大跨懸索橋上無(wú)縫線路縱向力分析與結(jié)構(gòu)方案比選

蔡小培，劉萬(wàn)里，謝鎧澤，譚茜元，張 乾

(1.北京交通大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院，北京 100044；2. 石家莊鐵道大學(xué) 大型結(jié)構(gòu)健康診斷與控制研究所， 河北 石家莊 050043)

為改善軌道的服役狀態(tài)，提高列車(chē)運(yùn)行品質(zhì)，高速鐵路全線鋪設(shè)無(wú)縫線路[1]。高速鐵路線路為跨越江河、峽谷等障礙而采用了諸多特殊橋梁結(jié)構(gòu)，懸索橋因跨越能力強(qiáng)、受力明確、結(jié)構(gòu)美觀等優(yōu)點(diǎn)，已逐步應(yīng)用于高速鐵路建設(shè)中。懸索橋上鋪設(shè)的無(wú)縫線路面臨與長(zhǎng)大橋梁結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性難題。

無(wú)縫線路與橋梁間復(fù)雜的相互作用關(guān)系使橋上無(wú)縫線路承受了巨大的附加力，為保證無(wú)縫線路與橋梁結(jié)構(gòu)安全服役，需對(duì)無(wú)縫線路附加力重點(diǎn)關(guān)注。針對(duì)橋上無(wú)縫線路縱向受力變形規(guī)律，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)展了大量研究。文獻(xiàn)[2-4]通過(guò)建立鋼軌軸向平衡微分方程，研究了橋上無(wú)縫線路伸縮力、撓曲力的分布規(guī)律。近年來(lái)，諸多學(xué)者基于有限元法進(jìn)行梁軌相互作用研究。文獻(xiàn)[5-8]采用有限元法建立了橋梁-無(wú)縫線路相互作用模型，研究了不同線路參數(shù)條件下橋上無(wú)縫線路縱向力傳遞規(guī)律及梁軌相對(duì)位移分布規(guī)律。文獻(xiàn)[9-12]考慮了荷載加載歷程，采用動(dòng)力計(jì)算方法對(duì)梁軌非線性相互作用問(wèn)題進(jìn)行了分析。對(duì)于溫度跨度較大的橋梁，為減小梁軌相互作用，改善無(wú)縫線路和橋梁墩臺(tái)受力，需設(shè)置鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)調(diào)節(jié)器)。文獻(xiàn)[13-14]針對(duì)長(zhǎng)大連續(xù)梁橋及大跨斜拉橋，開(kāi)展了調(diào)節(jié)器設(shè)置方案研究。

既有研究多對(duì)普通混凝土梁、連續(xù)鋼桁梁橋上無(wú)縫線路力學(xué)特性進(jìn)行分析，目前尚缺少千米級(jí)主跨懸索橋上無(wú)縫線路受力變形規(guī)律及調(diào)節(jié)器設(shè)置方案的相關(guān)研究。懸索橋跨度較大、豎向剛度較小，在溫度等復(fù)雜荷載作用下，橋梁將產(chǎn)生比混凝土梁橋更為復(fù)雜的空間變形，其上無(wú)縫線路的受力變形規(guī)律與混凝土橋上無(wú)縫線路存在較大差異。

本文以某新建客運(yùn)專(zhuān)線鐵路千米級(jí)主跨公鐵兩用懸索橋?yàn)檠芯繉?duì)象，建立懸索橋-無(wú)縫線路空間耦合模型，分析復(fù)雜荷載作用下無(wú)縫線路縱向力分布規(guī)律，并對(duì)橋上無(wú)縫線路結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行了優(yōu)化。

1 模型建立與計(jì)算參數(shù)

懸索橋主橋?yàn)?84+84+1 092+84+84)m雙塔五跨鋼桁梁橋，主跨1 092 m，主橋兩側(cè)對(duì)稱(chēng)分布4×57 m混凝土連續(xù)梁和5×32 m混凝土簡(jiǎn)支梁引橋。橋上鋪設(shè)四線有砟軌道線路，均為客運(yùn)專(zhuān)線，兩線設(shè)計(jì)時(shí)速250 km，預(yù)留兩線設(shè)計(jì)時(shí)速200 km。

