一种铁路架空固定装置及采用此装置增建铁路桥涵的方法

摘要

本发明公开了一种铁路架空固定装置及采用此装置增建铁路桥涵的方法，固定装置包括纵梁和枕梁，枕梁下穿轨道且平行于砼枕，枕梁两端顶部分别固定连接一条与其垂直的纵梁，纵梁下方固定有支撑梁体的支点桩。本发明设计的铁路架空固定装置及采用此装置增建铁路桥涵的方法，解决了传统增建铁路桥涵施工方式固定效果不能满足现有铁路速度要求和架空跨度小无法满足大跨度桥涵穿越等问题。

说明书

技术领域

本发明属于路桥工程领域，具体涉及一种铁路架空固定装置及采用此装置增建铁路桥涵的方法。

背景技术

当前国家铁路网络已基本形成，而且路网等级越来越高，随着经济的发展，城市道路、公路、航运交通等迅猛发展，公路、河道穿越铁路的现象十分普遍，并且穿越跨度也越来越大，铁路立交已由原来的单孔小桥涵发展为多孔大框架。原有D型施工便梁施工方法和吊轨横抬梁施工方法在当前既有轨道线路增建桥涵跨度越来越大，用于大框架施工和目前的线路状况越来越多的情况下，呈现了许多不足，主要有以下方面：1、D型施工便梁为单梁系列，最大适用跨度24m，因不能连接为连续梁，所以受跨度限制，大框架顶进时不适用。2、D型施工便梁的枕梁间距固定为67cm，而Ⅲ型混凝土枕的间距为60cm，因此，架梁时需方枕和抽枕，对线路扰动大。3、D型施工便梁的纵梁质量大，跨度长，不利于在电气化铁路的接触网下吊装，运输条件和道路场地条件都受限制。吊轨横抬梁法存在如下缺点：1、吊轨横抬梁法在路基上没有支点桩，横抬梁和吊轨梁完全靠路基做支点，因此，在没有可靠保障的情况下开挖路基，有安全隐患存在。2、吊轨横抬梁法的横抬梁受力跨度大，导致横抬梁挠度大，影响线路行车，甚至有安全隐患。3、目前铁路系统因运力的需要，要求施工最低限速每小时不低于45公里，而吊轨横抬梁法仅能满足35公里/每小时以下的限速，因此不能适应当前铁路系统的实际需要。

发明内容

为了解决传统增建铁路桥涵施工方式固定效果不能满足现有铁路速度要求和架空跨度小无法满足大跨度桥涵穿越等问题，本发明设计了一种铁路架空固定装置及采用此装置增建铁路桥涵的方法。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种铁路架空固定装置，所述装置包括纵梁和枕梁，枕梁下穿轨道且平行于砼枕，枕梁两端顶部分别固定连接一条与其垂直的纵梁，纵梁下方固定有支撑梁体的支点桩。其优点是：枕梁两端的纵梁以连续梁的形式架空线路，以分布的支点桩为支点传递线路荷载，在顶进大框架桥涵时，不受梁跨限制，只要根据线路不同情况，合理设置支点，就可以满足大框架线路架空固定的需要，并保证线路的各项安全技术指标，满足铁路最低运行速度45km/h要求。采用该装置结构加固线路，线路几何尺寸能够保持列车在常速标准，线路稳定，纵横梁刚度大，安全可靠，行车平稳。

所述的铁路架空固定装置，纵梁一侧固定有与其平行的挡帽桩，挡帽桩及与其位置对应的支点桩顶部具有垂直下穿且支撑纵梁的横抬梁组。其优点是：横抬梁组由大型工字钢组成，设在支点桩、挡帽桩和框架桥顶部，当框架桥顶进至支点桩支点时，经横抬梁过渡，框架桥承受横抬梁组的荷载，将支点桩卸载，并拆除的第一排支点桩，同时其它排的支点桩保证轨道线路稳定。即使拆除最后一排支点桩时，也有挡帽桩作为支撑点，保证框架桥每前进一步都有可靠的支点，防止轨道线路变形移位，直至框架桥继续顶进至框架桥就位。

所述的铁路架空固定装置，挡帽桩顶部为阶梯状挡帽结构，横抬梁组的一端顶在挡帽结构的侧壁上。其优点是：挡帽桩顶部为阶梯状挡帽结构，挡帽结构侧壁顶住横抬梁组的一端，防止框架桥顶进时横抬梁组对轨道产生的横向滑动力造成的轨道偏移。

所述的铁路架空固定装置，挡帽桩与横抬梁组通过预埋钢轨与固定连接。其优点是：防止横抬梁组向外滑动时轨道产生横向滑动力造成对到偏移。

所述的铁路架空固定装置，纵梁由多个工便梁通过连接板等强度连接。其优点是：纵梁可选择I115型工便梁、I100型工便梁、X38箱梁等固定连接，将H100型米钢改制为I115型工便梁，且将材质由原来三号钢改为Q345B桥号钢制作，加大了纵梁的使用跨度，加强了纵梁的强度，减小梁的挠度，加大了梁的惯性矩，改善了梁的刚性。

