一种用于无砟轨道病害整治的线路临时架空装置及方法
技术领域
本发明涉及一种用于无砟轨道病害整治的线路临时架空装置及方法,属于铁路无砟轨道病害消除技术领域。
背景技术
随着高速铁路的发展,无砟轨道由于其平顺性高、刚度均匀性好、轨道几何形位保持持久等特点而被广泛应用于高铁线路中。近年来运营实践表明,无砟轨道结构状态总体正常,但在长期列车运行荷载以及外部环境作用下,砂浆层粘结逐步失效,钢筋混凝土支承层伤损、轨道板裂缝上拱的情况偶有发生,造成轨道几何形位不良,给线路正常运营带来很大的安全隐患。轨道结构一旦发生病害,应及时对其进行修复整治,当修复作业影响轨道结构的安全稳定时,如更换轨道板、混凝土支承层凿除加固等,需采取措施对既有线路进行临时架空,在不影响列车运营的情况下进行修复作业。
目前,很少有针对无砟轨道的临时架空方法,传统运营线路架空的基本方法有吊/扣轨法、工字钢梁法和D型便梁法等。吊/扣轨法是通过螺栓及角钢将多根松散钢轨连接成钢轨束而构成架空体系纵梁的一种架空结构,吊轨梁分布于轨枕上方基本轨两侧,扣轨梁则位于轨枕下方基本轨正下方或位于线路轨枕外,在轨枕间横穿横梁,横梁两端搭在纵向钢轨束上,而基本轨则固定在横梁上;工字钢梁法与吊/扣轨法结构相似,通过利用热轧工字型钢代替吊/扣轨法中的钢轨而构成架空体系中的纵梁结构,可分为工字钢吊梁法和基本轨下工字钢束梁法两种形式;D型便梁是由工厂制作专门用于线路架空的定型钢梁结构,结构一般由两片工字钢纵梁和多根小横梁构成,横梁与纵梁通过高强螺栓拼接在一起,钢轨则通过配套扣件直接固定在横梁上,便梁整体结构由两片纵梁下4个支座固定在基础上。
申请号为201610605003.7的中国发明专利公开了一种用于铁路无砟轨道支撑层拆换的临时钢轨支撑装置,该装置主要包括钢垫梁主体和过渡段轨枕两大部分。钢垫梁主体是由两根工字型大纵梁和多根小横梁组成,其中两纵梁分别位于两根钢轨正下方,纵梁之间通过横梁连接,钢垫梁两端通过支座支撑在混凝土支承层上,架设于病害区上方,构成一定的施工空间。在钢垫梁两端与正常轨道板之间,根据长度不同设置相应数量的过渡轨枕。钢垫梁与轨枕共同支撑运营线路钢轨而构成临时架空线路。
由于高速铁路对列车运行安全性和平稳性要求较高,且无砟轨道结构高度相对较低,施工空间有限,传统的运营线路架空方法并不能很好地应用于无砟轨道的临时架空。吊/扣轨法和工字钢束梁法一般适用于空间狭窄、跨度较小的场合,承受的荷载不大,且由于钢轨束和工字钢束是由多根松散的个体组成,造成该架空结构安装繁琐、稳定性差、可靠度不高;工字钢吊梁法中每片纵梁为单片工字钢,横梁为配套的定型钢枕,纵梁、横梁与基本轨之间通过螺栓连接,但架空支点采用混凝土挖孔桩,且工字钢结构尺寸较大,不适用于空间狭小的场合;D型便梁是由工厂制作专门用于线路架空的定型钢梁结构,具有强度高、刚度大、跨度大和可靠度高的特点,但D型便梁一般用于有砟轨道既有线下修建构筑物的场合,梁体体积和质量过大,便捷性较差、操作较难,很难将其应用于无砟轨道的临时架空中。
申请号为201610605003.7的中国发明专利所公开的架空方案中,由于钢垫梁大纵梁采用工字型截面形式,造成梁体长度及跨度相对较小,在钢垫梁两端或某一端与正常轨道板之间存在空白段,空白段则必须设置过渡轨枕支撑线路钢轨,架空线路由钢垫梁和多根松散轨枕组成,施工繁琐,架空线路整体性、稳定性较差;钢垫梁所采用的支座和限位装置为单一固定的结构,不能实现梁体在竖向和横向的位置调整,造成该种架空装置较难适用于某些特殊病害工况的整治;对于整治范围较长的情况,该架空方案只能采用分段施工的方法,修复周期长。
发明内容
