目前, TJ165型铁路架桥机在国内铁路T梁架设施工中应用较多。由于标准轨排长25m, 每孔32m跨T梁标准长32.6m, 故该型号架桥机在架设T梁时需要应用临时轨排进行过渡, 从而达到架梁工况。在每孔T梁架设完毕后再将临时轨排拆除而铺设标准轨排, 临时轨排拆除后需要进行临时存放。以往铁路架桥机架设单线T梁时, 为解决架桥机过孔时所用临时轨排的存放问题, 往往采用起重机配合或者退回至桥头路基处存放等方式, 不仅效率低、成本高、受环境因素制约程度高, 而且实用性不强, 难以满足长大单线桥T梁架设需求, 故需要对临时轨排就近存放技术及措施进行研究。

某项目T梁采用定型跨度 (32, 24, 20, 16m等) , 同时铁路采用标准轨长度为25m, 个别地方用12.5m。铁路架桥机铺架过程为通过自身铺设的轨排至桥头或梁端就位, 然后才能进行T梁架设。当梁体架设完毕后, 需铺设走行轨道为下一孔梁架设提供条件, 但是每次架设梁体长度与轨排的长度都不匹配, 均需采用临时轨排铺设至桥头或梁端。本项目单线T梁桥面宽标准值为4.5m, 所采用的临时轨排宽2.5m, 若在已架桥面上存放临时轨排, 受桥面宽度限制临时轨排会侵入行车限界, 架桥机、机动平车等轨道行车设备不能正常通行, 临时轨排存放问题成为影响单线架梁工效的一大技术难点。

针对以上技术难题, 以往采用如下几种方案解决: (1) 架桥机往返桥头倒运临时轨排; (2) 起重机在对应桥跨下吊卸临时轨排; (3) 生产非标轨排。然而, 这3种方案均存在明显缺陷, 具体如表1所示。

为提高单线桥架梁效率, 经研究设计采用“单线T梁架设临时轨排存放支架”, 在离架桥机50m范围的梁体挡砟墙T型钢上搭设临时轨排存放支架。架桥机架完1孔梁后, 拆除临时轨排运至存放支架存放, 待该孔梁铺轨完毕后, 再取走临时轨排并重新铺设以配合架桥机过孔, 避免了其余3种方案存在的各种缺陷, 合理解决了单线T梁架设临时轨排存放问题。

1) 利用T梁挡砟墙自带预埋T型钢板作为安装支架, 固定轨排存放支架。

2) 利用三角形的稳定性, 保持整个支架稳定。

3) 利用横移轨道和轨排小车, 将临时轨排堆放到T梁外侧。

4) 利用阻尼止轮器进行轨排小车远端限位, 防止轨排小车掉落。

5) 利用凸点限位器进行旋钮式止轮器限位, 确保旋钮式止轮器不会自由转动。

临时轨排存放支架主要由钢支架、轨排小车、走行轨道3部分构成, 钢支架通过螺栓、斜撑固定于T梁挡砟墙外侧T型钢上, 用于轨排小车走行、存放, 钢支架两头分别设置了小型车挡和U形槽接头, U形槽接头可通过螺栓与走行轨道连接, 形成轨排小车走行通道, 轨排小车底部设置滑轮, 可通过走行轨道走行于钢支架与架桥机吊轨小车下方, 实现临时轨排的接送、存放。当已铺桥面轨排与梁端距离>12.5m时铺设12.5m工具轨排, <12.5m时则需配置临时轨排, 即可知临时轨排最长需铺设12.5m。根据存放支架最大存放长度, 可制作4套临时轨排存放支架并排使用;同时为了减少单片梁体所受的偏心力, 将4套临时轨排存放支架分设于两孔T梁端部伸缩缝两侧, 此处以最常见的32m T梁为例, 利用两跨梁共同分担临时轨排存放支架的质量。详细构造如图1所示。

将临时轨排存放支架运至离架梁现场不远处的已架段桥面上, 将4套临时轨排存放支架分设于两孔T梁伸缩缝两侧, 利用两片梁共同分担临时轨排存放支架的质量。钢支架分别通过支架上的焊接钢板和斜撑两部分与T梁挡砟墙外侧T型钢相连接 (见图3) 。安装时, 先将焊接钢板与T型钢上部通过M20螺栓固定, 再将斜撑与T型钢下部进行固定, 注意钢支架要安装牢固可靠, 保证走行轨道垂直搭设在线路上时能与钢支架接头平顺。同时, 注意尽量保证各钢支架的上平面应保持在同一水平高度, 避免存放临时轨排时个别钢支架集中受力或者悬空。

每孔梁落梁完成后, 拆除梁端临时轨排, 架桥机吊轨小车吊运临时轨排至钢支架处。起吊过程中注意2台吊轨小车同步缓慢起吊, 将临时轨排吊放至架桥机主机上, 运至临时轨排存放支架处 (见图4) , 架桥机行驶过程中速度≤10km/h, 做到缓行缓停。

将走行轨道垂直搭设在已铺设好的线路上, 一端与钢支架U形槽接头连接, 插好插销 (见图5) 。走行轨道搭接时, 注意与钢支架构成的平台面要大致水平, 接头处要保证平顺, 确保轨排小车能平稳通过。

