普通铁路预制T梁救援疏散平台研究
普通铁路预制T梁救援疏散平台研究 摘要：普通铁路山区地段长大隧道、隧道群桥隧相连，而铁路桥上标 准人行道宽度较小，不能满足救援需要，需重新设计桥上救援疏散平台，当火灾 或紧急事故发生时，可安全、快速疏散被困人员至避难所，达到以人为本、自救 为主、安全疏散、方便救援的目的。本文通过对铁路标准预制T梁的构造特点， 对其受力进行计算、分析，选择了合适的桥上疏散平台结构形式，并成功应用于 工程实例中，桥上疏散平台的设置对类似桥梁工程具有一定的使用价值。关键词：铁路桥梁；
预制T梁；
声屏障；
救援疏散平台 引言 鐵路作为我国经济运行的大动脉，随着近十多年来我国铁路已突飞猛 进的发展，出现高速铁路、客运专线、客货共线、货运专线及重载铁路等不同铁 路运输形式，列车运行速度越来越高，极大地缩短了省与省、城与城之间的时间， 给人民生活、生产带来了极大便利。为了提高铁路运行速度，缩短铁路运行时间， 须改善铁路线形、坡度等各项技术指标，在山区地带通常出现长大隧道、桥隧相 连的隧道群，根据《铁路隧道防灾疏散救援工程设计规范》要求需要设置紧急救 援站[1]，救援站应与邻近的桥隧贯通，以便将人员快速疏散到安全区域，并能 自救或通过救援快速到达洞外，达到以人为本、自救为主、安全疏散、方便救援 的目的，从而极大限度地保护了人民的生命和财产安全。隧道通道的救援疏散站 台可局部加大空间即可满足，但是普通铁路标准预制后张法T梁桥面规范上标准 人行道宽度仅为0.8～1.05m[2]，仅按正常的大机养护要求考虑，其宽度、高度均 不能满足救援站要求，需重新设计桥上的救援疏散站台。
1救援疏散平台构思 根据《铁路隧道防灾救援疏散工程设计规范》第3.0.5条[1]规定，长 度20km及以上的隧道或隧道群（即隧道与隧道紧密相连，隧道口间距小于一列 旅客列车长度），为了保障应急疏散人员在隧道内的安全，需要设置紧急救援站。
第4.2.5条[1]规定，救援疏散站台宽度不宜小于2.3米，站台面高于轨面不小于0.3 米，站台边缘距线路中线的距离可取1.8m[1]。
根据隧道规范对救援疏散平台要求，铁路桥梁标准人行道结构形式远 远不能满足救援需要，其宽度需加宽，高度相应加高。一般铁路桥梁为简支箱形梁、T梁两种结构形式，对于简支箱形梁可以通过加宽顶板翼缘宽度后、调整人 行道高度而达到救援要求；
但对于标准的简支T梁（200公里/小时以下为T梁）[5]， 由于人行道需要加长1.25～1.5m，悬臂加长后对梁体结构安全影响极大，原简支 T梁的结构尺寸不能满足要求，需重新拟定T梁的结构尺寸，重新设计T梁，这样 既达不到标准化生产，又需额外增加施工模板的投入，对设计、施工及养护都带 来极大困难，如果在T梁原结构不变的情况下，则需要增加梁片、加宽桥墩及增 大基础来满足使用要求，将会造成工程造价增加较大，征地拆迁及用地相应增大， 施工工期延长。
通过对部颁普通铁路标准预制后张法简支T梁（图1）和预制后张法简 支声屏障梁（图2）[6]在构造上的对比、分析及研究，简支声屏障梁人行道与主 梁为一体，为钢筋混凝土结构，而简支T梁为角钢形式，通过螺栓与桥面板相接， 故声屏障梁人行道受力及连接方式均比普通T梁更好，需要充分利用声屏障梁人 行道特点，通过改变声屏障T梁顶部人行道部分构造措施，满足救援疏散站台要 求，从而减少相应工程、工期，降低工程造价。