为解决上述问题,本发明的目的在于针对发生病害较多的CRTS II型板无砟轨道,提供一种适用于无砟轨道病害整治的线路临时架空装置及方法,提高架空结构的整体性和施工便捷性,使架空装置能够实现竖向和横向位置的调整,且多套架空装置之间可以连接,对于病害整治范围较长的线路可采用多套装置组合形成架空线路。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种用于无砟轨道病害整治的线路临时架空装置,包括钢垫梁、支座、限位装置和扣件;
所述钢垫梁由两根纵梁和若干根位于两个纵梁之间的小横梁组成,两根纵梁分别位于两根钢轨正下方,若干根小横梁沿轨道横向布置;其中,所述纵梁采用钢板焊接而成,呈箱型截面,所述纵梁的上翼缘设有若干个扣件,用以锁定钢轨和纵梁;两根纵梁的两端分别还通过支座支撑于轨道混凝土支撑层上;
所述纵梁与支座的连接处均设有限位装置A,所述限位装置A均位于所述纵梁的外侧,用于限制钢垫梁梁体横向位移;所述纵梁与第一根小横梁和最后一根小横梁的连接处分别设有限位装置B,所述限位装置B位于所述纵梁的内侧,用于限制钢垫梁梁体横向和纵向位移;所述限位装置A和限位装置B均通过化学锚栓固定在轨道混凝土支撑层上。
进一步的,所述钢垫梁总长为6300mm;且所述钢垫梁横向、纵向中心线分别与所替换的轨道板横向、纵向中心线重合。
进一步的,当无砟轨道线路中只有某一块轨道板发生病害时,采用一套架空装置替换发生病害的轨道板架设临时线路,且一孔钢垫梁刚好更换一块CRTS II型轨道板;当无砟轨道线路中有多块连续轨道板发生病害时,采用多套架空装置对病害范围内的轨道板依次替换架设临时线路,所述多套架空装置包括多孔钢垫梁。
进一步的,多孔钢垫梁是由多个单孔钢垫梁通过连接板串联连接形成的多跨连续结构;所述连接板的两端分别开有两个长圆孔,在相邻两个单孔钢垫梁的纵梁腹板相应位置开有两个圆孔,通过所述连接板和高强螺栓将相邻两个单孔钢垫梁的腹板连接。
进一步的,所述纵梁的上、下翼缘伸出腹板一定长度,在所述纵梁上沿其长度方向间隔焊接有若干个加劲板,所述加劲板竖直固定在上、下翼缘和腹板之间;小横梁采用钢板焊接而成,所述小横梁的两端均通过高强螺栓与所述加劲板连接。
进一步的,所述支座由钢板和橡胶承压板组成,其中所述钢板包括钢板A和钢板B,所述钢板A和钢板B的厚度均为20mm~50mm;所述钢板A的顶面设有方形凹槽,用于安装所述橡胶承压板,所述钢板A的底面设有圆形凹槽;所述钢板B的顶面设有与所述圆形凹槽相配合的圆形凸台,所述钢板B的底面也设有圆形凹槽;通过所述钢板A和钢板B的配合使用,用于调整所述支座的高度。
进一步的,
所述限位装置A是由第一水平钢板和第一竖直钢板焊接成的L型角钢,所述第一水平钢板通过化学锚栓固定在轨道混凝土支承层上,所述第一竖直钢板与纵梁外侧的下翼缘贴合,用于限制钢垫梁梁体横向位移;在第一水平钢板和第一竖直钢板之间还设置有竖直布置的加劲板;
所述限位装置B是由一块第二水平钢板和三块第二竖直钢板焊接而成,所述限位装置B俯视图呈U形,所述第二水平钢板通过化学锚栓固定在轨道混凝土支承层上;中间第二竖直钢板与纵梁内侧的下翼缘贴合,用于限制钢垫梁梁体横向位移;一侧第二竖直钢板与小横梁贴合,用于限制钢垫梁梁体纵向位移。
进一步的,
在所述限位装置A的第一竖直钢板外侧通过第一U形卡安装有若干个第一调整钢块,最外侧第一调整钢块与纵梁外侧的下翼缘贴合,用于限制钢垫梁梁体横向位移;在所述第一竖直钢板上开有与所述第一U形卡相对应的两处开口,通过所选用的第一调整钢块的数量和厚度实现钢垫梁横向位置的调整;
在所述限位装置B的中间第二竖直钢板外侧通过第二U形卡安装有若干个第二调整钢块,最外侧第二调整钢块与纵梁内侧下翼缘贴合,用于限制钢垫梁梁体横向位移;在所述中间第二竖直钢板上开有与所述第二U形卡相对应的两处开口,通过所选用的第二调整钢块的数量和厚度实现钢垫梁横向位置的调整。
一种利用用于无砟轨道病害整治的线路临时架空装置架设临时线路的方法,当无砟轨道线路中只有某一块轨道板发生病害时,利用所述架空装置架设临时线路的方法包括以下步骤:
