《客运专线桥梁技术》

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1、客运专线桥梁技术张志国 博士电话：石家庄铁道学院土木分院一、铁路提速进程1994 年 1 月沈大线首创 120 公里/时，开创国内铁路既有线提速改造的先例。1994 年 12 月广深准高速铁路建成，设计时速 160 公里，试验段时速为 200 公里。1996 年 4 月京沪线南京-上海实现 160 公里时速。1996 年 7 月北京-北戴河实现 130 公里时速。19971997 年年 4 4 月月 1 1 日，我国在京沪、京广、京哈三大干线实施了日，我国在京沪、京广、京哈三大干线实施了铁路第一次大面积提速。开行了最高时速达铁路第一次大面积提速。开行了最高时速达 140140 公里、平均旅行公

2、里、平均旅行时速时速 9090 公里的公里的 4040 对快速列车和对快速列车和 6464 对夕发朝至列车。对夕发朝至列车。 19981998 年年 1010 月月 1 1 日，京沪、京广、京哈三大干线实施第二次大日，京沪、京广、京哈三大干线实施第二次大规模提速，最高时速达到规模提速，最高时速达到 140140 公里至公里至 160160 公里，广深线采用摆式公里，广深线采用摆式列车，最高时速达到列车，最高时速达到 200200 公里。全路旅客列车平均时速上升到公里。全路旅客列车平均时速上升到55551616 公里。公里。20002000 年年 1010 月月 2121 日，铁路实施了第三次大

3、提速。重点为亚欧日，铁路实施了第三次大提速。重点为亚欧大陆桥（陇海、兰新线）、京九线、和浙赣线。列车等级和车次大陆桥（陇海、兰新线）、京九线、和浙赣线。列车等级和车次重新进行了分类和调整，全国铁路实行联网售票，重新进行了分类和调整，全国铁路实行联网售票，400400 多个较大车多个较大车站可办理异地售票业务。站可办理异地售票业务。 1999 年 1 月 28 日，国产新型集装箱快运平车在京广线长沙至汨罗间进行提速试验，时速达 140 公里。1999 年 7 月 16 日，京沪高速铁路桥梁生产基地在山东省临沂市动工兴建，该基地将为未来京沪高速铁路建设提供符合高速铁路标准的桥梁。1999 年 9

4、月 3 日至 11 日，铁道部又在陇海铁路、兰新铁路全线进行了上下行提速牵引试验。陇海铁路最高试验时速达到公里，兰新铁路最高试验时速达到 165 公里。试验列车在我国境内大陆桥上的运行时间比现图压缩了 27 小时 30 分。1999 年 5 月 26 日由株洲电力机车厂研制的首台 DDJ 系列 200km/h电动动力车(DDJ-001)在工厂顺利通过试运。这一新型电力机车的诞生，标志着我国电力机车向客运高速化又迈进了一步。1999 年 8 月 31 日中国国内最先进的准高速（时速 180 公里）“两动九拖”双层空调列车，从南京浦镇车辆厂出厂。20012001 年年 1111 月月 2121 日

5、日 0 0 时，铁路实施第四次大规模提速和实施时，铁路实施第四次大规模提速和实施新的列车运行图，提速范围覆盖了全国较大城市和大部分地区，新的列车运行图，提速范围覆盖了全国较大城市和大部分地区，对武昌至成都，京广线南段、京九线、浙赣线、沪杭线和哈大线对武昌至成都，京广线南段、京九线、浙赣线、沪杭线和哈大线等进行了大面积的提速。等进行了大面积的提速。 20042004 年年 4 4 月月 1818 日零时起，全国铁路实施第五次大面积提速调日零时起，全国铁路实施第五次大面积提速调图。图。 实施第五次大面积提速后，京沪、京广、京哈等干线铁路提实施第五次大面积提速后，京沪、京广、京哈等干线铁路提速区段列

