高速铁路桥梁工程

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1、目录第 1 章 绪论 11.1 课题研究的目的意义 11.2 国内外研究现状及趋势 11.3 论文研究的内容 2第 2 章 我国高速铁路桥梁的结构型式 42.1 装配式双向预应力混凝土 T 形简支梁桥 42.2 后张法预应力混凝土简支箱梁 42.3 型钢混凝土结合连续梁 52.4 刚构连续梁 62.5 斜拉桥 72.6 钢管混凝土系杆拱桥 72.7 小结 8第 3 章 高速铁路桥梁设计特点 93.1 高速铁路桥梁的设计荷载 93.1.1桥梁设计活载-ZK活载93.1.2 动力系数一列车走行时对桥梁产生的动力响应103.1.3 横向摇摆力103.1.4 其他与普速铁路相比应考虑的荷载103.2

2、高速铁路桥梁的上部结构型式及桥面布置113.2.1 离速铁路桥梁的上部结构型式113.2.2 高速铁路桥梁的桥面布置113.3 高速铁路桥梁的刚度要求123.3.1 列车运行安全性评判标准123.3.2 旅客乘坐舒适度指标123.3.3 竖向刚度的限值133.3.4 横向刚度的限值133.4 高速铁路桥梁的设计要求133.4.1 高速铁路桥梁的设计原则133.4.2 高速铁路桥梁设计的基本要求133.4.3 工程设计中桥涵设计的具体做法143.5 小结15第 4 章 高速铁路梁桥施工控制的方法研究及主要内容 164.1 高速铁路梁桥施工控制的方法164.1.1 连续梁施工监控的内容和过程164

3、.1.2 确定监控计算初始状态和建立计算模型164.1.3 计算参数取值及修正164.1.4 施工前的预测计算174.1.5 施工后的校核计算 174.1.6 结构试运营计算 174.2 高速铁路桥梁施工控制的主要内容 184.2.1 主梁结构变形控制 184.2.2 主梁结构应力的控制 184.2.3 主梁稳定性的控制 194.2.4 施工控制影响因素研究 194.3 小结 20第 5 章 预应力混凝土桥梁在高速铁路的应用 215.1 钢筋混凝土和预应力混凝土梁桥的特点 215.2 混凝土梁桥的形式 225.2.1简支梁桥 225.2.2 连续梁桥 225.3 预应力混凝土梁桥设计原则与构造

4、特点 235.3.1预应力混凝土梁桥配筋构造 235.3.2 横向预应力筋 245.3.3 竖向预应力筋 255.3.4 预应力混凝土梁桥的配筋原则 255.4 小结 26第 6 章 结论 28致 谢 30附录Al：外文原文31附录A2：中文翻译31第1 章 绪论1.1 课题研究的目的意义当今世界日新月异，交通、经济迅猛发展，在 20世纪 60 年代高速列车的最高运 行速度大体是210240km/h, 7080年代为270km/h, 90年代300km/h，本世纪初 将达330350km/h。极限最高速度是法国TGV高速在大西洋线上创造的，为515. 3km/h。桥梁在高速铁路中的比例较大，而

5、其特点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，高速铁路作为重要的现代交通干线，桥梁的主要功能是为高速 列车提供平顺、稳定的桥上线路，确保运营安全和乘坐舒适，并尽量减少使用期间的 维修工作量。为此，高速铁路桥梁应具有以下主要性能:梁体应有足够大的竖向刚度、横向刚度和抗扭刚度，限制温差和混凝土徐变产 生的上拱变形，以保证线路的高平顺性和避免不良的车、桥动力响应：桥梁墩台应有足够大的纵向抗推刚度，以保证桥上轨道结构的强度和稳定性， 以及满足梁轨相对位移限制的要求，确保线路的稳定：桥型的选择应尽量避免或减少钢轨伸缩调节器的设置，以便改善行车条件：桥梁的设计使用寿命为 100年，主要结构

