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1、 高速铁路桥梁工程武汉路桥分院2009年9月高 速 桥 梁 一、高速铁路桥梁特点 二、高速铁路桥梁设计原则 三、高速铁路桥梁施工 四、目前国内设备研制情况一、高速铁路桥梁特点高速铁路桥梁的特点总述：高速铁路上的桥梁，除须满足一般铁路桥梁的要求外， 还需满足一些特殊的要求，这是因为在高速列车运行条件下 ，结构的动力响应加剧，从而使列车运行的安全性、旅客乘 坐的舒适度、荷载冲击、材料的疲劳、列车运行时的噪声、 结构的耐久性等等问题都与普通铁路不同。所以，桥梁结构 必须具有足够的强度和刚度，必须保证可靠的稳定性和保持 桥上轨道的高平顺状态，使高速铁路的桥梁结构能够承受较 大的动力作用，具备良好的动力
2、特性。高速列车的运营要求较高，能用于检查、维修的时间有 限。因此，从总体上来说，高速铁路上的桥梁结构应构造简 洁，规格和外形力求标准化，消除构造上的薄弱环节，使得 便于施工、建造质量容易得到控制，达到少维修的目的。一、高速铁路桥梁特点特点：两“大”、两“严”、一“高”两“大”桥梁刚度“大”；施工难度“大”；两“严”：桥梁沉降控制“严”;桥梁徐变上拱控制“严”；一“高”：对桥梁结构的耐久性要求“高”一、高速铁路桥梁特点列车过桥时，不仅产生竖向振动而且产 生横向振动，这都影响列车运行的安全性和 旅客乘坐舒适性，对桥梁结构的竖向刚度和 横向刚度应有一定的要求。对梁体的变形进 行了一定的限制。一、高速
3、铁路桥梁特点 1、桥梁刚度”大”对桥梁上部结构： 规范规定：桥梁上部结构应优先采用预应力混凝土结构，亦可采用 钢筋混凝土结构、钢结构和钢-混凝土结合结构。结构要有足够的竖向刚度、 横向刚度和抗扭刚度，并保证结构的整体性。预应力混凝土梁部结构，宜选 用双线整孔箱形截面梁。需要时可选用两个并置的单线箱形截面梁。 梁部结构在ZK活载静力作用下，跨度L80m的梁端竖向折角不应大于2。 梁体的竖向挠度限值跨度 项目L24m24m80m单 跨L/1300L/1000L/1000多 跨L/1800L/1500L/1000一、高速铁路桥梁特点对桥梁上部结构：在列车横向摇摆力、离心力、风力和温 度的作用下，梁体
4、的水平挠度应小于或等于 梁体计算跨度的1/4000。 在ZK活载、横向摇摆力、离心力、风力 和温度的作用下，桥跨结构横向水平变形引 起的梁端水平折角应不大于1.0。一、高速铁路桥梁特点对桥梁上部结构：随着列车速度的提高，乘坐舒适度要求桥梁有较大的刚度 ，动力效应也要求高速铁路桥梁较之普通铁路线上的桥梁有更 大的刚度（即较高的固有频率）。 为了避免桥梁出现激烈的振动，保证高速列车运行的安全 性和乘坐的舒适性，对桥梁的最小自振频率加以限制。 研究结果表明，桥梁的竖向固有频率（自振频率）是促使 桥梁动力系数出现峰值的根本原因。桥梁动力系数出现峰值， 就意味着共振的发生，这就会造成道床松散，钢轨损伤，
5、影响 轨道结构的正常工作，也会引起混凝土开裂，结构疲劳，承载 力降低，甚至危及桥梁的安全。对于一定跨度的桥梁，可以采用不同的结构形式和不同的 材料，并具有不同的固有频率，但都要满足强度和刚度的要求 。所以，对于跨度一定的桥梁而言，其固有频率是有一定范围 的，研究桥梁固有频率的变化对动力系数的影响也很有必要。一、高速铁路桥梁特点规范中要求：L80m简支梁竖向自振频率不应低于下列限值： L40m 时 no=120/L40L80 m时 no=23.58L-0.592式中 no 简支梁竖向自振频率限值（HZ）； L 简支梁跨度（m）。常用简支梁竖向自振频率限值跨度(m)16202432404856 自
