过钢筋混凝土垫层2传递作用力。轨枕板限位孔10与钢桁梁主纵梁限位件13可以承担高强连接螺栓4所受部分载荷，改善轨道结构受力情况，提高轨道结构耐久性，降低所述高强连接螺栓对线路安全运营的影响，提高轨道结构安全性。

预制轨枕板1设置两排承轨结构，每一排承轨系统设置有4组扣件系统预埋绝缘套管，其中每组设置两个预埋绝缘套管。靠近轨枕板横向端部设置的第一预埋绝缘套管11用于安装标准轨距钢轨，靠近轨枕板横向中心设置的第二预埋绝缘套管用于安装护轨6。较传统轨道板大幅度减小了轨枕板的纵向长度，能够适应钢桁梁桥面更大变形，且重量较小，对铺板设备要求不高。预制轨枕板1的两端(横向)设置起吊套管8，作为预制轨枕板1的吊装位，便于起吊和安装。预制轨枕板1纵向长度较传统轨枕板大幅度减小，以适应大跨度钢桁梁桥面的更大变形。

预制轨枕板1底部设置滴水凹槽5，滴水凹槽5利用流体趋向沿凸面流动的原理，能有效阻止水流沿预制轨枕板1的表面流向钢筋混凝土垫层2，减少钢筋混凝土垫层2病害的产生。

本发明的大跨度钢桁桥上铺设轨枕板式轨道结构的施工方法，铺板、灌注混凝土调整层和铺轨，需要对轨道结构和桥面线型进行监测及分析，观测梁各控制点的标高和位移，掌握各个阶段线型的变化规律，并与理论计算相互对比，及时调整CPⅢ模型，使理论和实际进一步切合，指导线形调整。

本发明的大跨度钢桁桥上铺设轨枕板式轨道结构的施工方法，可利用钢筋混凝土垫层和扣件，精调轨道线型，减小各阶段施工误差的累积。

轨枕板设有限位孔和螺栓孔，与纵梁上限位件和螺栓相匹配，高强连接螺栓通过上述两个螺栓孔将预制轨枕板与钢桁梁主纵梁连接固定，限位件和螺栓共同受力，改善轨道结构整体受力状态，提高轨道结构安全性和耐久性。

采用本发明的施工方法得到的轨枕板式轨道结构，能够为螺栓失效后的轨道结构提供持续稳定支撑，减小螺栓失效对线路安全运营的影响，改善轨道结构受力情况，提高轨道结构安全性和耐久性；并且通过本发明的施工方法，利用监测数据建立CPⅢ实时坐标预测模型，能控制和掌握铺设轨枕板式轨道结构各个施工阶段轨道结构的线型和变化规律；通过对轨面按设计静活载的一半预设预拱度，以提高线路行车时的平顺性，以此满足列车更高的运营速度。本施工方法对非全支撑的明桥面纵横梁桥梁系上轨道结构施工具有指导意义。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种大跨度钢桁梁桥上铺设轨枕板式轨道结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：对钢桁梁桥上的参数进行检测，并建立CPⅢ点三维实时坐标预测模型；所述参数包括钢桁梁桥的位移、温度场、桥梁伸缩变形、CPⅢ控制点坐标；

S2：根据纵梁上预留的螺栓孔对桥上轨枕板式轨道进行初步定位；

S3：根据所述螺栓孔确定纵梁上限位件的位置，并在对应位置进行所述限位件的焊接；

S4：在所述纵梁上，对轨枕板进行支撑定位；

S5：结合所述CPⅢ点三维实时坐标预测模型，调整所述轨枕板线型，设置预拱度；

S6：设置连接螺栓，在所述纵梁上立模，浇筑板下钢筋混凝土垫层；拧紧所述连接螺栓，连接所述轨枕板与纵梁；

S7：在所述轨枕板上铺设钢轨和护轨，并通过扣件对线路线型进行精调；

在铺设所述轨枕板、灌注所述钢筋混凝土垫层以及铺设钢轨的施工过程中，对轨道结构和桥面线型进行监测及分析，观测梁各控制点的标高和位移，掌握各个阶段线型的变化规律，并与理论计算相互对比，及时调整所述CPⅢ点三维实时坐标预测模型，指导线形调整。

2.根据权利要求1所述的大跨度钢桁梁桥上铺设轨枕板式轨道结构的施工方法，其特征在于，步骤S2中，根据需要应及时进行补孔处理。

3.根据权利要求1所述的大跨度钢桁梁桥上铺设轨枕板式轨道结构的施工方法，其特征在于，步骤S4中，通过所述轨枕板上的限位孔和所述限位件、纵梁上预留的所述螺栓孔和纵梁螺栓孔对齐来实现所述轨枕板的支撑定位。

4.根据权利要求1-3任一项所述的大跨度钢桁梁桥上铺设轨枕板式轨道结构的施工方法，其特征在于，步骤S5中，所述预拱度高度与在后施工的钢筋混凝土垫层和钢轨对该轨道线形影响的高度相同，以此使所述预拱度与线形影响全部抵消，进一步提高轨道的线形精度。

5.根据权利要求1-3任一项所述的大跨度钢桁梁桥上铺设轨枕板式轨道结构的施工方法，其特征在于，步骤S6中，通过所述轨枕板限位孔与所述钢桁梁主纵梁限位件之间的间隙进行灌注，同时通过该间隙观察灌注情况。

6.根据权利要求1-3任一项所述的大跨度钢桁梁桥上铺设轨枕板式轨道结构的施工方法，其特征在于，步骤S7中，在进行所述钢轨铺设时轨面设置的所述预拱度为按设计静活载的一半考虑，通过设置该预拱度，在列车行驶时，轨面预拱度与列车静活载对轨道结构线型的影响相抵消，以此提高线路列车运行时的平顺性。

7.根据权利要求6所述的大跨度钢桁梁桥上铺设轨枕板式轨道结构的施工方法，其特征在于，步骤S7中，在靠近所述轨枕板横向端部设置的第一预埋绝缘套管(11)安装标准轨距钢轨，在靠近所述轨枕板横向中心设置的第二预埋绝缘套管(12)安装护轨。

8.根据权利要求1或7所述的大跨度钢桁梁桥上铺设轨枕板式轨道结构的施工方法，其特征在于，吊起所述轨枕板时，通过所述轨枕板两侧的起吊套管吊起。

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