6、及构造布置应满足耐久性要求，井便 于日常检查维修：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，规格和外形力求标键词：预应力 混凝土箱梁；纵向正应力；剪力滞；支座脱空效应准化，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。箱型简支梁也具有受办性 能良好、形式简洁、外形美观、抗扭刚度大，建成后的桥梁养护工作量小以及噪声小 等优点，在许多国家的高速铁路建设中得到了广泛应用。在高速铁路建设中，桥梁设计与建造已成为关键技术之一。进入21世纪以来， 随着中国高速铁路规模的迅速发展，通过广泛借鉴世界高速铁路桥梁先进

7、技术和成功 建设经验，在我国高速铁路桥梁建设实践过程中，逐步形成了具有中国特色的高速铁 路桥梁建设关键技术1.2 国内外研究现状及趋势自从上实际 1964 年，在日本建成的从东京到大阪的世界上第一条高速铁路至今 的 30 多年里，高速铁路行业已经取得了飞速的发展。根据不完全的统计资料，目前， 在全世界范围内已经拥有或者正在建设高速铁路的国家和地区已经多达 12 个。同时， 正在进行研究和规划的国家也有 6 个。全球已经建成的高速铁路新线长达 4624 千米， 现阶段正在建设的线路有 3509 千米。由此，可以预见，21 世纪的铁路运输行业必然 将会出现轮轨系高速铁路的全面发展的高峰期，这也表明

8、了全球性的高速铁路网络建 设的时代已经开始了。根据部分国外学者的分析研究，最近的30 多年来高速铁路的发展时期可以划分 为三个阶段。自从一九九八年十月在德国的柏林召开的“第三次世界高速铁路大会”， 美国的 Calgary 大学公共政策研究所的 AnthonyPerl 教授在会上作了一篇标题为高 速的地面交通系统的全球化和普及规划的会议发言，他在发言中，将目前全世界高 速铁路的迅猛发展势头称为全世界高速铁路发展的第一次高峰浪潮。第二次高速铁路建设的高峰是90 年代在欧洲形成的，此次建设高峰波及到的国 家主耍是西班牙、比利时、荷兰、法国、德国、意大利、瑞典和英国等欧洲国家。 全 球高速铁路的建设与

9、研究在 90 年代中期形成了第三轮新高潮。这次发展建设的高潮 涉及到北美、亚洲、澳洲以及整个欧洲。它在世界交通领域中形成了一场铁路交通运 输的伟大的复兴运动。依据中国铁路中长期发展规划，直到 2020 年，为了满足我国快速增长的旅客 运输的需求，在全国建立省会城市以及大中型城市间的快速客运通道，同时规划“四 纵四横”铁路快速的客运通道以及正在建设的三个城际快速客运系统。“四纵”客运专线包括一下几条线路：京沪高速铁路客运专线、京港高速铁路客 运专线、沿海高速铁路客运专线、京台高速铁路客运专线，大陆段叫“京福高速铁路 客运专线”。“四横”客运专线指的是一下四条客运线路：徐州一兰州、沪昆高速铁路客运

10、专 线、青岛一太原、沪汉蓉高速铁路客运专线。我国三大城际客运系统指的是：环渤海地区城际客运系统、长江三角洲地区城际 客运系统和珠江三角洲地区城际客运系统。中国高速铁路建设的步伐正在不断加快，目前，在武汉及周边城际圈，成都及周 边城际圈，郑州及周边城际圈，长沙一株州湘潭地区，沈阳及周边城际圈，长春一 吉林地区，皖江经济区，赣江经济区等经济集中地带或主要的经济据点，都在规划修 建城际铁路客运专线1.3 论文研究的内容本论文主要从高速铁路桥梁的设计特点和我国高速铁路的结构形式预应力混凝 土桥梁在高速铁路桥梁的应用及高铁桥梁的施工入手，分析高铁桥梁的特点和设计荷 载及上部结构形式和桥面布置，并论述预应

