大巴山隧道病害整治工程线路架空的轨道受力情况分析

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1、大巴山隧道病害整治工程线路架空的轨道受力情况分析第二工程有限公司中原公司李恩桓一、工程概况襄渝铁路人巴山隧道始建于1970年-1974年，位于川陕交界人巴山的越岭隧道，隧道为单线隧道，通过隧道线路为直线人字坡，轨无缝线路，碎石道床。原设计釆用蘑菇形开挖大拱脚薄边墙，先拱后墙法施工，普通殓直墙式衬砌。大巴山隧道1974年交付临时运营两年后，即出现了渗漏水，道床开裂，水沟流水不畅等病害。1977年5刀至11刀底经原铁道兵八九三一0部队对此隧道进行了初步整治，但对道床渗漏水等并未给予全血整治。1978年正式交付运营后，病害仍在不断发展，1984年山原西安恢路局工务处

2、对此隧道进行了病害整治施工，1988年完工。人巴山隧道虽经以上整治，但仍存在翻浆冒泥、水沟淤积、沟壁破坏、渗漏水等病害。二、隧道施工情况二OOO年三月份，襄渝铁路扩能工程招标，中铁十九局中土建NQ1标段，九月份进场，年底平导开始施工，二OO—年七刀份正洞开始每天封锁2小时施工，主要进行K446+032■…+482,长450米翻浆冒泥段增设仰拱及全隧道正洞改逑工程施工。1、尢缝线路切割整座隧道内无缝线路切割成1000X长轨条，增设仰拱处更换为25米标准轨。2、加固边墙增设仰拱处边墙釆用MAR25锚杆加固，每根锚杆3.0米，每延米6根。3、吊轨加固增设仰拱施工工艺

3、安排如下：•无缝线路切割拆除基本轨►安放横抬轨►安放基本轨1清除道磧◄—安装吊轨更换枕木横抬轨支墩处采取先开挖至仰拱底，然后灌注殓至水沟底而以下10cm标高处，碗顶面以上设置枕木垛，在枕木垛上搭设横抬轨及吊轨加固线路。4、仰拱施工开挖仰拱后衬砌，进行填充，水沟施工。5、恢复线路撤除横抬轨及吊轨，仰拱结束斤恢复无缝线路施工。三、线路架空时轨道强度计算机车年辆通过钢轨时，其作用力可分为：和钢轨面垂直的竖直压力；和钢轨方向垂直的侧向水平推力；沿钢轨方向的侧向水平力。其中垂直作用力是主要的，计算中以垂立作川力为基础，其余诸力选择适当系数加以计算。（一）施组设计为保证行

4、车安全，采用吊、扣轨束梁方案，纵向在枕木顶吊25米P50束梁，每根皋本轨两侧各3扣计3X2X2=12扣，横抬轨采用间距3.0米,Pso轨7束,横抬轨长4.0米,支座采用枕木垛，支座处原水沟及边墙底部按设计图开挖尺寸开挖到位，并灌注碗，待殓强度达到设计要求后，开挖仰拱。吊轨示意图：横抬轨示意图:（二）钢轨强度检算在计算强度之前•，首先假设钢轨为弹性支点上等截而无限长梁，支座卜沉与其反力之间呈线性关系，作用在轨道上的荷载系符合力的独立作用原理；其次，本计算中轨道各部件自重不考虑。施工中需进行吊轨组扣检算，横抬轨组扣检算，即计算；作用在棊木轨上的最大动弯距与四组扣轨

5、承受的最大应力值的比较，最大动弯压力作用在横抬轨上后形成最大应力值与横抬轨理论最大应力值比较。大巴山隧道中吊扣轨作用示意图：卄PoiIP02

6、~aI本图两端为横抬轨支点，中间为4个枕木支点，当P()作用至主轨时，作用力通过吊轨传递至横抬轨，通过轨木垛传到基础。吊、扣轨中，纵轨4组，每组3根Pw轨，机车千辆通过时因线路架空道床反力不存在，这样必须对吊轨强度进行检算，以确定吊轨组数。强度检算：1、列车通过架空线路时需计算钢轨动弯应力0“动弯距Md,中间传力支点上压力Rd，横抬轨支点上压力Rdh。根据应力、弯距、弹性模量的关系得出：Md0d底=fW底式中：…轨底边缘

7、动弯应力(MPa)Md——动弯距(N.mm)W底…钢轨底部对水平中性轴的截而模量(mm3)f--…横向水平力系数其中：Md=M()(1+a+0)(1)Mo■…机车辆重轮作川于架牢线路时产生的静弯距a.■…速度系数(因轮轨之间的动力效应产生的垂冇方向附加动力影响)3…-偏载系数(列车通过曲线时耒被平衡的超高产牛偏载引起的附加荷载)人巴山隧道增设仰拱处无曲线故P值为零。午轮作用在钢轨上时最不利情况下M。值：1Mo=——EP()u(2)4R式中：Po-…静轮虫：k--见参数说明卩…■弯距、挠度的影响线系数检算E轨强度应用一组参数。支应钢度D,即使支座顶面产生单位下沉

8、时所必须施加于支座上的压力，架空木枕线路支座钢度D为15000〜19000(N/mm)检算主钢轨时D值为30000N/mm,大巴山隧道施工中检算吊轨即计算荷载效应，故D值取上限19000N/mmo钢轨基础弹性模量U,即使钢轨产牛单位下沉时，施加于单位长度钢轨基础上的均布压力，单位Mpa。DP=——(3)a式中：D--支座钢度a——轨枕间距a=480mm(根据施组)检算主轨时U=62.5MPa(三)钢轨基础弹性模量•钢轨弯曲钢度的相对比值k4uk=/(4)l4EJx式屮：E■…钢轨钢的弹性模量(MPa)E=2.1xlOsMPaJx-—2879kg/m钢轨垂磨（

9、mm）项H单位钢轨类型kg/m7560