武汉天兴洲长江大桥摘要：本文重点对上述铁路桥梁梁端伸缩装置的结构特点、优缺点进行介绍和对比，提出我国下一步铁路桥梁梁端伸缩装置自主化的思路和方向，适应行车需要，为我国铁路桥梁梁端伸缩装置的完全自主化提供参考。
关键词:铁路桥梁;梁端伸缩装置;梁缝;支撑梁;钢枕;小阻力扣件
1概述
为了满足江流航道运营需求，近年来在长江铁路大桥上，选用了大跨度钢结构连续梁。为适应大跨度钢结构连续梁的伸缩位移，梁缝设计一般达到±300mm以上，如武汉天兴洲长江大桥、南京大胜关长江大桥、铜陵长江大桥等。当轨道通过上述梁缝时，为确保轨道的连续性和平顺性，一般采用桥梁梁端伸缩装置，该装置一般铺设在两梁端之间、梁端与桥台之间或桥梁的铰接位置上，以满足桥梁伸缩位移的需要。桥梁梁端伸缩装置至少需要具备的功能:滑动功能，满足桥梁主桥最大位移伸缩量的要求;滑动部位具有足够的竖向刚度，能够支撑轨道及列车荷载;滑动部位具有足够的横向刚度，确保其上轨道的稳定。我国铁路轨道通过较大梁
缝时，先后采用过梁端抬枕装置、箱形结构梁端伸缩装置以及支撑梁式梁端伸缩装置，其在使用过程中均存在一些问题，因此在高速线路上大多数采用的是BWG支撑梁式梁端伸缩装置，国产的结构仅仅在武汉天兴洲长江大桥(箱形结构梁端伸缩装置)上采用过。
2桥梁梁端伸缩装置
2.1梁端抬枕装置
2.1.1布置图该装置由2根纵梁、固定端垫板、活动端垫板、1根钢枕、连杆机构、轨道钢轨、小阻力扣件等组成，见图1。
2.1.2主要特点
(1)纵梁通过扣压件与梁缝两侧的混凝土枕连接，并通过扣压件将中间的钢枕抬起。(2)钢枕两端固定在纵梁上，钢枕中部通过扣压件支撑轨道钢轨，确保轨道的连续性。(3)纵梁一端扣件与纵梁之间为滑动扣压，一端为固定扣压(竖向螺栓栓接)，确保纵梁滑动端能够滑动。(4)轨道采用WJ－7B型小阻力扣件，适应钢轨的伸缩滑动。(5)连杆机构与梁缝两端混凝土枕连接并在中部与钢枕连接，保证钢枕始终处于梁缝中间。
2.1.3原理
梁缝发生位移时，钢轨在WJ－7B型小阻力扣件中能够伸缩，纵梁一端为滑动扣压，一端为固定扣压，确保了纵梁能够随着梁缝伸缩;同时纵梁为钢枕提供悬挂，将钢枕抬起，梁缝处钢轨由钢枕支撑，确保了轨道的连续性。连杆机构与梁缝两端混凝土枕连接并在中部与钢枕连接，保证钢轨枕始终处于梁缝中间。
2.1.4优缺点
(1)WJ－7B型扣件属于成熟扣件，支撑梁活动端扣件结构简单，调整方便。(2)2根纵梁制造
精度和铺设平行度要求高，否则易出现卡阻现象。(3)纵梁活动端扣件制造精度要求高，其减摩性能很难保证，易出现伸缩阻力过大现象。(4)总梁固定端竖向螺栓受力状态不良，易出现剪断现象。(5)适应的梁缝范围小，一般在±300mm以内。(6)连杆机构稳定型差，位移伸缩过大时可能出现二力杆顶死现象。(7)现场养护时需要经常对滑动扣件进行涂油减摩养护。
2.1.5试验效果
伸缩阻力的试验采用精度不低于1kN的油压千斤顶顶推活动端临近钢枕的混凝土枕，重复3次试验见图2;另外将活动端混凝土枕整体抬升1mm，重复顶推试验;再将固定端混凝土枕整体抬升1mm，重复顶推试验;再者将活动端混凝土枕抬升1mm、固定端混凝土枕降低1mm，重复顶推试验;最后将活动端混凝土枕降低1mm、固定端混凝土枕抬升1mm，重复顶推试验。试验结果表明:当施加5kN的顶推力时，活动端混凝土枕和钢轨枕已开始活动，连杆机构运转状况良好。钢轨枕在移动过程中，距离邻近的混凝土枕间距最大偏差为14mm。扣压件和扣件状态良好。
2.2箱形结构梁端伸缩装置
2.2.1布置图
该装置由2根支撑梁、2个固定位移控制箱、2个活动位移控制箱、2根活动钢枕、6根固定钢枕、2根过渡钢枕、2根侧向导轨等组成。
2.2.2主要特点