6、车最高时速可以达到速区段列车最高时速可以达到 160160 公里；同时铁道部对列车运行公里；同时铁道部对列车运行图进行了大的调整，增开北京至上海、杭州、南京、哈尔滨、武图进行了大的调整，增开北京至上海、杭州、南京、哈尔滨、武汉、西安、长沙等汉、西安、长沙等 1919 对一站到达的直达特快旅客列车。对一站到达的直达特快旅客列车。提速后，全路旅客列车旅行速度 65.7km/h，一站直达特快列车为119.2km/h，特快列车为 92.8km/h。全路提速线路 16 5000 公里，占总营运里程（71500 公里）的 23%，尚有 77%的提速空间。提速将是一个持之以恒的大工程。伴随着提速，促进了机车

7、车辆的发展，也对线、轨、桥提出了更高的要求，原有铁路桥梁加固改造已成为主要的项目之一。二、客运专线（一） 、发展我国铁路均系客货列车共线行使。营业里程虽仅占全世界的 6%，却完成世界运输总量的 1/4，运输密度为世界之最。由于客货列车混跑，不同类别等级的列车的速度、重量、密度对线路结构、机车车辆的性能等级要求也千差万别，实难兼顾。从长远而言，提速只不过是一种过渡措施，根本解决之道还在于客货列车分线运行。因此，从六大繁忙干线开始，尽快修建客运专线实为当务之急。根据国务院批准的中长期铁路网规划：到 2020 年全国铁路营业里程达到 10 万公里，其中客运专线营业里程 12000 公里。包括：新建客

8、运专线 10000 公里；新建城际客运系统 2000 公里。在 2020 年前，计划修建下列 8 条客运专线：四纵： 北京-沈阳-哈尔滨（含京秦沈快速客运通道 700km; 天津-秦皇岛，哈尔滨-大连 1160km) 北京-上海 1300km 北京-广州-深圳 2230km 杭州-宁波-深圳 1600km四横： 青岛-石家庄-太原 770km 徐州-郑州-兰州 1400km 南京-武汉-重庆-成都 1900km 杭州-南昌-长沙 880km城际系统：京津、宁沪杭、广深、广珠等，城际客运系统 2000km 截至目前国家已批复的客运专线项目武广客专:已批复可研 967km,投资 690 亿（不含两

9、端枢纽）郑西客专：已批复可研 454km,投资 342 亿温福：已批复可研 312km,投资 174.8 亿。福厦：已批复项目建议书 276km，投资约 135 亿。石太客专：已批复可研 205km,投资 128.5 亿。合宁、合武：已批复可研 166+357km,投资 40+168 亿京津：已批复可研 115km,投资 112 亿广珠：已批项目建议书 131km，约 182 亿。以上投资约 2000 亿元，计划 2020 年前,投资 20000 亿元（二）（二） 、客运专线简况、客运专线简况以下线路为设计时速 350 公里客运专线和设计时速 250 公里近期兼顾 200 公里客货共线双线铁路

10、，线间距分别为 5 米和 4.6 米（变线地段 5 米） ，设计荷载分别为 ZK(0.8UIC)和 ZK 加中-荷载（变形按 250时速时的客运要求，承载能力同时满足 200 客货共线要求。 ）客运专线铁路与我国既有铁路相比，具有速度高、对线路平顺性要求高等特点，要求其下部结构物具有较大的抗弯和抗扭刚度，整孔简支箱梁具有受力简单、明确、形式简洁、外形美观、抗弯和抗扭刚度大，建成后的桥梁养护工作量以及噪音小等优点，在许多国家的高速铁路建设中得到了广泛应用。我国现阶段客运专线设计速度均在 200km/h 以上，大量采用了简支箱梁结构，按使用范围客运专线简支箱梁可分为三大部分，即秦沈客运专线施工图、

11、时速 250km/h 客运专线通用图、京沪高速铁路常用跨度梁施工图。客运专线简支箱梁的类型：从轨道结构形式上分为：有碴轨道梁和无碴轨道梁从施工方法上分为：整孔预制和原位现浇从预应力体系上分：先张法和后张法从截面形式上分：双线、单线、单线并置和组合箱梁客运专线简支箱梁一览表简支梁：（初步设计方案统计数据）32 米 38950 孔24 米 2840 孔20 米 53 孔总计 41843 孔（施工图阶段均有增加。如京沪线桥梁占线路比例由原来 43%增至 80%）设计建议简支梁采用预制施工，由于线路变化是多样的，为适应地形、工期、施组的要求目前有 15%左右的简支梁采用了桥位现交的施工方法，有移动支架

