第四章第一节京沪高速铁路桥涵简述.doc

京沪高速铁路桥梁概况

内容摘要：本文从京沪高速铁路桥梁的特点、设计和施工三方面对京沪铁路桥梁的前期研究及现状做简要介绍。
一、京沪高速铁路桥梁的特点
高速铁路具有安全、高速、舒适的巨大优势，这也对基础设施提出了更高的要求，要求线下结构具有良好的平顺性。桥梁作为重要的基础设施和线下结构的重要组成部分，能否满足安全、高速、舒适的要求，对高速铁路全线具有举足轻重的作用。
桥梁结构如何顺应高速铁路的要求，与既有线铁路桥梁相比有那些特点。概括起来说就是：一小、二大、三重、四多。
1、 一小，就是变形小。
为保证高速铁路线路的平顺性，必须要求高速铁路桥梁的变形要小。引起桥梁变形的主要因素有梁体自重、二期恒载、列车活载、施加预应力及温度应力等。受这些内外部因素的影响桥梁结构势必要产生变形，但我们对这些变形一定要加以限制，具体的要求如下：
（1）梁体的竖向挠度的要求
在ZK活载（ZK活载详见第二节）作用下梁体的竖向挠度应不小于表1所示的限值。
表1 京沪高速铁路梁体竖向挠度限值（L为桥梁跨度）

实际设计为：在设计荷载作用下1/3000----1/4000，在运营荷载作用下1/7000----1/8000。
（2）梁端竖向折角不应大于2‰；水平折角不应大于1‰。
（3）拱桥和刚架桥的竖向挠度，除考虑ZK活载的静力作用外，尚应计入温度变形的影响。此时梁体竖向挠度，按下列情况之不利者取值，并满足本条所列限值的要求。
1）ZK活载静力作用下产生的挠度值与0.5倍温度引起的挠度值之和；
2)0.63倍ZK活载静力作用下产生的挠度值与全部温度引起的挠度值之和；
（4）在列车摇摆力、离心力、风力和温度的作用下，梁体横向的水平挠度应小于或等于梁体计算跨度的1/4000，为竖向的1/2。
（5）ZK活载作用下，梁体允许最大扭转角应为1‰。
（6）预应力混凝土梁的徐变上拱值应严格控制。线路铺设后，有渣桥面梁的徐变上拱值不宜大于20MM，无渣桥面梁的徐变上拱值不应大于10MM。上拱度的控制方法：a施加预应力的方法, b预应力的设置, c张拉完成后静停2个月。
（7）墩台基础的沉降量应按恒载计算，对于外静定结构，其拱后沉降量不应超过下列容许值：(墩顶位移:纵向5L1/2mm，横向4L1/2mm，并且不大于5mm)
对于有渣桥面桥梁：墩台均匀沉降量 50mm
相邻墩台沉降量之差 20mm
对于无渣桥面桥梁：墩台均匀沉降量 20mm
相邻墩台沉降量之差 20mm
2、二大，就是刚度大。
为减少梁体变形，提高线路的平顺性，就要增大梁体刚度。解决增大梁体刚度的有效的办法，就是加大梁体高度，表2是国外高速铁路桥梁高度的一般情况多为1/11L）。
表2 国外高速铁路预应力混凝土桥梁高度概况

