（中铁上海工程局集团华海工程有限公司 上海市 201101）
摘要：相比地铁，造价成本较低的有轨电车为避开建筑物，最小曲线半径一般为40-50m，线路走向近乎直角。传统先铺后焊的施工方法工序繁琐，几何尺寸控制难度大，轨道在复杂的外界相互作用下易变形和产生各种病害，影响行车平稳与安全。选定先将钢轨焊接成长轨条再进行道床施工的方法，保证了轨道精度，节省了施工时间，减少了施工过程中的潜在风险隐患。
关键词：小半径曲线；先焊后铺；扭曲
1.工程概况
苏州高新区有轨电车2号线，设60R2槽型轨配套无枕式扣件组成承轨台式整体道床，全超高方式，轨距1435mm，不设轨底坡和轨距加宽。沿线设置10处小半径曲线（R≤50m）。
2.工程特点与难点
2.1特点
半径小，正矢大，半径50m时10m弦线曲线正矢达到250mm，线路走向近似直角。
2.2 技术难点
1）小半径曲线钢轨弯曲矢距较大（半径50m时一根25m长的标准轨弯曲矢距达到了1.549m），预弯困难；
2）接头夹板位置轨道状态是精度控制弱点；
3）本工程使用60R2槽型轨不设轨底坡，曲线弯度较大时钢轨易发生扭曲变形。
3.弯曲受力计算
60R2槽型轨弯曲成半径为50m的曲线，采用焊接成长钢轨并正火、推瘤、打磨探伤完成后，再进行制作曲线钢轨。
3.1 计算设计选取
1）根据槽型轨受力特点，建立类似简支梁受力模型。
2）计算方式：
简支跨度：L=60m
完成曲线轨后最大矢量f=8.733m
轨道中点集中载荷P为需要根据弯曲变形量求解的未知力，还要核算其弯曲成型后的最大拉应力不得超过60R2槽型轨的最大许用应力，可保证钢轨顺利弯曲成型。
简支梁受力变形刚度计算公式：
式中：
L—简支跨度，60m
E—弹性模量，210Gpa=2.1*108pa
Iy—惯性力矩，920.1cm4
本次采用的60R2槽型轨，选取惯性力矩Iy=920.1 Mpa。
（3）槽型轨截面性能参数：
截面积：A=76.11 cm2
理论质量q=59.75kg/m
截面惯性矩：Ix1=3298.1 cm4，Iy=920.1 cm4
截面模量：Wx1=353.3 cm3，Wx2=380.6 cm3，Wy1=95.1 cm3，Wy2=110.5 cm3
（4）槽型轨弯曲小半径后强度校核计算：
M=PL/4=3750*60/4=56250N.m
σ=M/Wmin=56250/95.1=
591.5Mpa＜Rm
本次采用的60R2槽型轨牌号为U71Mn，选取抗拉强度Rm=880 Mpa。
槽型轨参数选择参见：中华人民共和国黑色冶金行业标准-城市有轨电车用槽型钢轨。
3.2 结论
60R2槽型轨小半径曲线制作综合性能通过校核验算。
4.施工工艺流程及施工关键技术
4.1 施工工艺流程
施工准备—预埋筋除锈、底板清理—基标测设—钢轨焊接—长轨条弯曲—钢轨架设、轨排组装—轨道状态粗调定位—钢筋绑扎和焊接、模板支立—轨检小车精调轨道状态—线路锁定、验收—浇筑道床混凝土—拆模、养护—轨道状态复检—阻尼系统安装。
4.2施工关键技术
1）长钢轨焊接工序操作，类似于普通钢轨焊接，即焊前打磨-对轨-焊接-正火-打磨-探伤，其中正火采用槽型轨专用电磁感应正火方式进行。
2）道床施工
（1）长轨条倒运和固定
用轨距定位器大致定位1435mm轨距，槽型轨专用夹具制作的小型门吊夹住钢轨，伸缩导链将钢轨离地后人力推动小门吊前进送轨。钢轨每推进一段距离后下垫滚筒和方木，一边推进一边拨正方向。考虑到场地弯曲度条件限制时，可在钢轨外侧设置侧向固定式滚筒，辅助人工拨正钢轨方向。小门吊、轨下滚筒、侧向滚筒推进的方式结合。
钢轨初步弯曲固定采用膨胀螺栓顶焊钢板加导链的方法，根据施工经验再加安全系数，膨胀螺栓埋深不小于15cm，钢板规格20cm*20cm，每块钢板下满焊4根膨胀螺栓。内外拉固定点交错布置，曲线半径为50m时固定点间距一般为10m，现场根据实际情况间距可做适当调整。
