张俊英

(中铁第五勘察设计院集团有限公司,北京 102600)

1 概述

六七式铁路舟桥是我国于1967年自行研制成功的铁路舟桥制式器材。它主要用于应急克服江河障碍,保障铁路运输。亦可根据需要,拼组成水上施工设备供施工使用,也可作为临时水上交通运输用。 1976年唐山大地震,京山铁路蓟运河大桥被震坏,用六七式铁路舟桥器材抢架了一座蓟运河铁路浮桥,及时保障了京山铁路复线开通,为唐山抗震救灾作出了贡献。六七式铁路舟桥器材作为基本建设工程中的水上工程设施、运输船舶使用,对国民经济产生了一定效益。在平时应急抢修和水上工程施工中发挥了重要作用。

六七式铁路舟桥从1967年设计定型距现在已有40多年,在唐山地震抢架蓟运河铁路浮桥和在训练以及在平时基建工程使用中,暴露出器材装卸车和上下水、门桥拼组速度慢,结构庞大复杂,杆件种类繁多,易毁难修,不适应现代应急抢修的要求。2006年经国家交战办批准六七式铁路舟桥器材技术改造任务书(国动交战[2006]44号),主要对栈桥进行技术改造。经过方案研究设计、技术设计、试制、拼组架设试验与演练,于2010年9月通过了技术评审。

栈桥包括活动栈桥和固定栈桥。活动栈桥起升降调节作用,升降塔在六七式铁路舟桥中用来支承活动栈桥和边孔。根据水位涨落,通过升降桥面使栈桥与边孔形成一定坡度,适应水位变化,达到调节栈桥的坡度,以利列车通过。

2 既有栈桥升降塔存在的问题

原升降塔墩身结构为穿式结构,位于铁路桥梁抢修界限之外,设置在栈桥顶端,每岸各1座,主要由横梁、纵梁、立柱(包括支撑)、吊架(包括支撑)及纵横垫梁等68种523件和4 906只M22螺栓组成,每座质量26.3 t,横梁上设支座支承边孔及栈桥梁,两端安有锚机2台。升降调节高度通过锚机及吊架的滑车组进行,调节范围为4 m。拼组架设1座升降塔需38 h10 min。

原设计1座活动栈桥适应河水涨落4 m,致使活动栈桥的升降塔和活动墩,结构庞大、复杂、杆件种类多,拼架速度慢并且需在低水位时预施工；升降塔顶端高出边孔支座底面5.9 m,架设边孔浮节时,浮节必须顺桥轴线方向进入,架设非常困难而且架设速度缓慢,极大地制约了栈桥的抢修速度。升降塔的拼组架设与边孔浮节的架设成为六七式铁路舟桥的控制因素。升降塔结构如图1所示。

3 改进的总体思路

活动栈桥的升降墩共设2个,1号升降墩和2号升降墩,本文只介绍1号升降墩,可调节水位1.50 m。升降墩的基础为4×4根φ529 mm的钢管桩,打桩用的导桩框架与钢管桩相连接,作为钢管桩的联结系。根据河床地质,也可以采用其他基础。

3.1 边孔浮节由原来必须顺桥轴线方向进入,改进为可垂直桥轴线方向架设

为使边孔浮节可由垂直于桥轴线方向进行架设,加快活动栈桥的拼组架设和边孔浮节的架设速度,提高铁路舟桥的战术性能,经反复探索研究,把升降墩设在铁路桥梁抢修界限以内的横梁下面,支承横梁的墩身结构可进行高度调整,以适应水位变化。新设计的升降墩为墩柱结构(图2),活动栈桥可在任何水位进行施工,边孔浮节可以由垂直于桥轴线方向进行架设。墩身主要由横梁、墩柱、下纵梁、垫梁和帽梁等组成,配4台20 t液压千斤顶。横梁下翼缘与墩柱顶端法兰连接,墩柱下端与下纵梁腹板连接,下纵梁支承在垫梁上,垫梁支承在钢管桩上。调整高度时,松开墩柱与下纵梁的连接,液压千斤顶顶升横梁,横梁带动墩柱上移,调整到位后,将墩柱与下纵梁连接,并安装斜撑杆,反之亦然。

图1 改进前的升降塔

图2 升降墩墩柱结构(单位：mm)

3.2 活动栈桥由原来的低水位预施工,改进为在高、低水位均能施工

由于河中桥面轨顶距水面只有3.5 m,栈桥适应水位变化2.3 m(栈桥调节1.5 m,边孔自动调节0.8 m),扣除栈桥梁和支座的高度后,墩身构造高度不得大于1 m。为了保证在任何使用水位值均能进行墩身施工,桩顶必须在水面以上,把调节墩身高度的墩柱穿过下纵梁伸入水中。由于墩身高度不得大于1 m,为使墩顶竖向力和水平制动力传给墩身下16根钢管桩基础,墩身主要构件横梁、下纵梁和垫梁都压缩了建筑高度,才解决了此关键技术问题。

