摘要：普通鐵路山區(qū)地段長大隧道、隧道群橋隧相連，而鐵路橋上標(biāo)準人行道寬度較小，不能滿足救援需要，需重新設(shè)計橋上救援疏散平臺，當(dāng)火災(zāi)或緊急事故發(fā)生時，可安全、快速疏散被困人員至避難所，達到以人為本、自救為主、安全疏散、方便救援的目的。本文通過對鐵路標(biāo)準預(yù)制T梁的構(gòu)造特點，對其受力進行計算、分析，選擇了合適的橋上疏散平臺結(jié)構(gòu)形式，并成功應(yīng)用于工程實例中，橋上疏散平臺的設(shè)置對類似橋梁工程具有一定的使用價值。
關(guān)鍵詞：鐵路橋梁；預(yù)制T梁；聲屏障；救援疏散平臺
引言
鐵路作為我國經(jīng)濟運行的大動脈，隨著近十多年來我國鐵路已突飛猛進的發(fā)展，出現(xiàn)高速鐵路、客運專線、客貨共線、貨運專線及重載鐵路等不同鐵路運輸形式，列車運行速度越來越高，極大地縮短了省與省、城與城之間的時間，給人民生活、生產(chǎn)帶來了極大便利。為了提高鐵路運行速度，縮短鐵路運行時間，須改善鐵路線形、坡度等各項技術(shù)指標(biāo)，在山區(qū)地帶通常出現(xiàn)長大隧道、橋隧相連的隧道群，根據(jù)《鐵路隧道防災(zāi)疏散救援工程設(shè)計規(guī)范》要求需要設(shè)置緊急救援站[1]，救援站應(yīng)與鄰近的橋隧貫通，以便將人員快速疏散到安全區(qū)域，并能自救或通過救援快速到達洞外，達到以人為本、自救為主、安全疏散、方便救援的目的，從而極大限度地保護了人民的生命和財產(chǎn)安全。隧道通道的救援疏散站臺可局部加大空間即可滿足，但是普通鐵路標(biāo)準預(yù)制后張法T梁橋面規(guī)范上標(biāo)準人行道寬度僅為0.8～1.05m[2]，僅按正常的大機養(yǎng)護要求考慮，其寬度、高度均不能滿足救援站要求，需重新設(shè)計橋上的救援疏散站臺。
1救援疏散平臺構(gòu)思
根據(jù)《鐵路隧道防災(zāi)救援疏散工程設(shè)計規(guī)范》第3.0.5條[1]規(guī)定，長度20km及以上的隧道或隧道群（即隧道與隧道緊密相連，隧道口間距小于一列旅客列車長度），為了保障應(yīng)急疏散人員在隧道內(nèi)的安全，需要設(shè)置緊急救援站。第4.2.5條[1]規(guī)定，救援疏散站臺寬度不宜小于2.3米，站臺面高于軌面不小于0.3米，站臺邊緣距線路中線的距離可取1.8m[1]。
根據(jù)隧道規(guī)范對救援疏散平臺要求，鐵路橋梁標(biāo)準人行道結(jié)構(gòu)形式遠遠不能滿足救援需要，其寬度需加寬，高度相應(yīng)加高。一般鐵路橋梁為簡支箱形梁、T梁兩種結(jié)構(gòu)形式，對于簡支箱形梁可以通過加寬頂板翼緣寬度后、調(diào)整人行道高度而達到救援要求；但對于標(biāo)準的簡支T梁（200公里/小時以下為T梁）[5]，由于人行道需要加長1.25～1.5m，懸臂加長后對梁體結(jié)構(gòu)安全影響極大，原簡支T梁的結(jié)構(gòu)尺寸不能滿足要求，需重新擬定T梁的結(jié)構(gòu)尺寸，重新設(shè)計T梁，這樣既達不到標(biāo)準化生產(chǎn)，又需額外增加施工模板的投入，對設(shè)計、施工及養(yǎng)護都帶來極大困難，如果在T梁原結(jié)構(gòu)不變的情況下，則需要增加梁片、加寬橋墩及增大基礎(chǔ)來滿足使用要求，將會造成工程造價增加較大，征地拆遷及用地相應(yīng)增大，施工工期延長。
通過對部頒普通鐵路標(biāo)準預(yù)制后張法簡支T梁（圖1）和預(yù)制后張法簡支聲屏障梁（圖2）[6]在構(gòu)造上的對比、分析及研究，簡支聲屏障梁人行道與主梁為一體，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，而簡支T梁為角鋼形式，通過螺栓與橋面板相接，故聲屏障梁人行道受力及連接方式均比普通T梁更好，需要充分利用聲屏障梁人行道特點，通過改變聲屏障T梁頂部人行道部分構(gòu)造措施，滿足救援疏散站臺要求，從而減少相應(yīng)工程、工期，降低工程造價。