1.1 橋梁模型和參數(shù)

懸索橋主塔為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，高203 m，采用空間梁?jiǎn)卧M。全橋設(shè)兩根主纜，矢跨比為1/10，橫向間距43 m，單纜截面面積為1.062 m2。全橋設(shè)154根吊索，間距14 m，單索截面面積為0.013 m2。考慮懸索橋主纜和吊索的受力特點(diǎn)，主纜和吊索采用僅受拉的空間桿單元模擬。懸索橋主梁為空間桁架結(jié)構(gòu)，節(jié)間長(zhǎng)14 m，桁高16 m，主梁中的弦桿、腹桿、橫桿等構(gòu)件采用空間梁?jiǎn)卧M。主梁橋面板采用殼單元模擬。兩側(cè)引橋簡(jiǎn)化為等截面空間梁?jiǎn)卧?jiǎn)化后32 m簡(jiǎn)支梁橋及連續(xù)梁截面高分別為2.6、4.4 m，垂向慣性矩分別為10.24、43.80 m4；模型以主橋跨中為原點(diǎn)。

主橋采用半漂浮體系，塔-梁間設(shè)置縱向阻尼器。計(jì)算伸縮力時(shí)，塔、梁間縱向可自由活動(dòng)；列車(chē)制動(dòng)時(shí)，阻尼器會(huì)限制主梁的縱向位移，改變梁軌作用方式，因此計(jì)算制動(dòng)荷載作用時(shí)，應(yīng)考慮塔-梁間的縱向阻尼器作用，將其簡(jiǎn)化為彈簧單元，等效剛度為200 kN/mm，主塔與主梁橫、垂向耦合。引橋固定支座橋墩/臺(tái)縱向剛度用線性彈簧單元模擬，分別取60、300 kN/mm，不考慮活動(dòng)支座縱向摩阻力。

1.2 軌道參數(shù)及模型

懸索橋及引橋上鋪設(shè)有砟軌道，采用60 kg/m鋼軌、Ⅲ型軌枕及Ⅴ型彈條扣件。鋼軌采用可考慮剪切變形的梁?jiǎn)卧M，端部全約束；軌枕視為普通梁?jiǎn)卧?；扣件和道床橫、垂向阻力模擬為線性彈簧，縱向阻力假定為非線性彈簧，扣件及道床相關(guān)阻力參數(shù)參考TB 10015—2012《鐵路無(wú)縫線路設(shè)計(jì)規(guī)范》[15](以下簡(jiǎn)稱(chēng)規(guī)范)。為保證主橋上無(wú)縫線路位于固定區(qū)，引橋兩側(cè)無(wú)縫線路各向外延伸100 m。

在懸索橋-無(wú)縫線路相互作用分析中，軌道結(jié)構(gòu)通過(guò)道床彈簧分別與懸索橋正交異性板及邊跨的混凝土梁橋相連。懸索橋豎向剛度較小，在道砟等二期恒載作用下，主梁會(huì)發(fā)生空間姿態(tài)的改變，然后長(zhǎng)鋼軌才會(huì)鎖定。受建模技術(shù)限制，有砟軌道和懸索橋模型需同時(shí)建立，在確定懸索橋初始內(nèi)力時(shí)，二期恒載不可避免地會(huì)對(duì)梁軌相互作用產(chǎn)生影響，與實(shí)際不符，需對(duì)模型進(jìn)行修正[1]。具體修正方法為：假設(shè)二期恒載作用下道床節(jié)點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)的橋面節(jié)點(diǎn)縱向位移為a，為避免二期恒載計(jì)算對(duì)梁軌相互作用的影響，修正橋梁節(jié)點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的線路縱向阻力曲線，縱向非線性彈簧的修正阻力曲線如圖1中實(shí)線所示，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為