12、、移动模架、膺架。（三）、主要设计特点 由于客运专线列车运行速度较高，要求线下结构提供的刚度较大，因此客运专线桥梁设计特点是：在保证桥梁结构强度和抗裂性能满足安全的前提下，重点在桥梁的动力性能分析、线形控制和耐久性设计三方面进行设计研究。 1、动力性能分析 由于桥梁结构在机车、车辆活载下的动力响应分析与车辆性能、轨道平顺性、结构刚度等因素有关，而我国尚缺乏高速铁路实测机车车辆性能及轨道不平顺参数，同时高速铁路采用的机车车辆类型还未最后确定，因此动力仿真计算根据不同设计条件进行。为确保数据的可靠性，不同阶段设计中各种结构的动力特性分析均经过两家以上科研单位的共同计算分析形成结论。2、线形控制 高

13、速列车要求下部结构具有较高的平顺性，为保证线路的平顺性，设计时力求降低梁体的徐变拱度。由动力仿真计算确定梁的基本刚度后，应尽量减小徐变拱度的终极值。而梁体徐变拱度的变化，是与梁体自重挠度、预加应力产生的拱度、二期恒载产生的挠度以及预加应力与二期恒载上桥时间密切相关的。影响预应力混凝土梁徐变上拱的因素较多，有设计、施工、环境等等。设计方面因素：（1）降低梁在使用阶段的应力水平（2）预应力筋的布置形式（3）控制桥梁的恒、活载设计弯矩比施工方面的因素：（1）材料的选择（2）混凝土的配合比（3）骨料的力学性能（4）预施应力时梁体的状态，预施应力工艺（5）养护工艺（6）存梁状态3、耐久性设计 在客运专线

14、桥梁设计中，结构的耐久性设计给予了高度重视。特别是在高速铁路桥梁设计中明确提出了桥梁结构设计寿命为100年的目标。为提高结构耐久性，主要采取以下措施： （1） 采用高性能混凝土，严格控制混凝土配合比及外加剂的掺量与品质，控制混凝土在入模、拆模、蒸气养护、自然养护时的温度指标及养护时间； （2） 进行碱活性试验，防止碱骨料反应发生； （3） 严格控制预应力梁的后期徐变变形，保证各类梁在各种不利因素影响后有足够的抗裂安全储备； （4） 加大普通钢筋保护层厚度，采用与梁体同寿命的垫块； （5） 提高对管道灌浆材料性能要求，加强对预应力筋及锚头的保护措施； （6） 加强结构预埋件的防腐处理； （7）

15、加强桥面防排水措施，梁端设置防排水伸缩装置。并选择方便施工、耐久性能优良的防水材料。 （四）主要相关规范和技术条件客运专线铁路相关设计标准：客运专线铁路相关设计标准：京沪高速铁路设计暂行规定 （300350 km/h）新建时速 300350 km 客运专线铁路设计暂行规定新建时速 200250 km 客运专线铁路设计暂行规定客运专线铁路无碴轨道设计指南铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定 （铁建设2005157 号）客运专线铁路相关施工技术指南：客运专线铁路相关施工技术指南：客运专线铁路轨道工程施工技术指南客运专线铁路路基工程施工技术指南客运专线铁路桥涵工程施工技术指南客运专线铁路隧道工程施工技术指南铁路混凝土工程施工技术指南客运专线铁路相关施工质量验收标准：客运专线铁路相关施工质量验收标准：1 铁路混凝土与砌体工程施工质量验收标准 （TB104242003）2 铁路轨道工程施工质量验收标准 （TB104132003）3 铁路路基工程施工质量验收标准 （TB104142003）4 铁路桥涵工程施工质量验收标准 （TB104152003）5 铁路隧道工程施工质量验收标准 （TB104172003）6 铁路给水排水工程施工质量验收标准 （TB104222003）7 铁路站场工程施工质量验收标准 （TB104232003）8 铁路运输通信工程施工质量验收标准 （TB104182003