所研究的救援疏散平台[7]，为了降低救援疏散平台的自重，尽量选 用质量较轻的钢材及复合性材料。所采用的梁上救援疏散平台主要由两部分组 成：无机复合型水泥基混凝板平台面、框架支撑钢结构，其中无机复合型水泥基 混凝板平台面作为救援疏散站台面，直接承受人群活载，而钢结构作为站台面的 支撑体系，这样结构受力简单、明确。框架支撑钢结构立柱采用HW100×100mm 热轧H型钢（立柱A、B），斜撑采用40×40mm冷拔方钢，分别与梁上预埋钢板 和顶上槽钢焊接，钢立柱和斜撑纵向按1米间距布置，这样可以极大程度地减少 工程材料，减轻相应重量，如图3所示。
2救援疏散平台结构受力分析 （1）声屏障梁结构受力分析 根据（2012）2109预制后张法声屏障梁标准图的说明书第四项第2条 活载的设计说明，可以查到其桥面板处相应的设计荷载值，具体内容如下：
①人行道竖向静活载：距离挡砟墙外0.5米以内为10Kpa，距离挡砟墙 外0.5米以外为5Kpa，计算主梁时人行道活载不与列车荷载组合；
②声屏障荷载：采用插板式声屏障，高度为轨面以上3.05m，其自重为计算5KN/m；
③声屏障上的风荷载：风荷载作用于桥面板荷载为15.45KN.m/m。
根据标准梁图的设计荷载值，可以建立活载在桥面板上的荷载分布形 式简图（见图3）。
根据其桥面板处结构计算荷载布置（见图3），可以推算出声屏障梁 上计算截面A-A处结构内力（即截面变化处所能承受荷载的内力最小值）为：
弯矩M=33.2KN/m；
剪力F=11.7KN/m。
（2）疏散平台结构受力分析 根据在声屏障梁（标准图2109）上所研究的救援疏散平台的构思，利 用结构计算软件建立计算模型（图4），进行有限元计算、分析，救援平台面结 构自重取1.25KN/m，结合标准声屏障梁图的活载外力分布形式（见声屏障梁结 构受力分析），分别按四种工况计算出救援疏散平台在框架钢结构支撑处的反力 及应力，取其最不利的荷载组合进行相应检算，具体计算工况如下：
①工况一：恒载，仅考虑结构本身的重力；
②工况二：恒载，站台面内侧0.5m处10kpa，0.5m以外4kpa，扶手顶 端0.75kN/m；
③工况三：恒载，站台面4kpa，扶手顶端0.75kN/m；
④工况四：恒载，站台面1.5kpa，扶手顶端0.75kN/m。
根据有限元软件的分析、计算，得出钢立柱A、B的反力及应力（见 表2）：
根据计算结果汇总表的计算结果，可以看出工况二受力最大，故最不 利情况为工况二。
选取最不利荷载组合工况二，根据图4计算模型，可以推算出声屏障 梁上计算截面A-A处内力为：
弯矩M=18.6KN/m；
剪力F=11.3KN/m。（3）计算结果对比分析 標准预制简支屏障梁上的声屏障与救援疏散平台在计算截面A-A处 内力对比如下：
通过以上计算结果的对比，可知救援疏散平台在声屏障梁上受力比自 身声屏障小，说明在满足使用功能的条件下，其结构及受力均能够满足设计要求。
3结束语 根据隧道规范对救援疏散站台的要求，并通过对铁路标准预制简支T 梁和标准预制简支屏障梁的桥面上结构设施的研究，否定了简支T梁设置救援疏 散站台的可能性，充分利用铁路标准图声屏障梁（通桥2109）的特点，选择了合 适的救援疏散平台形式，建立模型并进行了相应的分析及计算，技术上各项指标 均能满足设计要求。通过对桥面构造的局部修改，在构造上简捷、美观，施工上 所采用材料较少，施工方便，可以减少梁片、桥墩、基础及防护等方面的增加， 在技术、经济效益上有突出的优势，所研究的桥上疏散平台形式也可用于铁路箱 形梁，本项研究目前已运用于多条国家铁路干线，取得极好的经济效益，本项目 也获得了2014年的发明及实用专利。
作者：张敦宝等