步骤1,利用切轨机将病害轨道板上方的钢轨切断,钢轨两端断点分别沿轨道纵向延出病害轨道板端3~5m,并移开所切断钢轨;
步骤2,凿开病害轨道板两端宽窄接缝,并释放病害轨道板预应力,使用千斤顶、吊具及起重设备将病害轨道板移除;
步骤3,使用凿除器械凿除轨道混凝土支承层上的砂浆粘结层,保证露出的支承层表面平整,之后将支承层表面清扫干净,在清扫干净的支承层表面,使用墨线以十字形标记标出支座位置,用直线标记出钢垫梁端部位置;
步骤4,在支座安装位置的支承层表面铺设一层石棉垫,根据支座位置标记线和支座钢板上的纵向及横向中心线将支座钢板放置在石棉垫上,支座钢板高度根据轨道线形提前计算确定,之后将橡胶承压板安装在支座钢板上的凹槽内;
步骤5,使用起重设备将钢垫梁吊装在支座上,并调整钢垫梁梁体形位,使钢垫梁纵向中心线与轨道中心线重合,钢垫梁梁端与钢垫梁端部标记线重合;
步骤6,在纵梁外侧支座处安装限位装置A,在纵梁内侧第一根小横梁和最后一根小横梁处安装限位装置B,当不需要对钢垫梁梁体进行横向位置调整时,限位装置A和限位装置B分别紧贴纵梁翼缘安装;当需要对钢垫梁梁体进行横向移动时,限位装置A和限位装置B与纵梁翼缘的距离及调整钢块数量根据钢垫梁梁体横向调整量确定;
步骤7,将切断的钢轨重新移回轨道安装在钢垫梁上部的扣件上,所切断钢轨两端通过夹板与正常线路钢轨连接,并精确调整轨道几何线形,使其满足列车安全性和平稳性要求,完成临时架空线路的施工;
步骤8,完成临时架空线路后,在钢垫梁跨度范围内对病害进行整治修复,病害修复完成后,移除临时钢轨及临时架空装置,重新铺设轨道板,恢复正常线路运营。
进一步的,当无砟轨道中有连续多块轨道板出现病害时,采用多套架空装置架设临时线路,在一个天窗点只用一套架空装置替换一块轨道板,分多个天窗点完成多块轨道板区段临时线路的架设,包括以下步骤:
1)在第一个天窗点,切开整治区段的钢轨及轨道板之间的接缝,每两块轨道板将钢轨切开一段,并利用钢轨夹板将切开的钢轨与正常线路钢轨暂时连接;
2)从第二个天窗点开始,一个天窗点安装一孔钢垫梁,按照单块轨道板发生病害时架设临时线路的方法依次完成多孔钢垫梁的安装,并在安装过程中每两相邻的钢垫梁梁端利用连接板连接;
3)完成临时架空线路后对病害区段进行整治修复,修复完成后,从区段某一端开始,按照一个天窗点铺设一块轨道板的进度,依次移除临时架空装置,铺设新的轨道板,恢复线路运营。
本发明的有益效果为:
本发明所述用于无砟轨道病害整治的线路临时架空装置,其核心发明点主要是钢垫梁结构的设计。钢垫梁两根纵梁设计为箱型截面,通过合理选用翼缘板和腹板尺寸,保证梁体具有足够的抗弯刚度和长度,使得一孔钢垫梁正好可以更换一块CRTS II型轨道板,取消了原有“钢垫梁+轨枕”架空方案(如申请号为201610605003.7的中国发明专利)中的松散轨枕,提高了架空线路的整体性和施工便捷性;与申请号为201610605003.7的中国发明专利中钢垫梁跨度(约4000mm)相比增加了病害整治可施工范围;本发明所述钢垫梁中的横梁设计由多块钢板焊接而成,与申请号为201610605003.7的中国发明专利中的钢垫梁相比,增强了单根横梁的承载能力,减少了每孔钢垫梁所用横梁数量,相应增加了钢垫梁上方的施工空间。
其次,该架空装置通过合理设计支座和限位装置结构形式,可以实现梁体在竖向和横向位置的调整,使得本架空装置能够适用于某些需要调整线形的特殊施工情况;通过设计钢垫梁与钢垫梁之间的连接,可使用多孔梁对发生病害的多块连续轨道板依次更换,形成多跨连续的架空结构,提高临时架空线路的整体性和抵抗横向和竖向变形的能力,提高了施工效率,能够满足某些特殊施工情况。
附图说明
图1为本发明所述临时架空装置平面布置结构示意图;
图2a为两钢垫梁连接平面结构示意图;