所述的铁路架空固定装置，连接板由腹板，外盖板和内盖板组成，固定覆盖在工便梁之间，通过螺栓将工便梁固定连接为一体。其优点是：保证工便梁之间的连接强度与梁体相同，不影响纵梁跨度和支点桩位置。

所述的铁路架空固定装置，轨道与枕梁通过扣件固定连接。其优点是：控制线路方向和轨距，每根枕梁设置2对钢轨扣件，控制轨道位置不变。

所述的铁路架空固定装置，扣件与轨道接触处垫有尼龙绝缘角。其优点是：避免轨道电路联电事故的发生。

本发明结构吸取了D型梁和传统吊轨横抬梁法的优点，避开了上述两种施工方法的不足，把单孔便梁变为可最大限度延长的连续梁，同时缩短了纵梁的受力跨度；把密集型横抬梁变为横抬梁组，减少了线路与框架的摩擦点；把集中的抗移桩变为分布的支点桩，框架每前进一步都有可靠的支点承载线路，再结合控制线路方向和轨距的措施，使线路始终保持在平稳、牢固、安全的状态。该加固线路结构，线路几何尺寸能够使列车保持在常速标准，线路稳定，纵横梁刚度大，安全可靠，行车平稳。

一种采用铁路架空固定装置增建铁路桥涵的方法，它包括如下步骤：

1) 支点桩及挡帽桩施工，在铁路架空固定装置中待建纵梁的下方，以及平行于纵梁一侧的用于固定横抬梁组位置，确定支点，挖孔并浇筑钢筋混凝土形成支点桩和挡帽桩。

2）穿设枕梁，枕梁从砼枕空中垂直下穿轨道；

3）架设纵梁，将工便梁架设在枕梁两端顶部，通过连接板固定连接成纵梁；

4）纵梁与枕梁固定联结；

5）安装扣件，通过扣件把轨道与枕梁固定为一体；

6）穿入横抬梁组，将横抬梁组下穿纵梁并固定在支点桩及挡帽桩顶部，完成线路架空固定；

7）开挖路基，同时框架桥顶进；

8）当框架桥前端抵达第一排支点桩边时，框架桥承受横抬梁组的荷载，将支点桩卸载，并拆除的第一排支点桩；

9）继续挖土顶进，重复步骤8的过程，直至框架桥就位。

综上所述，本发明的有益效果为：1、由于是装配式结构，可根据不同的工程特点合理设置，适用于各种线路、框架及地质情况；2、由于枕梁间距可调，架空线路时对道床的挠动小，不破坏既有线路几何尺寸，安全性能好；3、结构简单，架设拼组方便；4、汽车、拖车均可运输，备料方便，吊装运输成本低；5、不仅适用于铁路正线、站线的铁路架空，同时也适用于咽喉区岔线的铁路架空。

附图说明

图1为本发明横剖面及顶进示意图； 

图2 为本发明线路加固平面示意图；

图3为本发明线路架空纵剖面示意图；

图4为本发明工便梁结构主视图；

图5为本发明工便梁结构俯视图；

图6为本发明工便梁结构剖视图；

图7为本发明工便梁连接成纵梁示意图；

图中，1、纵梁；2、枕梁；3、砼枕；4、支点桩；5、挡帽桩；6、横抬梁组；7、轨道；8、预埋钢轨； 9、框架桥；10、工便梁； 11、外盖板；12、内盖板；13、腹板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构进行详细解释说明，具体实施方式为，一种铁路架空固定装置，如图2为本发明线路加固平面示意图，包括纵梁1和枕梁2，纵梁由多个工便梁10通过连接板等强度连接。如图4-6为本发明工便梁结构示意图；连接板由腹板13，外盖板11和内盖板12组成，固定覆盖在工便梁之间，如图7为本发明工便梁连接成纵梁示意图，通过螺栓将工便梁固定连接为一体。枕梁下穿轨道7且平行于砼枕3，枕梁两端顶部分别固定连接一条与其垂直的纵梁，纵梁下方固定有支撑梁体的支点桩4。纵梁一侧固定有与其平行的挡帽桩5，如图1为本发明横剖面及顶进示意图。挡帽桩及与其位置对应的支点桩顶部具有垂直下穿且支撑纵梁的横抬梁组6。所述的挡帽桩，顶部为阶梯状挡帽结构，横抬梁组的一端顶在挡帽结构的侧壁上。挡帽桩与横抬梁组通过预埋钢轨8与固定连接。轨道与枕梁通过扣件固定连接。扣件与轨道接触处垫有尼龙绝缘角。 

 采用铁路架空固定装置增建铁路桥涵的方法，包括如下步骤：

1)支点桩及挡帽桩施工；确定加固线路的范围是根据轨底至框架底的高度及稳定边坡的坡度确定。如图2 为本发明线路加固平面示意图，在铁路架空固定装置中待建纵梁的下方，以及平行于纵梁一侧的用于固定横抬梁组位置，支点数量通过计算，结合线路具体条件确定好支点位置，挖孔并浇筑钢筋混凝土形成支点桩和挡帽桩。在多条轨道线路平行或交错的情况下，可根据轨道线路之间的距离确定支点桩的数量，纵梁支点采用支点桩，支点桩的平面设置要根据框架桥的宽度和需要加固线路的长度，综合纵梁的跨度和横抬梁组的受力情况而确定。支点桩的桩径和长度要根据地质状况和框架的高度确定。