圖1 線路縱向阻力修正示意

(1)

式中：D為梁軌相對(duì)位移；Fmax與u分別為道床縱向阻力對(duì)應(yīng)的極限力與滑移位移。

1.3 荷載及溫度參數(shù)

車(chē)輛為CRH動(dòng)車(chē)組，列車(chē)軸重17 t，軸距2.5 m，鋼軌動(dòng)彎壓(拉)應(yīng)力為144.03 MPa(111.76 MPa)。撓曲荷載加載模式參考國(guó)內(nèi)另一同跨度斜拉橋的加載模式，采用ZK標(biāo)準(zhǔn)荷載，長(zhǎng)度取550 m[16]。計(jì)算橋上無(wú)縫線路制(啟)動(dòng)力時(shí)，輪軌黏著系數(shù)及制動(dòng)加載長(zhǎng)度參考規(guī)范分別取0.164和400 m。

橋梁所在地的最高軌溫為59.1 ℃，最低軌溫為-17.7 ℃，初步設(shè)計(jì)中無(wú)縫線路鎖定軌溫為(20±5)℃，對(duì)應(yīng)的鋼軌最大溫升幅度為44.1 ℃，最大溫降幅度為42.7 ℃。懸索橋-無(wú)縫線路空間耦合力學(xué)模型見(jiàn)圖2。

圖2 懸索橋-無(wú)縫線路空間耦合力學(xué)模型

2 橋上無(wú)縫線路鋪設(shè)方案

2.1 伸縮附加力

鋼桁梁、主纜及吊索降溫25 ℃，混凝土梁、主塔降溫15 ℃時(shí)，鋼軌的伸縮力分布見(jiàn)圖3。全橋僅鋪設(shè)常阻力扣件或小阻力扣件時(shí)，鋼軌伸縮拉力峰值分別為1 754.36、1 243.36 kN，出現(xiàn)在主梁梁縫處；引橋連續(xù)梁活動(dòng)端處的鋼軌伸縮附加拉力也分別達(dá)到了877.93、606.37 kN。對(duì)比全橋鋪設(shè)常阻力扣件，全橋鋪設(shè)小阻力扣件顯著減小了鋼軌縱向力，鋼軌伸縮力最大值降低了29.13%。

圖3 鋼軌伸縮附加力

因橋梁溫度跨度較大，全橋鋪設(shè)常阻力扣件或小阻力扣件時(shí)主梁兩端的鋼軌縱向力均較大。考慮伸縮力和基本溫度力疊加，鋼軌應(yīng)力超過(guò)規(guī)范限值。為減小梁端鋼軌縱向力，應(yīng)考慮在橋上鋪設(shè)調(diào)節(jié)器。

2.2 橋上無(wú)縫線路鋪設(shè)方案

調(diào)節(jié)器通過(guò)基本軌和尖軌的錯(cuò)動(dòng)來(lái)協(xié)調(diào)橋梁與長(zhǎng)鋼軌的縱向變形，同時(shí)放散鋼軌縱向力。在橋上無(wú)縫線路設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況合理確定調(diào)節(jié)器的鋪設(shè)位置及數(shù)量。未設(shè)調(diào)節(jié)器時(shí)，主梁兩端的鋼軌因承受最大的伸縮力而成為軌道結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，故考慮主梁兩側(cè)梁端各設(shè)一組單向調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)器因包含基本軌和尖軌等多個(gè)部件，根據(jù)不同部件放置位置的不同可形成3種鋪設(shè)方案，3種方案尖軌、基本軌鋪設(shè)位置及扣件布置方式見(jiàn)圖4。方案2和方案3中基本軌側(cè)均鋪設(shè)100 m的小阻力扣件。

圖4 懸索橋上無(wú)縫線路設(shè)計(jì)方案(單位：m)

