多线T梁桥错墩区段接触网布置方案研究.pdf

文章编号:()收稿日期:基金项目:中铁二十一局集团有限公司科研开发项目()作者简介:王鑫()男甘肃庆阳人高级工程师主要从事铁路施工方面的工作:.引文格式:王鑫.多线 梁桥错墩区段接触网布置方案研究.铁道建筑技术():.多线 梁桥错墩区段接触网布置方案研究王 鑫(中铁二十一局集团电务电化工程有限公司 甘肃兰州)摘 要:电气化铁路桥墩布置形式直接影响接触网系统设置方案特别在多线 梁错墩桥梁区段接触网设置方案复杂多变直接影响系统的安全性、可靠性和工程经济性 本文结合西部地区某实际工程针对多线 梁错墩桥梁区段接触网设置方案展开研究分析其优缺点并最终提出适用于本线的接触网设置方案 研究结论:在多线 梁错墩桥梁区段应优先采用斜交硬横跨形式如采用双线路腕臂柱建议选用正定位方式以减小横梁长度 本文研究成果可为后续类似桥梁类型接触网设计提供有效借鉴关键词:梁桥 错墩区段 接触网 设置方案中图分类号:.文献标识码:./.(.):.:概述接触网作为电气化铁路列车唯一的动力来源为确保电力机车可靠、不间断运行接触网需沿线路架设 一般情况下隧道区段接触网通过在隧道顶部或侧面设置吊柱或弓形腕臂的方式悬挂接触网线索路基、桥梁区段则通过在线路两侧组立接触网支柱或硬横梁的方式悬挂接触网线索 从而确保电力机车稳定地获得动力隧道、路基区段由于站前结构形式较为统一通常情况下对接触网布置影响较小接触网可按照常规形式进行布置 而桥梁区段接触网支柱一般设置于加宽的桥墩顶帽或箱梁梁面对于常规简支 梁或简支箱梁接触网可根据桥梁孔跨形式布置接触网 但对于一些特殊桥梁如钢结构梁、多线 梁错墩桥梁等其结构形式、桥墩布置方式等直接制约了接触网的布置因此接触网布置需结合桥梁结构形式进行方案研究提出接触网布置的最优方案确保接触网的安全性、可靠性、耐久性并具有经济性目前在实际工程项目中由于受线路曲线的影响导致多线 梁桥墩错墩的桥梁屡见不鲜 以往不同项目针对多线 梁桥墩错墩结构也提出过一些接触网布置方案但未进行系统研究 本文结合西南山区某线路的四线桥墩错墩桥梁实际情况对接触网设置方案展开研究通过分析各种方案的优缺点提出本线四线 梁错墩桥梁区段接触网的设置方案并为后续类似桥梁类型的接触网设计提供参考 工程条件分析根据桥梁专业资料该桥为四线大桥梁型为 梁简铁道建筑技术 ()王鑫:多线 梁桥错墩区段接触网布置方案研究支梁其中中间双线采用共墩形式另外两线分别设置一个桥墩即同一里程的桥墩共计 个错墩布置 桥墩高度约 共计 孔 具体桥墩布置如图 所示图 四线桥墩错墩布置形式由于本线线间距为.无法在线间通过分别设置接触网单腕臂柱的方式直接悬挂接触网因此只能在线路左右两侧的错墩桥墩顶帽上组立接触网支柱用于悬挂接触网结合传统经验、桥梁结构形式与接触网安装方案通过分析初步提出以下三种方案用于解决该桥桥墩错墩难题:()线路左、右两侧分别设置双线路腕臂柱()利用线路左、右两侧错墩组立斜交硬横跨()在线路左侧或右侧选择一个桥墩作为基准墩并在桥墩对侧对称增设一个独立墩用于组立接触网正交硬横跨其中双线路腕臂柱为常规方案而斜交硬横跨及正交硬横跨方案采用较少 本文对三种方案优缺点及适应性进行分析最终提出适用于本线的接触网布置方案 备选方案比选.双线路腕臂柱方案双线路腕臂柱方案是在桥墩左、右两侧各组立一根约为 的格构式支柱或实腹式支柱并在支柱侧面悬挑一根横梁在横梁上增设吊柱用于悬挂接触网具体如图 所示图 双线路腕臂柱方案双线路腕臂柱通常将靠近支柱侧股道的腕臂结构安装于支柱上远离支柱侧股道的腕臂通过吊柱进行悬挂 由于受结构形式影响该方案一般仅可悬挂两股道因此仅适用于四线及以下 梁桥墩错墩布置形式无法适用于五线及以上的 梁错墩布置其适用性受到一定限制双线路腕臂柱具有设置简便施工难度小、投资相对较低等优点目前在多线 梁桥墩错墩的工程项目中得到广泛应用 