表3是我国秦沈客运专线大量使用的预应力混凝土简支梁的梁高情况。
表3 我国秦沈线预应力混凝土桥梁高度概况

表4是我国京沪高速铁路目前考虑的桥梁高度情况（梁高可能进一步提高到1/11L）
表4 我国京沪高速铁路桥梁高度情况
从表2～4可以看出，高速铁路桥梁的高度是比较高的，高跨比一般在1/9～1/12，桥梁高度主要受刚度要求控制。
3、 三重，就是梁体重。
由于京沪高速铁路的线间距是5M，这就要求桥面宽度较既有线和秦沈线要宽，京沪高速铁路桥梁的桥面宽度为13.1M。桥梁高度又比较高，因此，京沪高速铁路桥梁是比较重的，目前设计的桥梁重量是：24M双线箱梁重约570吨；32M双线箱梁重约800吨。
特别提醒注意的是：
1）这些梁重有可能变化，若采用架桥机施工，架桥机能力应有一定的富裕。
2）梁重误差不超过5%。
3）京沪高速的32m梁高将为3m，重为820t，加上5%的误差，梁重应按870t考虑。
4）梁的外形尺寸L=32.6m，支座中心距31.1m。
5）箱梁进人维修：从空心墩处进入或从桥台梁端处进入。
6）京沪高速铁路桥无护轮轨。
4、 四多，就是桥梁多。
京沪高速铁路全线约1300公里，桥梁500多公里，占全线40%以上。
1）随着地价的不断升高，桥梁将越来越多。
2）城市减少拆迁，利于环保，桥梁将越来越多。
3）地基处理造价与桥梁的造价相近，同时考虑地基处理工期较长，桥梁将增多。
4）京沪铁路最长桥梁约40km，桥长10km以上的很多。
二、京沪高速铁路桥梁设计
在设计方面京沪高速铁路桥梁与普通铁路桥梁有许多不同之处，主要有：
1、 设计荷载不同
普通铁路桥梁设计荷载采用中-活载，大家对这些都很清楚，京沪高速铁路桥梁设计荷载采用ZK（中国客运专线）活载，活载图式见图1、图2。

京沪高速铁路桥梁设计采用ZK活载的理由有两个：一是在活载图式上向国际通用图式—UIC标准活载图式靠拢；二是在活载强度上要适应我国京沪高速铁路运营列车活载的具体情况。经过课题研究，我国京沪高速铁路桥梁设计荷载采用ZK标准活载。
2、 桥面布置不同
京沪高速铁路的桥上轨道结构形式有两种：一是有渣轨道；二是无渣轨道，图3是《京沪高速铁路设计暂行规定》中给出的有渣轨道桥面布置图，无渣轨道桥面与此类似。图4是目前设计的24M、32M连续箱梁的轮廓图。

注：在曲线地段，挡碴墙的高度不小于外轨顶标高约1.0m，在梁上预埋钢筋，
箱梁架设后立模现浇，梁的有效高度=梁高+挡碴墙高，不小于3.5m，应按此高度考虑架桥机。

3、设计要求不同—动态设计
高速铁路桥梁设计，要进行车—线—桥耦合动力响应计算，使之满足规定的动力设计指标，即所说的桥梁动态设计，这是高速铁路桥梁与普通铁路桥梁在设计上的一个主要不同。高速铁路桥梁动态设计要满足的动态指标包括：
脱轨系数：Q/P≤0.8
轮对竖向减载系数：△P/P≤0.6
轮轨横向水平力：Q≤80KN
车体竖向振动加速度：≤0.13g (半幅)
车体横向振动加速度：≤0.10g (半幅)
斯佩林舒适度指标：≤2.5 优
2.5～2.75 良
2.75～3.0 合格
混凝土桥梁的横向振幅(半峰值):A=L/16.5(MM)其中L为桥梁跨度，单位为M。
桥梁设计还要满足表5所示的竖向自振频率要求。

表5 常用简直梁竖向自振频率限值

三、京沪高速铁路桥梁的施工
制定桥梁施工计划，首先要清楚京沪高速铁路桥梁的类型，从前一阶段的设计情况来看，京沪高速铁路桥梁的类型统计大体上如表6。

表6 京沪高速铁路桥梁概况

从上表可以看出：特殊结构的大跨度桥梁很少，尤其是跨度在120M以上的桥梁很少，绝大多数是常用跨度的桥梁。在这部分桥梁中，跨度主要集中在24M、32M和40M，结构型式有两种：简直梁和连续梁，所占比例大体相当。代表性的简直梁是24M、32M双线整孔箱梁； 代表性的连续梁是2×24M、3×24M、4×24M、5×24M、2×32M、3×32M、4×32M、2×40M等。在考
虑梁施工方法是只要针对这两种结构形式。
1、简直梁的施工方法，主要是架桥机的方法。值得注意的是，研制架桥机时，要充分考虑京沪高速铁路桥梁的特点。
2、连续梁的施工方法，主要是桥位制梁的方法。有满布脚手法、移动模架法和移动支架法（节段拼装，干接）。

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