3 主梁兩側(cè)梁端設(shè)置調(diào)節(jié)器

文獻(xiàn)[10]研究表明，采用傳統(tǒng)線性疊加法計(jì)算無(wú)縫線路縱向力時(shí)，計(jì)算結(jié)果偏于安全，因此本文采用基本溫度力和伸縮/撓曲力合力線性疊加鋼軌制動(dòng)附加力完成無(wú)縫線路縱向力計(jì)算。

3.1 基本溫度力+伸縮附加力

鋼桁梁、主纜和吊索降(升)溫25 ℃，混凝土梁和主塔降(升)溫15 ℃，鋼軌降(升)溫42.7 ℃(44.1 ℃)，鋼軌縱向力分布見(jiàn)圖5。溫降條件下3種方案的鋼軌縱向拉力峰值均為899.27 kN，溫升條件下鋼軌縱向壓力峰值為928.65 kN，峰值位置均位于兩側(cè)引橋簡(jiǎn)支梁活動(dòng)端。因調(diào)節(jié)器尖軌與基本軌斷開(kāi)，故梁端位置鋼軌縱向力得以放散為0，全橋鋼軌縱向力大幅減??；同時(shí)從圖5可以看出：鋪設(shè)小阻力扣件區(qū)段的鋼軌縱向力小于同區(qū)段內(nèi)鋪設(shè)常阻力扣件的鋼軌縱向力，但縱向力峰值并未降低。

圖5 基本溫度力+伸縮附加力

3.2 基本溫度力+撓曲附加力

撓曲荷載四線加載，采用不斷變換荷載作用位置的方式得到最不利加載工況。當(dāng)鋼軌降溫42.7 ℃，撓曲荷載作用在主梁-575～-25 m區(qū)間時(shí)，無(wú)縫線路出現(xiàn)最大拉力；當(dāng)鋼軌升溫44.1 ℃，撓曲荷載作用在主跨-275～275 m區(qū)域時(shí)，無(wú)縫線路出現(xiàn)最大壓力。最不利工況下，鋼軌縱向受力見(jiàn)圖6。

圖6 基本溫度力+撓曲附加力

3種鋪設(shè)方案對(duì)應(yīng)的鋼軌縱向拉力峰值分別為1 009.74、1 009.74、1 007.79 kN，均出現(xiàn)在橋梁左側(cè)主塔附近；因主梁與主塔橫梁橫、垂向耦合，撓曲荷載作用時(shí)，橋塔將限制鋼軌帶動(dòng)主梁產(chǎn)生位移，使鋼軌受到縱向拉力作用，該力與基本溫度拉力疊加后出現(xiàn)峰值。3種鋪設(shè)方案對(duì)應(yīng)的鋼軌縱向壓力峰值為1 010.80 kN，出現(xiàn)在主梁跨中。因鋪設(shè)了小阻力扣件，方案2和方案3小阻力扣件區(qū)段鋼軌縱向力稍有降低，但鋼軌縱向力峰值并未減小。相較于伸縮力，撓曲工況下鋼軌縱向力更大，后續(xù)檢算中以基本溫度力+撓曲附加力為主力。

3.3 制(啟)動(dòng)力

考慮列車(chē)左(右)側(cè)入橋制(啟)動(dòng)，四線制動(dòng)荷載分別作用在橋上，不同位置對(duì)應(yīng)的鋼軌制動(dòng)附加力峰值見(jiàn)圖7。

由圖7可知：鋪設(shè)小阻力扣件對(duì)制動(dòng)附加力峰值無(wú)明顯影響；當(dāng)荷載全部作用在主橋上時(shí)，鋼軌所承受的制動(dòng)附加拉、壓力均較?。划?dāng)荷載從主梁跨中左移至橋塔時(shí)，制動(dòng)附加拉力峰值以微小的幅度逐漸增大，制動(dòng)壓力峰值則以微小的幅度逐漸減??；當(dāng)加載中心分別位于-400、-500 m時(shí)，荷載穿過(guò)橋塔，離縱向阻尼器較近，此時(shí)鋼軌制動(dòng)附加拉力較主梁跨中加載時(shí)分別降低了18.6%和38.66%。當(dāng)加載中心位置分別位于-600、-700 m時(shí)，部分制動(dòng)荷載作用在引橋連續(xù)梁，此時(shí)制動(dòng)附加拉力峰值出現(xiàn)在引橋連續(xù)梁端，分別為111.579、243.524 kN，制動(dòng)拉力峰值有所增加。

