无砟轨道高速铁路桥梁线形控制技术研究

无砟轨道高速铁路桥梁线形控制技术研究
发表时间：2016-07-06T15:45:34.517Z 来源：《基层建设》2016年7期作者：卢平[导读] 本文主要运用灰色理论和自适应控制方法对工程设计的数据进行分析和修缮。

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摘要：随着当今社会快速进步，国内的铁路在生活、军事等领域不可或缺的地位也帮助了国内无砟轨道高速铁路的进步和形成，无砟轨道作为一种新型轨道强有力的出现必然有它的绝对优势。

本文主要运用灰色理论和自适应控制方法对工程设计的数据进行分析和修缮，还详细用京杭运河特大桥桥梁举例进行详细分析。

关键词：无砟轨道；高速铁路；桥梁；线性控制技术引言
有砟轨道有弹性优良、价格低廉、更换与维修方便、吸收噪音性能良好的优点，但随着人们对于时间的追求，对于车速的要求，有砟轨道的缺点也很快的暴露了出来。

无砟轨道相对于有砟轨道，稳定性、平顺性良好；既可以满足高速行驶的需求，而且还可以减少小桥梁之间的荷载等的优点使其已经成为当今高速铁路建设的主流模式和必然趋势。

一、有砟轨道和无砟轨道
1.1有砟轨道的优、缺点
有砟轨道是指铺着枕木和碎石的轨道。

相对于无砟轨道，有砟轨道投入的资金少，但是列车如果在上面行驶会发出哐当哐当的响声，车子在轨道上行驶的速度也不快，乘客在车厢里坐着或躺着也定然不舒服。

传统的有砟轨道虽然有着建设简便快速，且花费少的优点，但是它的缺点也是不容小觑的，例如：有砟轨道的轨道容易变形，也导致了有砟轨道需要不断的维修和维修费用开销大的缺点，并且，有砟轨道的速度也不快。

1.2无砟轨道优、缺点
无砟轨道是指大量使用长距离无缝钢轨，也就是在高铁上几乎听不到传统火车的哐当哐当的声音。

无砟轨道是亚洲乃至全球最前卫的轨道技术，能够缩减我们对路面的维护、缩小粉尘等的指数、美化我们周围的环境、并且能够提供高速行驶的条件（无砟轨道的技术仅仅日本和德国拥有，中国缺乏轨道板制造技术，所以选择了引进外国技术及自主研发）。

无砟轨道采用混凝土砌成的轨道板道路更坚固，承载力更强，呈块状的混凝土轨道板使得轨道几乎不会偏移，平稳性与舒适性好很多，速度轻轻松松跑二三百公里以上。

当然，它依赖于我们对无砟轨道技术及桥梁技术不断的研究。

1.3无砟轨道高速铁路对桥梁工程的要求
由于高速铁路的车速都非常快，桥梁结构承受的动力作用大增，冲击和振动强烈，也有可能引发桥与列车共振现象，造成财产损失甚至生命危险。

例如，粤赣高速的事故就是因为荷载达到了桥梁的坍塌的临界点因此，桥梁除了满足一般的强度要求之外，还需要能够承受一定的荷载。

二、桥梁的线形控制
自从21世纪以来，由于国家越来越重视和国内无砟轨道高铁建设规模的快速扩大，通过大量的学习和借鉴世界各国无砟轨道高速铁路桥梁建设过程中的先进技术和成功建设经验，在我国一步步的无砟轨道高铁桥梁建设的实践过程中。

因此，无砟轨道高速铁路除了要满足一般的强度要求之外，还需要具有足够的刚度，来避免桥梁结构的变形，保证稳定性和平顺状态。

无砟轨道独特的轨道构造，使轨道能够久久保持轨道各部分的几何形状而不变形，也大大提高了轨道的稳定性，确保了轨道运营的安全。

种种优点也提高了无砟轨道运营过程中乘客的舒适度。

2.1线形桥梁的背景
在我们的生活中，直线型、曲线型等等线形桥梁也常常见到。

例如：京杭运河特大桥、北京环线特大桥跨四环主桥等。

2.2线形桥梁施工中的问题
在桥梁建设施工过程中，我们监测到的数据可能会存在一定的误差，这会对以后桥梁整体线形的控制产生影响。

无砟轨道高速铁路桥梁最大问题就是成本过高。

在桥梁的建设过程中，桥梁的悬臂浇灌方式，会因为它自身的重量而导致它的悬臂端向下移位。

三、桥梁施工控制特点
有砟轨道桥梁施工时仅仅需要说明箱梁、底板、立模、高程就可以了，因为现在的高速铁路桥梁建设水平不是很高，对于有砟轨道，由于使用碎石等材料使得桥梁浇筑后并不平坦，造成与设计颇大差距。