但是由于双线路腕臂柱采用的是悬挑横梁结构在顺线路风荷载作用下横梁根部将会形成一个较大的弯矩而这个弯矩对于支柱则是一个不可忽略的扭矩因此其受力性能相对硬横跨较差在能够采用硬横跨的情况下建议不采用双线路腕臂柱方案 但是由于为提高双线路腕臂柱的可靠性与安全性结合双线路腕臂柱的受力特点建议如采用双线路腕臂柱方案可采取以下措施:()对双线路腕臂柱进行逐点建模分析通过仿真分析结果对支柱薄弱部位进行适当加强以提高支柱的抗扭能力()尽量采用正定位方式减小悬挑横梁长度从而减小横梁对支柱形成的扭矩双线路腕臂柱结构虽可以有效解决多线 梁错墩结构接触网布置问题但由于该结构的特点造成其在相同条件下安全性、稳定性较硬横跨方案差因此建议在大风、高桥等区域尽量减少采用双线路腕臂柱结构.组立斜交硬横跨方案斜交硬横跨方案为在多线 梁桥墩左、右两侧设置钢管硬横跨支柱并组立斜交钢管硬横梁在横梁上通过设置吊柱的方式悬挂接触网其平面布置如图 所示图 斜交硬横跨平面布置方案斜交硬横跨与常规硬横梁方案一致可通过吊柱形式悬挂多股道适用范围较双线路腕臂柱广 同时由于是硬横梁形式无悬臂横梁受力较双线路腕臂柱好采用有限元分析方法对其进行受力分析 如图 所示 由图 数值分析结果可知斜交硬横跨结构具有较好的安全性、可靠性图 斜交硬横跨结构有限元受力分析铁道建筑技术 ()王鑫:多线 梁桥错墩区段接触网布置方案研究由于受到桥墩错墩的影响一般情况下斜交硬横梁与线路的夹角较大通常在 以上造成该方案无法满足铁路电力牵引供电工程施工质量验收标准()中“同一组软、硬横跨两基础中心连线应垂直于车站正线或中间线路硬横跨施工偏差不超过”的要求导致目前该方案采用率不高 但铁路电力牵引供电工程施工质量验收标准()是施工质量验收标准应根据设计图纸及文件要求对施工质量进行把控仅用于检验施工质量而不应作为限制设计方案的条款斜交硬横跨方案在实际实施过程中建议支柱基础仍按照基础中心线垂直于线路中心线进行预留便于站前施工单位基础预留 在组立斜交硬横梁阶段可由站后施工单位通过定测支柱位置对连接横梁的法兰进行旋转从而组成斜交硬横跨 为确保接触网腕臂结构仍垂直于线路方向吊柱建议采用圆形吊柱可任意调整腕臂方向 斜交硬横跨方案作为多线 梁错墩桥梁区段的新式解决方案目前已在多条线路得到应用.组立独立墩架设正交硬横跨方案根据现场情况选择错墩中的一个桥墩作为基准桥墩在其对侧重新设置一个独立墩(或钢结构接腿)用于组立接触网正交硬横跨通过在硬横梁上设置吊柱的形式悬挂接触网 正交硬横跨平面布置如图 所示图 正交硬横跨平面布置方案正交硬横跨方式类似目前工程项目中常采用的硬横跨结构可悬挂多股道接触网且其受力及各方接受程度较双线路腕臂柱、斜交硬横跨高其有限元分析结果如图 所示图 正交硬横跨结构有限元分析正交硬横跨结构能够满足 中“同一组软、硬横跨两基础中心连线应垂直于车站正线或中间线路硬横跨施工偏差不超过”的要求但由于需要重新浇筑设置接触网支柱的独立墩其施工难度及工程投资较斜交硬横跨与双线路腕臂柱方案高若桥墩高度较低(如桥墩高度小于 )采用该方案投资及施工难度增加幅度不大对于多线 梁错墩形式可首选该方案 若采用独立墩方案为便于日后的运营维护建议将独立墩设计成与梁面平齐将独立墩与人行道步板间的栏杆拆除并在独立墩四周增设桥护栏类似将独立墩位置设计为一个避车台表 不同方案优缺点分析方案优点缺点双线路腕臂柱设置简便施工难度小、投资相对较低相同条件下安全性、稳定性较硬横跨方案差斜交硬横跨由于是硬横梁形式无悬臂横梁受力较双线路腕臂柱方案好一般情况下斜交硬横梁与线路夹角较大通常在 以上正交硬横跨可悬挂多股道接触网且其受力及各方接受程度较双线路腕臂柱、斜交硬横跨方案高施工难度及工程投资较斜交硬横跨与双线路腕臂柱方案高 不同方案优缺点分析如表 所示 结合本线特点由于桥墩高度为 孔跨为 孔若采用正交硬横跨方式将重新浇筑 个高度约 