圖7 不同工況下鋼軌制動(dòng)附加力峰值

由制動(dòng)附加力峰值變化規(guī)律可知，當(dāng)制動(dòng)荷載加載中心分別位于-300 m處(工況1：加載區(qū)間：-500～-100 m)和-200 m處(工況2：加載區(qū)間-400～0 m)時(shí)，主梁橋塔及跨中附近的無(wú)縫線路因基本溫度力、撓曲附加力和制動(dòng)附加力三者疊加，處于最不利狀態(tài)。以方案1為例，工況1和工況2對(duì)應(yīng)的制動(dòng)附加力及梁軌相對(duì)位移見(jiàn)圖8。

圖8 制動(dòng)工況下計(jì)算結(jié)果

由圖8(a)可知：兩工況下鋼軌制動(dòng)附加力峰值均出現(xiàn)在加載頭(尾)部，且關(guān)于加載跨中呈中心對(duì)稱(chēng)分布。工況1制動(dòng)附加拉力峰值出現(xiàn)在-500 m處，大小為64.91 kN，制動(dòng)附加壓力峰值出現(xiàn)在-100 m處，大小為57.98 kN；針對(duì)工況2，0 m處制動(dòng)附加壓力峰值為59.10 kN。由圖8 (b)可知：兩工況下梁軌相對(duì)位移關(guān)于加載跨中近似呈對(duì)稱(chēng)分布，位移峰值出現(xiàn)在加載中心，分別為1.28 mm和1.27 mm，均小于規(guī)范限值4 mm。

3.4 無(wú)縫線路檢算

因引橋區(qū)域的混凝土梁剛度較大且溫度跨度較小，故無(wú)縫線路附加力較小，鋼軌強(qiáng)度和軌道穩(wěn)定性均能保證服役安全。在懸索橋主橋區(qū)域，3種方案的鋼軌最大壓、拉應(yīng)力分別為282.26、254.04 MPa，小于規(guī)范限值，無(wú)縫線路強(qiáng)度滿足要求；跨中鋼軌壓力最大值為1 070.56 kN，小于規(guī)范計(jì)算的軌道穩(wěn)定性容許壓力1 505.10 kN，無(wú)縫線路穩(wěn)定性可得到保證。

橋上無(wú)縫線路兩股或多股鋼軌同時(shí)折斷的概率極小，鋼軌斷縫值計(jì)算時(shí)參考規(guī)范考慮單股鋼軌折斷?？紤]最不利條件，鋼軌降溫42.7 ℃，主梁跨中(工況1)和邊跨連續(xù)梁梁端(工況2)處分別發(fā)生斷軌。因斷軌位置離調(diào)節(jié)器小阻力扣件區(qū)域較遠(yuǎn)，且3種方案主梁跨中和連續(xù)梁梁端的鋼軌溫度力基本相同，故斷軌條件下，3種方案的斷縫值相差很小，只需檢算方案1。斷軌條件下鋼軌縱向位移見(jiàn)圖9。由圖9可知：工況1中鋼軌縱向位移關(guān)于主梁跨中呈中心對(duì)稱(chēng)分布，工況2中主梁上的鋼軌位移分布與工況1基本相同。兩工況下的鋼軌斷縫值分別為32.67、57.62 mm，均小于規(guī)范限值70.0 mm。