(1)横梁(图3)：是箱形焊接板梁,箱形断面为1 000 mm×400 mm,翼缘板和腹板的厚度均为20 mm,两翼腹板的厚度为16 mm,外形尺寸为5 000 mm×2 500 mm×400 mm,质量2 829 kg,承受浮桥边孔和栈桥梁的支座反力和列车制动力,下翼缘板与墩柱上端相连。上翼缘板下安装千斤顶上底座,与千斤顶相连接。横梁在外力作用下承受竖向力、横向力、力矩和扭转力矩。为使升降墩能在高水位时进行施工,且墩柱与下纵梁连接的螺栓在高水位以上,必须将横梁的建筑高度尽可能降低,故横梁高度由原来的1 000 mm改为400 mm。上翼缘板在腹板内侧设与边孔梁和栈桥梁支座相联的栓孔φ23.5 mm与螺母M22。

图3 横梁(单位：mm)

(2)下纵梁：为压缩建筑高度,采用鱼腹式箱形焊接板梁,上、下翼缘板和腹板均为12 mm厚,两端1 500 mm范围内翼缘板增设加强板厚12 mm,腹板增设加强板厚10 mm,外形尺寸为4 000 mm×515 mm×528 mm,质量1 206 kg,两端与垫梁连接处的高度由528 mm减为320 mm。

(3)垫梁(图4)：是箱形电焊板梁,箱形断面为450 mm×280 mm,翼缘板和腹板的厚度均为12 mm,外形尺寸为4 780 mm×2 120 mm×280 mm,质量1 341 kg。为减少建筑高度,将需要纵横叠置的上下两层垫梁设计在一个平面,故垫梁高度由原来的560 mm压缩为280 mm。在与下纵梁连接处,设有与下纵梁连接用的椭圆螺栓孔,椭圆螺栓孔供调节下纵梁顺线路方向的位置。垫梁支承在钢管桩上。

图4 垫梁(单位：mm)

改进设计后的升降墩,其战术技术性能有较大提高,对栈桥和边孔浮节的拼组架设有重大影响。墩身质量由原来的26.3 t,减为12.9 t,质量减轻51%。构件由原来68种523件和4 906只螺栓减为10种51件和328只螺栓组成。拼架1座升降墩由原来38 h10 min减为仅需1 h。

原升降塔与活动墩的结构,必须采取在低水位预施工,而新设计的升降墩结构可在低水位、高水位均能施工。

原升降塔顶端高出边孔支座底面5.9 m,架设边孔浮节时,浮节必须顺桥轴线方向进入,架设边孔十分困难而且慢。新设计的升降墩改为墩柱结构后,其顶端位于边孔支座下面,架设边孔浮节时,边孔浮节由垂直桥轴线方向进入架设,加快了浮桥的架设速度。

4 结语

升降墩由穿式改为墩柱结构,横梁断面由П形改为箱形,升降墩顶端位于边孔支座下面,架设边孔浮节时,边孔浮节由顺桥轴线方向架设,改为垂直于桥轴线方向架设,加快了浮桥的架设速度,解决了控制浮桥架设速度的关键技术难度。墩柱伸向水中调节铁路浮桥栈桥坡度的结构形式新颖,在国内属首次采用。墩身结构简单,受力合理,质量轻,零部件少,在低水位、高水位均能施工,拼组架设速度快而方便,极大地提高了六七式铁路舟桥的架设速度,提高了六七式铁路舟桥的战术技术性能。

[1] 中铁第五勘察设计院集团有限公司.六七式铁路舟桥器材技术改造论证报告[R].北京：中铁第五勘察设计院集团有限公司,2006.

[2] 中铁第五勘察设计院集团有限公司.六七式铁路舟桥器材技术改造研制报告[R].北京：中铁第五勘察设计院集团有限公司,2010.

[3] 铁道战备舟桥处.六七式铁路舟桥器材技术改造试验报告[R].山东齐河：铁道战备舟桥处,2010.

[4] 铁道战备舟桥处.六七式铁路舟桥器材技术改造升降墩拼组试验报告[R].山东齐河：铁道战备舟桥处,2010.

[5] 湖北华舟重工有限责任公司.六七式铁路舟桥器材技术改造(首制套)试生产评议会材料汇编[G].湖北赤壁市：湖北华舟重工有限责任公司,2010.

[6] 中华人民共和国铁道部.铁路桥梁抢修(建)技术规程(试行)[S].北京：中国铁道出版社,1996.

[7] 中华人民共和国铁道部.TB10002.2—2005 铁路桥梁钢结构设计规范[S].北京：中国铁道出版社,2005.