（2）调轨支架、斜撑安装
因曲线半径较小，故调轨支架设置间距也需加密，以1.8m左右为宜。每个调轨支架两侧均设置斜撑支撑轨向，斜撑通过膨胀螺栓或钢筋头牢固固定于基础上。支架、斜撑安装时需将钢轨高度、方向大致调整到位，基本控制在4mm-5mm以内。
（3）钢筋施工、模板安装
根据加密基标点位用墨线弹出模板安装边线的弧线，以板块划分交底为依据标出道床伸缩缝所在里程的准确位置。曲线半径小，弧度大，道床板块内外股成扇形，曲线内纵向筋最外、最内侧长度，以及横向筋最内外股间距等严格按照技术交底计算的数据进行施工，保证钢筋间距及保护层等符合规范要求。
模板采用长高为200cm*33cm的钢模，外侧底部采用间隔1.5m的Φ14钢筋头固定，顶部采用槽型轨专用模板连接机具进行连接。
（4）轨道精调
①钢轨扭曲：半径小，曲线近似直角，钢轨上下两平面外伸内缩远不及曲线弯曲所需求钢轨达到的程度，故宜发生钢轨扭曲。
方案一：用花篮螺丝通过膨胀螺栓加钢板固定于基础上，升降花篮螺丝高度硬拉钢轨外侧底角至水平。
方案二：调轨支架钢板与轨底钢板之间再塞入钢板，通过拧紧外侧螺丝，形成内外螺丝高度差通过调整调轨支架将钢轨调平。
②曲线正矢：用10m弦5m点量测时，半径50m的小曲线，外股与线路中心计算正矢差达到了3.6mm，此点易忽略导致在圆缓点正矢不能闭合。
5.质量控制注意事项
1）焊前除锈和打磨到位，所有焊接接头质量检验合格符合规范要求。
2）推轨和固定过程中，钢轨反弹产生潜在的安全隐患对作业人员、接触网柱杆等做好切实的防护措施。
3）扣件安装间距内外股差值，用方尺方正垂直于线路走向。
4）钢筋施工曲线内外股呈扇形，板块伸缩缝垂直于线路走向；模板工程的平顺性需严格控制。
5）轨道状态调整时人工拉取正矢验收注意常规情况下根据线路中心半径计算的正矢与曲线外股存在的正矢差值较大，忽略此点易引起在缓圆点和圆缓点无法闭合的困惑。
6）轨面平整度无法通过弦线拉取（曲线弯曲正矢大，弦线大部悬空），人工验收时验收时质检人员技能要求必须高。
7）无超高小半径曲线地段，为防止反超高，在曲线外股设置3mm-5mm超高值。
8）为保证后续列车平稳舒适行驶及钢轨轮缘槽寿命，钢轨扭曲必须调直。
6.安全注意事项
1）接触网柱在表面上有绝缘层，在焊轨、据轨及钢轨打磨的地方设立移动遮挡墙，确保火花不飞溅出去，造成周围物体燃烧及烫伤。临时挡墙的高度为2.5m，宽度为1.5m，确保施工区域封闭。
2）在焊轨、锯轨的施工区域，放置灭火器，确保在应急时使用。
3）钢轨弯曲时要分级分次弯曲，避免一次弯曲过大进而反弹力过大，出现不可控的情况。
4）弯轨过程导链、支撑等设置牢固，作业人员全部站在曲线内侧进行作业，消除钢轨反弹对人员造成的潜在隐患。
5）集体使用撬棍拨钢轨作业时，专人指挥发号令，作业人员精神集中，动作一致。撬棍插牢后，先试拨一下再用力，以防撬棍滑脱造成人员碰伤、摔伤。
7.结论
1）轨道施工状态固定和调整采用专用工具，保证了钢轨弯曲部位的圆顺性，施工工具操作简单、施工效率高、对钢轨破坏性小，确保了小半径曲线地段轨道的精准度和可调性。
2）充分利用长细比的柔性作用，减少了局部的应力集中，降低了钢轨的刚度，增加了柔性。
3）利用长轨条的整体性，将钢轨缓慢弯曲、逐步精调，提高了效率，保证了质量。
4）先焊后铺，减少了对扣件重新拆装的工序，从而避免了钢轨二次反弹对作业人员、接触网柱杆产生的潜在安全隐患，并且实现了道床与无缝线路一次性到位的轨道施工。
作者简介：
乔春伟，助理工程师，2012年毕业于安徽工业大学，现任中铁上海工程局集团华海工程有限公司苏州有轨电车项目工程技术部部长。
论文作者:乔春伟
论文发表刊物:《电力设备》2018年第2期
论文发表时间:2018/6/1
标签：钢轨论文; 曲线论文; 半径论文; 弯曲论文; 轨道论文; 作业论文; 钢板论文; 《电力设备》2018年第2期论文;