确定加固线路的范围，框架宽＋两侧稳定边坡长度，稳定边坡长度＝框架高×坡比。稳定边坡依据地质资料确定，当地基承载力在120Kpa以上时，按1:1设定，地基承载力在120Kpa以下、80Kpa以上时，按1:1.5设定，地基承载力在80Kpa以下时，按1:2设定。桩距，在6.5m-9.5m之间调整，原则是既要考虑横抬梁的承受能力，也要考虑经济因素，以确保安全为主。桩径一般不小于120cm，当桩暴露高度在12m以上时，要经检算确定。桩长，一般情况以框架底至桩底不小于3米，当基底土质承载力差时，要经检算确定。桩顶标高，无横抬梁组的桩顶自轨底以下55cm，有横抬梁的桩顶自横抬梁底下20cm。  桩护壁可用现浇钢筋混凝土护壁，也可用钢筋混凝土管沉井；桩身采用C20级以上混凝土浇筑。在铁路架空固定装置中待建纵梁的下方，以及平行于纵梁一侧的用于固定横抬梁组位置，通过计算确定好支点，挖孔并浇筑钢筋混凝土形成支点桩和挡帽桩。

2）穿设枕梁；采用制式枕梁从砼枕空中垂直下穿轨道，线路限速运行，利用列车行车间隙，按隔六穿一的原则穿入枕梁，穿一根捣实一根,穿入枕梁时,其中有一根轨道下需垫入绝缘胶垫,防止轨道电路短路,影响信号和行车。如图3为本发明线路架空纵剖面示意图，枕梁长4940mm，每砼空穿一根，采用Φ22高强螺栓与纵梁相联结，为了杜绝轨道电路联电事故的发生，在枕梁与钢轨接触处设置20mm厚的氯丁绝缘胶垫。

3）架设纵梁；安装纵梁，线路封锁，电气化线路停电；吊装纵梁就位，每就位一片纵梁，至少先联结两根枕梁，稳定后安装纵梁连接板，轨道下垫上绝缘胶垫，联结所有枕梁，上好扣件。将工便梁架设在枕梁两端顶部，通过连接板固定连接成纵梁。工便梁有多种规格型号：I115型工便梁、I100型工便梁、X38箱梁等，根据不同的线路条件，按照建筑限界要求来选用，当线间距受限时，可用X38型箱梁；工便梁之间等强联结。纵梁长度的设置要根据结构物施工跨度及工程地质状况，以满足边坡的稳定为前提。工便梁采用8、12、16米不同长度，以12米长为主拼装而成，可以是36米、48米、60米等等。如图7为本发明工便梁连接成纵梁示意图，纵梁采用材质为Q345B桥号钢的I115型工便梁构成。梁高1150mm，梁宽380mm，纵梁是将固定模数12米小型便梁采用等强度连接法连成大跨度纵梁，工便梁之间的连接板由2块腹板、2块上下外盖板和4块上下内盖板组成。采用材质40B，Φ22高强螺栓与纵梁相联结，螺栓孔均为Φ24。

4）纵梁与枕梁联结；用高强螺栓固定连接枕梁与纵梁；制式枕梁将线路荷载传递到纵梁，枕梁两端分别与左右两片纵梁下翼板用高强度螺栓联结；连接采用Φ22螺栓，材质40B，螺栓孔为Φ24。

5）安装扣件；通过扣件把轨道与枕梁固定为一体，控制线路方向，在扣件与钢轨接触处垫上尼龙绝缘角。

6）穿入横抬梁组；将横抬梁组下穿纵梁并固定在支点桩及挡帽桩顶部，完成线路架空固定，横抬梁组由大型工字钢组成，设在支点桩顶部和框架顶，将横抬梁组与冠状支点桩通过预埋钢轨固定连接。横抬梁根据支点跨距、线路状况，经过力学检算而确定采用不同型号的型钢和数量及长度。安装横抬梁组时，线路全部由工便梁控制之后，利用列车间隔时间将横抬梁组位置的道床和路基挖通，有列车通过时，提前用短枕木搭设临时支点，支撑轨道，确保列车平稳通过；当框架桥顶进至接近横抬梁组端头后，开始穿入横抬梁组，并在桩顶处垫上不小于20cm的胶垫。

7）开挖路基，同时框架桥9顶进，如图1为本发明横剖面及顶进示意图及图3为本发明线路架空纵剖面示意图。

8）当框架桥前端抵达第一排支点桩边时，框架桥承受横抬梁组的荷载，所有横抬梁都搭在框架上，在横抬梁下设置滑车或滚杆，然后将支点桩上垫板撤掉，将支点桩卸载，并拆除的第一排支点桩。 

9）继续挖土顶进，框架桥前端抵达第二排支点桩边时，重复步骤8）的过程，直至框架桥就位。

上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了发明的原理，属于本发明的保护范围之内。