人工将轨排小车从钢支架上依次拖拉至架桥机走行线路中央位置, 小车之间前后对齐。每次轨排小车数量可根据每次需存放临时轨排的长度决定。

调整架桥机大臂至线路中心位置、纵移吊轨小车, 将临时轨排吊至轨排小车正上方, 2台吊轨小车同步下落, 将临时轨排落放至轨排小车上 (见图6) 。当临时轨排距小车30cm左右时, 应暂停下落, 根据临时轨排与轨排小车相对位置再次调整大臂及吊轨小车, 保证临时轨排落放至轨排小车正中心。临时轨排落至小车上后, 再次检查轨排小车、临时轨排及走行轨道状态, 确保临时轨排安放平稳、顺利滑行。

人工将轨排小车缓慢推移至钢支架上, 统一指挥、号令清晰, 过程中设置专人盯控, 随时观察轨排小车及钢支架状态, 尤其是注意走行轨道与U形槽接头处是否平顺、有无错动, 轨排小车快就位时放慢推移速度, 横移完成后打好止轮器进行防溜, 拆除走行轨道。

临时轨排存放完成后, 架桥机返回架梁前方铺设12.5m工具轨排, 当已铺桥面轨排与梁端距离d≤12.5m时, 需采用短木轨排配置合适长度的临时轨排, 保证架桥机能够行走至已铺桥面梁端进行过孔 (见图7) 。桥梁架设完毕, 架桥机退回临时存放点并重复以上步骤, 搭设走行轨道、横移轨排小车施工, 取出临时轨排, 根据已备木轨排长度配置出总长度接近d的临时轨排, 采用架桥机运回架梁前方铺设, 形成架桥机走行临时线路, 完成架桥机过孔作业。

当临时轨排存放支架与架梁前方距离>300m时, 可利用轨排小车装运钢支架、走行轨道等组件, 实现在工程线行走, 完成临时轨排存放支架的自我转移。施工中可将轨排小车横移至工程线上, 抽出走行轨道, 将轨排小车纵向滚轮坐落至两股钢轨上, 并可将4辆轨排小车捆绑连接, 拆除钢支架、走行轨道捆绑固定于轨排小车上, 通过轨排小车上的纵向滚轮在轨道上行走, 人工拖行至下一个临时轨排存放点 (离架梁前方1~2孔梁为宜) , 重新搭设钢支架, 实现临时轨排存放支架的转移。

钢支架受力分析如图8所示, 杆件AB采用└75×100, 计算长度i_y=1 235mm, 查规范可知:轴心受压杆件的长细容许比[λ]=150, Q235钢的强度设计值f=215N/mm², f_y=235N/mm²。└75×100的截面特征:截面积A=14.13cm², i_x=1.46cm, i_y=2.84cm, 现对杆件AB进行验算。

本次按最不利荷载进行验算, 轨排取12.75m、配套木枕22根、轨排小车4台、钢支架8套。其中, 临时轨排使用50kg/m钢轨、木枕50kg/根, 单台轨排小车重约490N, 单套钢支架重约150N。

1) 结构受力分析

临时轨排总重力:G₁= (12.75×50×2+22×50) ×10N/kg=23 750N;轨排小车重力:G₂=4×490=1 960N;钢支架自重:G₃=8×150=1 200N。

另外还有受T型钢作用的AB杆方向的反力N, 挡砟墙承载力F。

根据弯矩平衡公式结合图8得: (G₁+G₂) ×755+G₃×395-8N×531.45=0, 解得杆件AB所受轴心压力N=4.68k N。

2) 杆件AB的刚度验算

截面绕非对称轴x-x的长细比:

截面绕对称轴y-y的换算长细比:

取

故λ_yz<λ_x<[λ], 刚度满足要求。

3) 杆件AB的整体稳定性验算

截面绕非对称轴y-y的长细比:

由轴心受压杆件截面分类表知, 角钢截面对x, y轴均属于b类截面, 查轴压杆稳定系数 (GB50017—2003《钢结构设计规范》附表C-2) 得:

杆件AB的整体稳定性验算:

杆件稳定性满足要求。

1) 安装、拆除钢支架, 横移轨排小车等临边作业时要求施工人员系好安全带, 梁边设置防护栏杆, 同时做好存放支架处桥下警戒防护, 防止坠物伤人。

2) 临时轨排存放施工过程中由架子队长统一指挥, 号令清晰, 安全员进行安全把控, 尤其对横移轨排小车, 安装、拆除钢支架等工序进行重点盯控。

3) 架桥机倒运临时轨排时, 行驶过程中时速≤10km, 做到缓行缓停。

4) 架桥机起吊、落放临时轨排时要求2台吊轨小车同步操作, 严禁斜拉斜拽。

5) 当桥上风力达到6级或架梁施工处于停工期时, 需将临时轨排收回暂时存放至桥面或桥头, 不宜长期存放在钢支架上。

唐曹项目在使用TJ165架桥机架设右线盐池特大桥及跨港区铁路特大桥施工中, 采用临时轨排存放施工技术, 严格按照工艺流程施工, 并安排专人现场盯控, 提高了架梁效率并控制了施工成本, 目前施工情况良好, 安全与质量效果显著, 得到上级领导和监理工程师的充分肯定。