的独立墩其施工难度及工程投资巨大因此本线不宜采用正交硬横跨的方案 综合考虑本线桥墩高度较高外界风荷载相对较大为提高日后接触网的安全性、可靠性以及耐久性最终本线推荐采用斜交硬横跨方式 通过现场实际施工情况来看采用斜交硬横跨方案现场美观性较好且具有较好的性能自该项目开通以来运营各方接受及认可程度较高 结束语由于多线 梁桥墩错墩结构在西部山区铁路线路中屡见不鲜在提高日后接触网的安全性与可靠性并综合考虑经济性的前提下建议优先采用斜交硬横跨形式若确需采用双线路腕臂柱形式建议双线路腕臂柱优先采用正定位方式以减小横梁长度同时还应根据实际工况对双线路腕臂柱进行仿真分析依据计算结果对薄弱部位进行补强以提高安全性与可靠性若现场桥墩较低且孔跨数量较少可考虑采用增设独立墩组立正交硬横跨的方案参考文献 熊嘉铭徐钊鲁小兵等.曲线区段受电弓 接触网系统建模及动态性能分析.铁道学报():.陈奋飞杨佳.接触网支柱抗风性能研究.中国铁路():.铁道建筑技术 ()王鑫:多线 梁桥错墩区段接触网布置方案研究 张韬.接触网外部环境安全风险及防控措施.中国铁路():.贾晓辉.困难条件下高铁联络线线路架空新技术和设备研究.铁道建筑技术():.杨佳.复杂艰险山区电气化铁路接触网关键技术问题及应对措施.铁道标准设计():.住房和城乡建设部.建筑结构荷载规范:.北京:中国建筑工业出版社.马进.南昌昌北铁路物流基地电气化挂网方案设计.铁道运输与经济():.弓永哲杨蔡进赵煜等.高速铁路接触网模态简化计算的多体方法.机车电传动():.国家铁路局.铁路电力牵引供电工程施工质量验收标准:.北京:中国铁道出版社.国家铁路局.铁路电力牵引供电设计规范:.北京:中国铁道出版社.王爱竟.东海岛铁路跨海特大桥强台风区接触网支柱结构设计.铁道标准设计():.吴孟臻刘洋许向红.高速弓网系统动力学参数敏度分析及优化.力学学报():.(上接第 页)到达极限状态从而发生失稳破坏 根据强度折减法三种不同坡度边坡在两种入渗工况下其稳定性计算结果如图 所示 可以看出坡度越大越容易发生失稳破坏入渗强度越大越容易发生失稳破坏图 两种降雨入渗工况下边坡稳定性计算结果 结论依托平凉南综合物流基地非饱和黄土高边坡填方场地在试验的基础上分析了两种降雨入渗工况对三种不同坡度边坡的稳定性影响主要得到以下结论:()在无降雨条件下边坡坡体内有效应力和含水状态受坡度的影响较大 根据非饱和土力学相关理论含水状态决定了土体的基质吸力含水状态的改变必然导致土体有效应力状态改变反之亦然 因此边坡的稳定性要十分关注坡体的含水状态()降雨强度并非入渗强度 相同坡度的边坡入渗强度越大坡体内含水状态改变越为明显 相同入渗强度下越陡的边坡含水状态改变越缓慢 但越陡的边坡应力状态对应的摩尔应力圆更大因而微小的应力扰动使其更容易达到极限状态因此更易发生失稳破坏()在降雨条件下越缓的边坡越不易发生失稳破坏 通过计算发现为避免降雨对边坡失稳的影响非饱和黄土高边坡填筑过程中应保证坡度不陡于 在工程许可条件下最好保持在 .不满足时要采取一定的工程措施参考文献 谢定义.试论我国黄土力学研究中的若干新趋向.岩土工程学报():.雷正敏.膨胀性土质边坡滑坡成因及综合整治措施研究.铁道建筑技术():.刘志明.弃渣场扩容条件下渣体边坡稳定性影响因素研究.铁道建筑技术():.:.():.():.林鸿州 于玉贞 李广信 等.降雨特性对土质边坡失稳的影响.岩石力学与工程学报 ():.():.陈伟 骆亚生 武彩萍.人工降雨作用下黄土边坡的室内模型试验研究.中国农村水利水电():.蒋中明 熊小虎 曾铃.基于()平台的边坡非饱和降雨入渗分析.岩土力学 ():.史振宁 戚双星 付宏渊 等.降雨入渗条件下土质边坡含水率分布与浅层稳定性研究.岩土力学 ():.白雪亮.降雨入渗条件下非饱和黄土高填方边坡稳定性研究.北京:中国地质大学(北京).铁道建筑技术 ()