图2b为两钢垫梁连接立面结构示意图;
图3a为钢垫梁平面结构示意图;
图3b为钢垫梁截面结构示意图;
图4a为支座装配结构示意图;
图4b为钢板A的平面结构示意图;
图4c为钢板B的平面结构示意图;
图5a为限位装置A立面结构示意图;
图5b为限位装置A的侧面结构示意图;
图5c为安装有第一调整钢块的限位装置A的立面结构示意图;
图5d为第一U形卡的结构示意图;
图6a为限位装置B侧面结构示意图;
图6b为限位装置B的立面结构示意图;
图6c为限位装置B的俯视图;
图6d为安装有第二调整钢块的限位装置B的立面结构示意图;
图6e为第二U形卡的结构示意图;
其中,1-钢垫梁,2-支座,3-限位装置A,4-限位装置B,5-扣件,6-钢轨,7-轨道板,8-连接板,9-高强螺栓,10-纵梁,11-小横梁,12-腹板,13-加劲板,21-橡胶承压板,22-钢板A,23-钢板B,31-第一调整钢块,32-第一U形卡,41-第二调整钢块,42-第二U形卡。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
一种用于无砟轨道病害整治的线路临时架空装置,包括钢垫梁1、支座2、限位装置和扣件5;
所述钢垫梁1由两根纵梁10和若干根位于两个纵梁10之间的小横梁11组成,两根纵梁10分别位于两根钢轨6正下方,若干根小横梁11沿轨道横向布置;其中,所述纵梁10采用钢板焊接而成,呈箱型截面,所述纵梁10的上翼缘设有若干个扣件5,用以锁定钢轨6和纵梁10;两根纵梁10的两端分别还通过支座2支撑于轨道混凝土支撑层上;
所述纵梁10与支座2的连接处均设有限位装置A3,所述限位装置A3均位于所述纵梁10的外侧,用于限制钢垫梁梁体横向位移;所述纵梁10与第一根小横梁11和最后一根小横梁11的连接处分别设有限位装置B4,所述限位装置B4位于所述纵梁10的内侧,用于限制钢垫梁梁体横向和纵向位移;所述限位装置A3和限位装置B4均通过化学锚栓固定在轨道混凝土支撑层上。
进一步的,所述钢垫梁1总长为6300mm;且所述钢垫梁1横向、纵向中心线分别与所替换的轨道板横向、纵向中心线重合。
进一步的,当无砟轨道线路中只有某一块轨道板发生病害时,采用一套架空装置替换发生病害的轨道板架设临时线路,且一孔钢垫梁1刚好更换一块CRTS II型轨道板;当无砟轨道线路中有多块连续轨道板发生病害时,采用多套架空装置对病害范围内的轨道板依次替换架设临时线路,所述多套架空装置包括多孔钢垫梁1。
进一步的,多孔钢垫梁1是由多个单孔钢垫梁1通过连接板8串联连接形成的多跨连续结构;所述连接板8的两端分别开有两个长圆孔,在相邻两个单孔钢垫梁1的纵梁腹板12相应位置开有两个圆孔,通过所述连接板8和高强螺栓9将相邻两个单孔钢垫梁1的腹板12连接。
进一步的,所述纵梁10的上、下翼缘伸出腹板12一定长度,在所述纵梁10上沿其长度方向间隔焊接有若干个加劲板13,所述加劲板13竖直固定在上、下翼缘和腹板12之间;小横梁11采用钢板焊接而成,所述小横梁11的两端均通过高强螺栓9与所述加劲板13连接。
进一步的,所述支座2由钢板和橡胶承压板21组成,其中所述钢板包括钢板A22和钢板B23,所述钢板A22和钢板B23的厚度均为20mm~50mm;所述钢板A22的顶面设有方形凹槽,用于安装所述橡胶承压板21,所述钢板A22的底面设有圆形凹槽;所述钢板B23的顶面设有与所述圆形凹槽相配合的圆形凸台,所述钢板B23的底面也设有圆形凹槽;通过所述钢板A22和钢板B23的配合使用,用于调整所述支座2的高度。
进一步的,
所述限位装置A3是由第一水平钢板和第一竖直钢板焊接成的L型角钢,所述第一水平钢板通过化学锚栓固定在轨道混凝土支承层上,所述第一竖直钢板与纵梁10外侧的下翼缘贴合,用于限制钢垫梁梁体横向位移;在第一水平钢板和第一竖直钢板之间还设置有竖直布置的加劲板;