11、力混凝土桥梁的应用和高速铁路桥梁的施 工内容。第2 章 我国高速铁路桥梁的结构型式2.1 装配式双向预应力混凝土 T 形简支梁桥T 形简支梁由于其预制简单、架设方便，在我国普通铁路的中小跨度桥梁中被大 量采用；但因为其整体性差、横向刚度弱，在高速铗路中，需要进行改进。双向预应 力结构体系具有良好的纵横向刚度和整体性，且构件重量轻，架设方便，因此在秦沈 客运专线较小跨度桥梁中广泛采用了装配式双向预应力 T 形简支梁。如用于16 m 的 简支梁桥,桥跨均采用双线 4 片式 T 梁，通过桥面板、横隔板及横向预应力钢筋组装 而成。梁高为1.6 m, T梁间距260 cm,梁端部和中部设横隔板，如图2-

12、1所示。I1240013002000L60012000600 1.2000L600 1.200011300图2-1四片式T形梁跨中断面（单位：mm）桥梁动力性能对高速铁路桥梁的设计至关重要。研究发现,随着行车速度的提高, 客运专线桥梁设计由强度控制转变为刚度控制，控制指标为乘车舒适度（Sperling指 标）。采用郑武线提速线路实测轨道不平顺和200 km/h动力集中式电动车组，当行车 速度为 200km/h 和 250km/h 时， 16 m 装配式双向预应力混凝土 T 形简支梁桥的舒适 性指标均为良，即都满足了高速铁路桥梁的动力特性要求。2.2 后张法预应力混凝土简支箱梁简支箱梁具有良好的

13、力学性能，如整体性好、刚度大、抗扭性能好等，很适用于 高速铁路桥梁。秦沈客运专线中，简支箱梁的跨度有20 m, 24 m和32 m几种，均采 用后张法预应力混凝土结构。截面型式分为双线单箱单室和单线单箱单室，双线箱梁 采用斜腹板，单线采用直腹板，如图2-2所示。简支箱梁均不设跨中横隔板；由于采 用了整体内模，在结构允许的条件下尽量减小横隔板尺寸：单线箱梁为不对称结构， 为控制梁体在施加预应力时发生斜向弯曲，在桥面外悬臂板每隔 2m 处设置长度为0.95 m 的横向断缝，以调整有效截面的重心位置。(a)双线箱梁跨中截面(单位：mm)图 2-2 箱型梁截面 车桥动力分析表明，采用郑武线提速线路实测

14、轨道不平顺和200 km /h 动力集中 式电动车组，行车速度为200 km /h时，除跨度为32 m的双线箱梁的舒适性指标为合 格外，其余箱梁的舒适性指标均达到良或优：当行车速度为250 km /h时，20 m和24 m跨度的双线箱梁的舒适性指标为良，32 m跨度的双线箱梁为合格：所有跨度的单 线箱梁的舒适性指标均为合格。2.3 型钢混凝土结合连续梁型钢混凝土 (SRC)结合连续梁在国外高速铁路中被广泛采用，它能充分发挥钢材 和混凝土的材料特性，具有跨越能力强、施工时对既有线路干扰小、动力性能好、维 修简单、噪音低等优点。我国铁路桥梁在秦沈客运专线中首次采用了这种结构型式， 共有16联，主跨

15、分别为40 m, 50 m 。秦沈客运专线中，型钢混凝土结合连续梁采用 14MnNbq钢，桥面板采用C50和C55无收缩混凝土。主跨40 m的结合连续梁截面 采用2片间距为6m的1形钢梁，1形梁间用横隔板连接，主跨50 m的结合连续梁截 面采用2片腹板间距为2.4 m的U形截面钢梁，钢梁间距为4.6 m，U形钢梁间每隔 6m左右设-I形横梁。桥面板厚度3050 cm。车桥动力分析表明，采用郑武线提速线路实测轨道不平顺和 200 km /h 动力集中 式电动车组，行车速度为200250 km /h时，除跨度为(24 +32 +24)m的型钢混凝土 结合连续梁的舒适性指标为合格外其余结合连续梁的舒适性指标均为良。2.4 刚构连续梁高速铁路由于对线形要求较高，往往与河流、路线等形成斜交，采用常用桥跨结 构难以满足要求。刚构连续梁桥能不受运架设备制约，较好地跨越斜交道路；并且如 果采用钢筋混凝土结构，支架现浇施工，施工质量容易控制。在秦沈客运专线上采用了 13 座钢筋混凝土刚构连续梁桥，桥孔布置为 3