所研究的救援疏散平臺[7]，為了降低救援疏散平臺的自重，盡量選用質(zhì)量較輕的鋼材及復(fù)合性材料。所采用的梁上救援疏散平臺主要由兩部分組成：無機復(fù)合型水泥基混凝板平臺面、框架支撐鋼結(jié)構(gòu)，其中無機復(fù)合型水泥基混凝板平臺面作為救援疏散站臺面，直接承受人群活載，而鋼結(jié)構(gòu)作為站臺面的支撐體系，這樣結(jié)構(gòu)受力簡單、明確�？蚣苤武摻Y(jié)構(gòu)立柱采用HW100×100mm熱軋H型鋼（立柱A、B），斜撐采用40×40mm冷拔方鋼，分別與梁上預(yù)埋鋼板和頂上槽鋼焊接，鋼立柱和斜撐縱向按1米間距布置，這樣可以極大程度地減少工程材料，減輕相應(yīng)重量，如圖3所示。
2救援疏散平臺結(jié)構(gòu)受力分析
（1）聲屏障梁結(jié)構(gòu)受力分析
根據(jù)（2012）2109預(yù)制后張法聲屏障梁標(biāo)準圖的說明書第四項第2條活載的設(shè)計說明，可以查到其橋面板處相應(yīng)的設(shè)計荷載值，具體內(nèi)容如下：
①人行道豎向靜活載：距離擋砟墻外0.5米以內(nèi)為10Kpa，距離擋砟墻外0.5米以外為5Kpa，計算主梁時人行道活載不與列車荷載組合；
②聲屏障荷載：采用插板式聲屏障，高度為軌面以上3.05m，其自重為計算5KN/m；
③聲屏障上的風(fēng)荷載：風(fēng)荷載作用于橋面板荷載為15.45KN.m/m。
根據(jù)標(biāo)準梁圖的設(shè)計荷載值，可以建立活載在橋面板上的荷載分布形式簡圖（見圖3）。
根據(jù)其橋面板處結(jié)構(gòu)計算荷載布置（見圖3），可以推算出聲屏障梁上計算截面A-A處結(jié)構(gòu)內(nèi)力（即截面變化處所能承受荷載的內(nèi)力最小值）為：
彎矩M=33.2KN/m；剪力F=11.7KN/m。
（2）疏散平臺結(jié)構(gòu)受力分析
根據(jù)在聲屏障梁（標(biāo)準圖2109）上所研究的救援疏散平臺的構(gòu)思，利用結(jié)構(gòu)計算軟件建立計算模型（圖4），進行有限元計算、分析，救援平臺面結(jié)構(gòu)自重取1.25KN/m，結(jié)合標(biāo)準聲屏障梁圖的活載外力分布形式（見聲屏障梁結(jié)構(gòu)受力分析），分別按四種工況計算出救援疏散平臺在框架鋼結(jié)構(gòu)支撐處的反力及應(yīng)力，取其最不利的荷載組合進行相應(yīng)檢算，具體計算工況如下：
①工況一：恒載，僅考慮結(jié)構(gòu)本身的重力；
②工況二：恒載，站臺面內(nèi)側(cè)0.5m處10kpa，0.5m以外4kpa，扶手頂端0.75kN/m；
③工況三：恒載，站臺面4kpa，扶手頂端0.75kN/m；
④工況四：恒載，站臺面1.5kpa，扶手頂端0.75kN/m。
根據(jù)有限元軟件的分析、計算，得出鋼立柱A、B的反力及應(yīng)力（見表2）：
根據(jù)計算結(jié)果匯總表的計算結(jié)果，可以看出工況二受力最大，故最不利情況為工況二。
選取最不利荷載組合工況二，根據(jù)圖4計算模型，可以推算出聲屏障梁上計算截面A-A處內(nèi)力為：
彎矩M=18.6KN/m；剪力F=11.3KN/m。
（3）計算結(jié)果對比分析
標(biāo)準預(yù)制簡支屏障梁上的聲屏障與救援疏散平臺在計算截面A-A處內(nèi)力對比如下：
通過以上計算結(jié)果的對比，可知救援疏散平臺在聲屏障梁上受力比自身聲屏障小，說明在滿足使用功能的條件下，其結(jié)構(gòu)及受力均能夠滿足設(shè)計要求。
3結(jié)束語
根據(jù)隧道規(guī)范對救援疏散站臺的要求，并通過對鐵路標(biāo)準預(yù)制簡支T梁和標(biāo)準預(yù)制簡支屏障梁的橋面上結(jié)構(gòu)設(shè)施的研究，否定了簡支T梁設(shè)置救援疏散站臺的可能性，充分利用鐵路標(biāo)準圖聲屏障梁（通橋2109）的特點，選擇了合適的救援疏散平臺形式，建立模型并進行了相應(yīng)的分析及計算，技術(shù)上各項指標(biāo)均能滿足設(shè)計要求。通過對橋面構(gòu)造的局部修改，在構(gòu)造上簡捷、美觀，施工上所采用材料較少，施工方便，可以減少梁片、橋墩、基礎(chǔ)及防護等方面的增加，在技術(shù)、經(jīng)濟效益上有突出的優(yōu)勢，所研究的橋上疏散平臺形式也可用于鐵路箱形梁，本項研究目前已運用于多條國家鐵路干線，取得極好的經(jīng)濟效益，本項目也獲得了2014年的發(fā)明及實用專利。
參考文獻：
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