6、振频率限值 (Hz)7.5653.7532.382.18一、高速铁路桥梁特点对桥梁下部结构：铺设焊接长钢轨的混凝土简支梁，桥梁 下部结构的纵向水平刚度应满足下表所列数值的要求。 纵 向 刚 度 限 值下部结构跨度(m)最小水平刚度（KN/cm ）附 注桥墩L12120不设钢轨 伸缩调节 器16200不设钢轨 伸缩调节 器20240不设钢轨 伸缩调节 器桥墩24300不设钢轨 伸缩调节 器32400不设钢轨 伸缩调节 器40700不设钢轨 伸缩调节 器481000不设钢轨 伸缩调节 器桥台 3000不设钢轨 伸缩调节 器一、高速铁路桥梁特点2、桥梁施工难度“大”由于高速铁路桥梁中常用跨度主要是3
7、2 、24米箱形梁，自重分别达到850、620吨。 因此采用预制（梁场的布置、台座、模板） 、架设（起吊、运输、架设）、现场浇筑（ 支架法施工、造桥机施工、悬臂浇筑）等施 工方法进行施工，具有一定的施工难度。一、高速铁路桥梁特点1、桥梁沉降控制“严”墩台基础的沉降量应按恒载计算，其工后沉降量不应超过下列容许值 ：墩台均匀沉降量：对于有碴桥面桥梁： 30 mm对于无碴桥面桥梁： 20 mm外静定结构相邻墩台沉降量之差：对于有碴桥面桥梁：=0.5L（mm），并不大于 15 mm对于无碴桥面桥梁：=0.15L（mm），并不大于 5 mm相邻墩台沉降量之差，单位mm。L相邻墩台间的梁跨长，单位m。对于
8、外静不定结构，其相邻墩台均匀沉降量之差的容许值，除要满足外静定 结构相邻墩台沉降量之差的要求外，还应根据沉降时对结构产生的附加应力的影 响而定。一、高速铁路桥梁特点2、桥梁徐变上拱控制“严”；目前，我国普通铁路上的部分预应力混凝土梁 ，徐变上拱问题比较突出，以跨度32m预应力混凝 土梁为例，实测徐变上拱值约为6cm。对于高速铁路中为保证轨道地高平顺状态， 规范中对桥上线路铺设后的徐变上拱进行了严格 地控制。即：轨道铺设后，有碴桥面梁的徐变上拱 值要求不大于20mm；无碴桥面梁的徐变上拱值不 大于10mm。一、高速铁路桥梁特点对桥梁使用寿命要求“高”设计规范中提到“桥涵主要承重结构应按100年
9、使用要求设计”。国内外大量桥梁的使用经验说明，结构的耐久 性对桥梁的安全使用和经济性起着决定的作用。经 济合理的设计应当是：使建造费用与使用期内的检 查维修费用之和达到最少。片面地追求较低的建造 费用而忽视耐久性，往往会造成很大的经济损失。 因此，高速铁路的桥梁结构设计中十分重视结构物 的耐久性设计，统一考虑合理的结构布局和结构细 节。一、高速铁路桥梁特点混凝土结构：采用高性能混凝土抗冻融、抗碳化、抗渗、碱-骨料反应。支座： 尽量做到： 少维修,少更换。一般的讲，支座容易损坏或丧失其使用性能。高速铁路 桥梁，由于长钢轨纵向力、制动力、列车动力作用和机车车 辆横向摇摆力等动力影响较之普通铁路桥梁
10、加剧，因而对支 座的减振、消振性能就提出了新的要求。为满足减、消振性 能的要求，除个别桥梁采用钢支座外，其余均采用盆式橡胶 支座。以保证：（1）水平纵向剪切刚度较小，能够使上部结构在水平方 向得到柔性支承，避开振动的卓越周期，有效的降低结构的 振动反应。（2）具有足够的横向刚度，在风力或列车横向摇摆作用 下，不致使结构产生有害的振动位移，以满足正常使用的要 求。一、高速铁路桥梁特点ZK标准活载图式普通桥梁设计活载：一、高速铁路桥梁特点有碴桥面布置图 一、高速铁路桥梁特点无碴桥面布置图二、高速铁路桥梁设计原则1. 一般原则 为满足高速列车安全运行和旅客乘坐舒适度的 要求，桥梁结构应具有安全舒适，