(1)该装置张开时滑动轨枕之间的最大中心距不得超过650mm，伸缩装置合龙时，相邻轨枕的最小边距不小于50mm，伸缩位移理论上达到±600mm。(2)固定位移控制箱、活动位移控制箱与两端的固定钢枕栓接，致使该装置能够满足其两侧梁体顺桥向、横桥向和竖向位移以及转动的要求。(3)两端的位移控制箱与固定钢枕栓接，确保位移控制箱的固定。(4)支撑梁一端通过固定端横向位移挡块，与固定位移控制箱紧固，另一端通过活动端横向位移挡块，与活动端位移控制箱间隙配合，实现支撑梁在活动端位移控制箱中滑动。一般是通过对调节螺栓施加不同扭矩，调节导轨的抵抗纵向阻力的数值，达到导轨一端固定(“紧”状态)，一端活动效果(“松”状态);。(5)支撑梁通过吊架本体支撑活动钢枕，在梁缝位置支撑钢轨，保持轨道的连续支撑。(6)为降低梁体伸缩时横向位移，引导支撑梁的平行伸缩，在轨道两侧设置了侧向导轨，侧向导轨一端固定，一端滑动，以适应梁体的伸缩。(7)该装置的
各钢枕通过双连杆机构连接，确保中心距均匀变化。
2.2.3原理
当主桥梁体发生伸缩位移时，将带动固定端位移控制箱和侧向导轨一并滑动，支撑梁固定端的随固定端位移控制箱滑动，此时支撑梁活动端伸入活动端位移控制箱内;同时侧向导轨滑动端亦滑动前移。滑动钢枕与固定钢枕之间通过双连杆结构约束，当梁体伸缩时，由于受到双连杆限制，将均匀的缩小间距，滑动钢枕通过吊架本体与支撑梁连接，长度方向自由约束，实现活动钢枕在支撑梁上滑动，同时活动钢枕对钢轨进行支撑，实现梁缝伸缩时有效均匀的支撑，确保了行车的安全。
2.2.4优缺点
(1)适应范围广，能够适应至少±400mm以上梁缝伸缩工况。(2)位移控制箱及支撑梁能够很好对钢轨实现支撑。(3)侧向导轨能够有效的导向，确保伸缩时轨道的方向稳定，同时增加了轨道的横向刚度。(4)位移控制箱制造精度高，质量控制难度大，特别是活动端横向位移挡块，既要对支撑梁进行约束，又要能够确保支撑梁的伸缩滑动。(5)钢枕制造、焊接质量
难度大。(6)机构复杂，对各个部件质量要求高，特别是滑动部位制造精度、装配精度。(7)装配难度大。
2.2.5试验效果
为了验证产品性能:在设计荷载作用下进行了支撑梁横向位移、竖向位移、伸缩装置的伸缩阻力、轨枕中心距均匀性等试验项目。试验在专用试验台座上进行，试验台座由钢板制成，在台座上焊接水平力反力架和垂直力反力架。在竖向250kN荷载作用下，测得伸缩装置竖向位移变形≤1mm，在100kN横向荷载作用下，测得伸缩装置横向位移变形≤1mm;对伸缩装置进行伸缩试验，在伸缩荷载≤50kN时，伸缩装置即开始滑动，能够确保伸缩装置均匀的伸缩。
2.3、BWG支撑梁式梁端伸缩装置
BWG公司研制的梁端伸缩装置，由固定混凝土枕、活动钢枕、侧向导轨、“剪刀”连杆等组成。与我国自主研发的支撑梁式梁端伸缩装置结构基本一致，满足《南京大胜关长江大桥大位移梁端伸缩装置暂行技术条件》的要求，主要区别在于:共计采用2根支撑梁，单剪刀
连杆机构。其主要优点在于:结构简洁，滑动扣件采用减摩块或者镶嵌聚四氟乙烯方式，滑动效果良好;支撑梁制造精度要求高，铺设状态良好。不足之处在于:横向刚度略有不足，同时备品备件周期长，养护维修成本高。
3结论与展望
梁端伸缩装置，一般与钢轨伸缩调节器配合使用，根据桥梁的伸缩范围进行选型。目前，国内钢轨伸缩调节器的设计水平已趋于成熟，但是梁端伸缩装置与钢轨伸缩器成套的研制和运营实际业绩较少。近年来，随着国内伸缩调节器和梁端伸缩装置研制技术水平的不断提高，我国已经具备了完全自主研制的条件。
随着中国铁路总公司在梁端伸缩装置的自主研发方面做了大量工作，多次立专项进行研制，其中武汉天兴洲长江大桥、铜陵长江大桥客货混运线路就是在这种背景下自主研制的梁端伸缩装置。随着国内自主研发的端伸缩装置的不断总结改进，我国自主研制的梁端伸缩装置一定能够完全取代进口产品，实现高速道岔、钢轨伸缩调节器、梁端伸缩装置全部自主化。
参考文献:
[1]张强，李伟．铜陵公铁两用长江大桥梁端竖向转角控制设计研究[J]．交通科技，2014(3):4-7．
[2]李永乐，向活跃，万田保，等．大跨度铁路桥梁梁端伸缩装置对列车走行性影响的研究[J]．铁道学报，2012(2):94-99．
[3]于晓晴，张海涛．桥梁伸缩装置病害分析及对策研究[J]．公路交通技术，2007(2):119-120．
[4]田春香，殷明敏，王平．关于桥上无缝线路使用伸缩调节器的几点思考[J]．铁道建筑，2006(2):85-86．
[5]全顺喜，王平，陈嵘．钢桁梁梁端横向伸缩对轨道几何形位的影响[J]．重庆交通大学学报，2010(6):859-861．
发布评论