相对于有砟轨道的桥梁，无砟轨道基本都是行驶速度较高的车辆，所以对桥梁顶面的是否平坦及平坦规格等要求还是很严格的。

例如京沪高铁是2008年开始施工，总长1318公里，它是新中国成立以来路线最长，投资最大，标准最高的的高速铁路。

2011年5月，京沪高铁开始进入试验阶段，6月底，正式运营。

对于特大桥，一般都是跨江跨河的，标高和跨径受到洪河的制约，对于水文也要认真对待，还有就是大跨桥梁的线性设计还有风荷载、地震荷载以及爆炸的影响，都是非常重要且极具有难度的。

四、桥梁顶面线形控制
线形控制是悬臂桥梁在建设的时候，对桥梁的各部分桥段进行线性的动态控制的过程，将我们的测量数值和设计者的数值进行对比、分析、研究。

无砟轨道高速铁路的桥梁在箱梁混凝土浇筑后，若无砟轨道桥梁顶板高程与设计高程有偏差，就需要在铺设无砟轨道桥梁的底座板之前对桥梁的梁面及高程修正，如果与计算的相差较大，不但会增加大量的修缮的工作量，而且也会影响桥梁顶板钢筋的保护层的厚度，也会导致桥梁结构的耐久性降低。

为了减少工程修正的工作量，专家提出了将箱梁顶面及底面的高程同时控制的控制措施，另外又提出了桥梁的箱梁顶面在混凝土浇筑即将完成的时候的梁面高程。

五、桥梁施工方法
对于悬臂浇筑的无砟轨道高速铁路桥梁，引入灰色理论和自适应控制方法进行线性控制。

5.1灰色理论
灰色理论的应用：在无砟轨道高速铁路施工的过程中进行沉降的观测，我们可以很快的发现我们测量数据或计算数据的异常情况，如果我们的数据异常应该将异常数据进行分析和论证，并且要及时的采取纠偏加固等补救措施，纠偏加固后通过灰色理论来论证。

5.2自适应控制方法
自适应控制方法的应用：在施工之前，我们都会对工程进行一下设计，但施工的过程并不是都能达到预期的结果。

在无砟轨道高速铁路混凝土桥梁施工过程中，我们监测到的数据可能会存在一定的误差，这会对以后桥梁整体线形的控制产生影响。

如果想得到更为准确的控制调整量，我们就要根据施工过程中实地检测到的数据及时修正我们的计算模型中的这些参数数值，以便于使计算模型在和实际结构磨合一段时间后，自动的适应结构物理学的规律。

六、施工控制实例
6.1工程概况
京杭运河特大桥桥梁全长1.207km，桥梁自南向北先后经过了京杭运河、里运河，与京杭运河成90度角，与里运河成30度角。

京杭运河特大桥为矮塔斜拉桥，京杭运河特大桥主桥主梁采用了单箱三室大悬臂变截面连续箱梁，桥梁的斜拉索锚固点布置在了桥梁箱梁的室内，对称布置。

6.2施工工艺
根据京杭大运河特大桥梁的结构形式和特点，主梁采用了支架现浇施工、挂篮施工；斜拉索采用了单根走丝、分次张拉调整至设计索力；主塔采用了施工翻模法施工，确保工程的质量。

6.3京杭运河特大桥桥梁特点
大跨度桥梁一般采用斜拉式或悬索桥，也有现浇梁，京杭大运河特大桥桥梁主桥连续箱梁采用挂篮悬臂浇筑施工。

七、结论
（1）无砟轨道高速铁路除了要满足一般的强度要求之外，还需要具有足够的刚度，来避免桥梁结构的变形。

（2）无砟轨道高铁桥梁对于桥梁顶面平整度要求高，因此采用将箱梁顶面及底面的高程同时控制的控制措施来减少修缮的工作量。

（3）对于大跨度桥梁设计，结合以上提及的理论和方法进行施工和设计，保证悬索桥的跨度和安全性能，就必须精确竖向荷载和侧向的抗风设计，有利于线形效果的控制。

（4）京杭运河特大桥桥梁的线形控制技术研究表明，我们提出的斜拉式和悬索桥的方案适合无砟轨道高速铁路桥梁的施工控制。

参考文献：
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