所述限位装置B4是由一块第二水平钢板和三块第二竖直钢板焊接而成,所述限位装置B4俯视图呈U形,所述第二水平钢板通过化学锚栓固定在轨道混凝土支承层上;中间第二竖直钢板与纵梁10内侧的下翼缘贴合,用于限制钢垫梁梁体横向位移;一侧第二竖直钢板与小横梁11贴合,用于限制钢垫梁梁体纵向位移。
进一步的,
在所述限位装置A3的第一竖直钢板外侧通过第一U形卡32安装有若干个第一调整钢块31,最外侧第一调整钢块31与纵梁10外侧的下翼缘贴合,用于限制钢垫梁1梁体横向位移;在所述第一竖直钢板上开有与所述第一U形卡32相对应的两处开口,通过所选用的第一调整钢块31的数量和厚度实现钢垫梁1横向位置的调整;
在所述限位装置B4的中间第二竖直钢板外侧通过第二U形卡42安装有若干个第二调整钢块41,最外侧第二调整钢块41与纵梁10内侧下翼缘贴合,用于限制钢垫梁1梁体横向位移;在所述中间第二竖直钢板上开有与所述第二U形卡42相对应的两处开口,通过所选用的第二调整钢块41的数量和厚度实现钢垫梁1横向位置的调整。
一种利用用于无砟轨道病害整治的线路临时架空装置架设临时线路的方法,当无砟轨道线路中只有某一块轨道板发生病害时,利用所述架空装置架设临时线路的方法包括以下步骤:
步骤1,利用切轨机将病害轨道板上方的钢轨切断,钢轨两端断点分别沿轨道纵向延出病害轨道板端3~5m,并移开所切断钢轨;
步骤2,凿开病害轨道板两端宽窄接缝,并释放病害轨道板预应力,使用千斤顶、吊具及起重设备将病害轨道板移除;
步骤3,使用凿除器械凿除轨道混凝土支承层上的砂浆粘结层,保证露出的支承层表面平整,之后将支承层表面清扫干净,在清扫干净的支承层表面,使用墨线以十字形标记标出支座位置,用直线标记出钢垫梁端部位置;
步骤4,在支座安装位置的支承层表面铺设一层石棉垫,根据支座位置标记线和支座钢板上的纵向及横向中心线将支座钢板放置在石棉垫上,支座钢板高度根据轨道线形提前计算确定,之后将橡胶承压板安装在支座钢板上的凹槽内;
步骤5,使用起重设备将钢垫梁吊装在支座上,并调整钢垫梁梁体形位,使钢垫梁纵向中心线与轨道中心线重合,钢垫梁梁端与钢垫梁端部标记线重合;
步骤6,在纵梁外侧支座处安装限位装置A,在纵梁内侧第一根小横梁和最后一根小横梁处安装限位装置B,当不需要对钢垫梁梁体进行横向位置调整时,限位装置A和限位装置B分别紧贴纵梁翼缘安装;当需要对钢垫梁梁体进行横向移动时,限位装置A和限位装置B与纵梁翼缘的距离及调整钢块数量根据钢垫梁梁体横向调整量确定;
步骤7,将切断的钢轨重新移回轨道安装在钢垫梁上部的扣件上,所切断钢轨两端通过夹板与正常线路钢轨连接,并精确调整轨道几何线形,使其满足列车安全性和平稳性要求,完成临时架空线路的施工;
步骤8,完成临时架空线路后,在钢垫梁跨度范围内对病害进行整治修复,病害修复完成后,移除临时钢轨及临时架空装置,重新铺设轨道板,恢复正常线路运营。
当无砟轨道中有连续多块轨道板出现病害时,采用多套架空装置架设临时线路,在一个天窗点只用一套架空装置替换一块轨道板,分多个天窗点完成多块轨道板区段临时线路的架设,包括以下步骤:
1)在第一个天窗点,切开整治区段的钢轨及轨道板之间的接缝,每两块轨道板将钢轨切开一段,并利用钢轨夹板将切开的钢轨与正常线路钢轨暂时连接;
2)从第二个天窗点开始,一个天窗点安装一孔钢垫梁,按照单块轨道板发生病害时架设临时线路的方法依次完成多孔钢垫梁的安装,并在安装过程中每两相邻的钢垫梁梁端利用连接板连接;
3)完成临时架空线路后对病害区段进行整治修复,修复完成后,从区段某一端开始,按照一个天窗点铺设一块轨道板的进度,依次移除临时架空装置,铺设新的轨道板,恢复线路运营。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。