11、造型简洁，设计 标准化，便于施工架设和养护维修的特点，并须具 有足够的耐久性和良好的动力性能。 桥梁上部结构一般采用预应力混凝土结构，下 部结构一般采用混凝土或钢筋混凝土结构。 跨度大于或等于20m的梁部结构，采用双线整 孔箱形截面梁，必要时，也可采用两个错孔布置的 单线箱形截面梁。跨度小于20m的梁部结构，一般 采用钢筋混凝土刚构、框构和多片式T梁，并施加 横向联结形成整体桥面。二、高速铁路桥梁设计原则高速铁路桥梁的主要设计原则体现在以下几个方面：（1）设计活载采用ZK活载，动力系数、离心力、制动力、 横向摇摆力、脱轨荷载、气动力等均按暂规计算，并考 虑由于桥上铺设超长无缝线路而产生的长钢轨
12、纵向力。（2）为保证桥上轨道的平顺性和结构具有良好的动力性能， 对结构刚度和基频进行严格控制。（3）为保证桥上无缝线路保持正常的使用状态，增加了墩台 最小纵向水平线刚度限值的要求。（4）对基础工后沉降及不均匀沉降严格限制。（5）提高桥梁结构的整体性。（6）桥面构造合理，满足各种桥面设施的安装要求，采取了 提高结构耐久性、减振降噪等措施，满足养护维修的要求。二、高速铁路桥梁设计原则2. 桥梁设计细则（1）标准跨度简支箱梁：L=20、24、32、40m。中小跨度连续梁：320、224、 324、232、332 、 240连续箱梁：32+48+32m、40+64+40m、48+80+48m。连续结合
13、梁：32+40+32、40+50+40、40+56+40m。二、高速铁路桥梁设计原则（2）桥跨布置除受控制点影响外，尽量按等跨布置，等跨布置以 32m、24m梁跨为主。一座桥尽量采用同一梁跨类 型。跨越河堤的桥孔应尽量一孔跨越，堤上及边坡上不 设墩，如确有困难，桥墩应设在背水坡。斜交过路过河时，采用较大跨度通过，可采用双线 圆形桥墩，可异形墩或带洞式背靠背T台进行调孔 。二、高速铁路桥梁设计原则（3）桥跨结构 跨度20m及以上选用双线整孔箱梁。 跨度20、24、32m采用双线简支箱梁或中小跨度连续梁。 跨河桥梁以32m梁为主。 跨度16m及以下用框构、斜交刚构或简支T梁。 对全桥控制工点较多、
14、梁跨形式较多、地质较差、沉降不 易控制的情况，采用简支箱梁。 当特大桥或大桥全桥孔跨较为单一，地质较好沉降容易控 制时，采用中小跨度连续梁布置桥孔。24m跨度以324为主 ，辅以224连续梁。32m跨度以232为主，辅以332连续 梁。二、高速铁路桥梁设计原则（4）墩台 高速铁路采用高速专用墩台。分为矩形双柱墩、圆形双柱 墩、圆端形板式墩、圆端形桥墩、单圆柱形桥墩、矩形空心 墩、圆端形空心墩等，根据道路斜交、水流条件和墩高等不 同情况分别选用。 8度地震区的墩台经专门检算后使用。 桥台使用耳台、T台。 不采用柔性桥墩。 水中部分正交或斜交角较小时采用圆端形墩，斜交角较大 时采用独柱圆墩；旱地部
15、分可采用矩形墩、圆端形墩等。三、高速铁路桥梁施工高速铁路桥梁由于具有如前所讲的特点 ，因而对于采用常用跨度简支梁的桥梁，也 决定了施工方法与普通铁路桥梁相比具有一 定的相同点和不同点。相同之处主要体现在 桥梁下部结构的施工，不同之处主要体现在 桥梁上部结构的施工。当然对于特殊结构形 式的桥梁，其施工方法需根据桥梁设计中的 具体要求，有针对性的选择施工方法，制定 相应的施工工艺，进行施工。如斜拉桥、拱 桥、钢桁梁桥等。三、高速铁路桥梁施工1、桥梁下部结构施工虽然高速铁路桥梁下部结构【钻（挖） 孔桩、承台、墩身】的结构形式采用了专用 的墩台结构，但其施工方法基本与普通铁路 桥梁结构相同。具体施工机械、设备的配置 、施工工艺的选择等均需根据地质及环境情 况确定。三、高速铁路桥梁施工2、桥梁上部结构施工对于高速铁路桥梁，桥梁上部结构主要以常用 的32、24米跨度箱梁为主。（京沪全线约23500孔 32、24米常用跨度的箱形梁）。虽然其施工方法可 采取集中预制架桥机架设、桥位现浇、节段预制拼 装、顶推法或多种施工方法并举的方式进行。但由 于箱梁体积大、梁体重（32M梁：328m3，853吨， 24M梁：239m3，622吨）施工时的控制指标