圖9 低溫?cái)嘬墪r(shí)鋼軌縱向位移

由分析可知，懸索橋主梁兩側(cè)梁端各設(shè)置一組單向調(diào)節(jié)器，無(wú)論尖軌鋪設(shè)在主橋還是引橋連續(xù)梁上，無(wú)縫線路的強(qiáng)度、穩(wěn)定性、梁軌相對(duì)位移及斷縫值均滿足規(guī)范要求。

4 調(diào)節(jié)器量程及伸縮裝置設(shè)計(jì)

4.1 調(diào)節(jié)器量程的選取

懸索橋梁體較柔，在列車(chē)荷載作用下，鋪設(shè)在主梁上的基本軌易隨梁體產(chǎn)生較大的振動(dòng)，調(diào)節(jié)器幾何形位不易保持。運(yùn)營(yíng)表明，基本軌鋪設(shè)于主梁上時(shí)，調(diào)節(jié)器區(qū)域的軌道結(jié)構(gòu)病害極多，大大增加了線路養(yǎng)護(hù)維修工作量，故進(jìn)行懸索橋上無(wú)縫線路鋪設(shè)方案比選時(shí)，應(yīng)優(yōu)先將尖軌鋪在懸索橋主梁上，基本軌鋪設(shè)在邊跨引橋上?；拒墏?cè)鋪設(shè)100 m小阻力扣件不僅對(duì)無(wú)縫線路受力無(wú)明顯改善，還會(huì)降低線路的縱向阻力，增大梁軌相對(duì)位移，導(dǎo)致基本軌焊縫與扣件接觸，引起墊板竄出等病害。為確保無(wú)縫線路長(zhǎng)鋼軌具備足夠的防爬能力，減小鋼軌與軌枕的相對(duì)位移，建議全橋設(shè)常阻力扣件。綜上所述，建議懸索橋上無(wú)縫線路長(zhǎng)鋼軌布置采用方案1，即尖軌位于主梁，基本軌位于邊跨連續(xù)梁并跨越主梁梁縫，全橋鋪設(shè)常阻力扣件。

調(diào)節(jié)器主要通過(guò)基本軌的伸縮達(dá)到放散鋼軌縱向力的效果，其尖軌和基本軌相對(duì)位移主要由梁體伸縮量和梁軌相對(duì)位移兩部分組成。結(jié)合該地區(qū)歷史最大氣溫差和軌溫差，綜合考慮最不利條件，計(jì)算鋼桁梁降(升)溫38.4 ℃、混凝土梁降(升)溫28.4 ℃、鋼軌降(升)溫42.7 ℃(44.1 ℃)時(shí)調(diào)節(jié)器基本軌和尖軌的相對(duì)位移。降、升溫條件下，最優(yōu)方案(方案1)的鋼軌縱向位移見(jiàn)圖10。

圖10 溫度作用下鋼軌縱向位移

由圖10可知：溫度作用下，鋼軌縱向位移關(guān)于主梁跨中呈中心對(duì)稱(chēng)分布，因主梁跨度較大，故主梁梁端鋼軌的縱向位移遠(yuǎn)大于引橋側(cè)鋼軌的縱向位移。兩工況對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)器收縮量和伸長(zhǎng)量分別為402.95 mm和404.67 mm；列車(chē)荷載作用下調(diào)節(jié)器收縮量為17.07 mm；制動(dòng)荷載下調(diào)節(jié)器伸縮量為6.62 mm。

因懸索橋?qū)︼L(fēng)、地震等荷載比較敏感，在這些荷載作用下橋梁會(huì)產(chǎn)生較大的縱向變形，橋面縱向位移增加[17-18]，對(duì)調(diào)節(jié)器的伸縮產(chǎn)生較大影響。因此伸縮量需考慮一定的富余量，建議調(diào)節(jié)器量程選取±600 mm及以上。

4.2 梁端伸縮抬枕裝置設(shè)計(jì)

在大跨橋上無(wú)縫線路中，連續(xù)梁因溫度變化將產(chǎn)生較大的伸縮量，且受梁端轉(zhuǎn)角的影響，梁縫區(qū)域鋼軌軌下支撐間距會(huì)發(fā)生變化，軌道結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)剛度不均勻。

計(jì)算工況：考慮軌道不平順引起的輪軌沖擊作用，單個(gè)輪載取212.5 kN，計(jì)算單軸荷載作用于梁縫時(shí)鋼軌的垂向位移量，梁縫寬度取值參考國(guó)內(nèi)另一相近跨度斜拉橋的梁縫寬度[19]。圖11為設(shè)置伸縮抬枕裝置前后車(chē)輛荷載作用下鋼軌的垂向變形曲線(提取梁縫中心左右6 m范圍內(nèi)的鋼軌節(jié)點(diǎn))。由圖11可知，當(dāng)梁縫為1.2 m、未設(shè)伸縮抬枕裝置時(shí)，鋼軌的最大垂向變形量為4.67 mm，為保證車(chē)輛在梁縫處平穩(wěn)運(yùn)行，需在梁端設(shè)置伸縮抬枕裝置。

圖11 鋼軌的垂向位移

因梁體收縮會(huì)引起軌枕間距增大，結(jié)合相關(guān)規(guī)范，扣件最大間距不超過(guò)650 mm，需在梁縫處插入可動(dòng)鋼枕。可動(dòng)鋼枕與跨越梁縫的鋼縱梁采用扣壓件連接，鋼枕可在鋼縱梁上滑動(dòng)，可動(dòng)鋼枕間采用“剪刀”連桿連接以保證軌距的均勻性；鋼縱梁一端與一側(cè)梁上的軌枕固結(jié)，另一端橫向和垂向與另一側(cè)梁上的軌枕固結(jié)，縱向可伸縮滑動(dòng)；為保證軌下基礎(chǔ)剛度均勻性，鋼軌與軌枕間采用減摩扣件進(jìn)行連接，扣件垂向剛度取值同常阻力扣件垂向剛度。

設(shè)置伸縮抬枕裝置后，鋼軌的最大垂向變形量為2.40 mm，較未設(shè)抬枕裝置鋼軌垂向位移減小了48.61%；考慮最不利工況，橋梁梁縫寬度達(dá)到最大時(shí)，設(shè)置伸縮抬枕裝置后，鋼軌最大垂向位移為3.09 mm。對(duì)比可知，加設(shè)伸縮抬枕裝置可以很好地改善車(chē)輛荷載作用下梁端軌道的受力變形。

5 結(jié)論與建議

(1)大跨懸索橋溫度跨度大，溫度荷載下梁體縱向伸縮變形較大，當(dāng)全橋僅鋪設(shè)常阻力扣件或小阻力扣件時(shí)，鋼軌伸縮力峰值可分別達(dá)到1 754.36、1 243.36 kN，疊加基本溫度力后鋼軌強(qiáng)度無(wú)法滿足規(guī)范要求。

(2)為減小懸索橋上無(wú)縫線路梁軌相互作用，確保無(wú)縫線路安全服役，需在主梁兩側(cè)梁端設(shè)置調(diào)節(jié)器。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)優(yōu)先將尖軌鋪設(shè)在主梁上且與主梁共同伸縮，基本軌設(shè)置在邊跨引橋上，并跨越主梁梁縫。

(3)千米級(jí)主跨懸索橋梁體伸縮量較大，調(diào)節(jié)器尖軌和基本軌會(huì)產(chǎn)生較大位移，建議調(diào)節(jié)器量程取為±600 mm及以上。為保證梁縫位置軌下基礎(chǔ)剛度的均勻性，梁縫處應(yīng)采用梁端伸縮抬枕裝置。

(4)受環(huán)境氣候及高速行車(chē)影響，連續(xù)梁梁端調(diào)節(jié)器區(qū)域軌道受力與變形非常復(fù)雜，軌道幾何形位不易保持。為保證橋上軌道系統(tǒng)安全服役狀態(tài)，建議加強(qiáng)在線監(jiān)測(cè)檢測(cè)。