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铁路客运专线主要桥涵主要技术标准与施工关键技术
第一部分新建客运专线常用跨度桥梁概况
一、前言
我国现阶段时速350公里客运专线和时速250公里客货混运铁路常用桥梁结构型式包括:整孔简支箱梁、多片式整体T梁、预应力混凝土连续梁、双线结合梁,高架车站及道岔桥采用的部分刚架。
从统计结果看,大量使用的为跨度32米简支箱梁,其次为跨24米简支箱梁。
国家已批的九条客运专线上,跨度32米双线简支箱梁总计有25781孔,双线结合梁1350孔,单线箱梁296孔,跨度24米简支箱梁1892孔,合计29319孔。
1、桥梁是客运专线土建工程中重要组成部分,比例大、高架桥、长桥多高速铁路与普通铁路的桥梁相比所占比例比较大
2、桥梁的主要功能是为高速列车提供高平顺、稳定的桥上线路
3 桥上线路与路基上、隧道中的线路不同,由于桥梁结构在列车活载通过时产生变形和振动,并在风力、温度变化、日照、制动混凝土徐变等因素作用下产生各种变形,桥上线路平顺性也随之发生变化。因此,每座桥梁都是对线路平顺的干扰点,尤其是大跨度桥梁。
为了保证高速列车的行车安全和乘坐舒适,高速铁路桥梁除了具备一般桥梁的功能外,首先要为列车高速通过提供高平顺、稳定的桥上线路。
1)客运专线桥梁可分为高架桥、谷架桥和跨越河流的一般桥梁。以预应力混凝土桥梁为主
a 高架桥以桥代路的桥梁结构。桥墩范围(3 ~ 8m),跨度较小(≤40m),桥下基本无水,伸展很长,常达10余公里
b 谷架桥跨越山谷、丘陵。其特点高墩、跨度较大
2) 预应力混凝土桥梁的优点: 刚度大、噪音小、温度变化引起结构变形对线路影响少、养护工作量小、造价低。
3、全面采用无碴轨道是客运专线发展趋势,桥上无碴轨道对桥梁的变形控制提出更为严格的要求(如台湾高速铁路全长345km,除3km为有碴轨道外全部为无碴轨道)
1)无碴轨道的优点
a弹性均匀、轨道稳定、乘坐舒适度进一步改善
b养护维修工作量减少
c线路平、纵断面参数限制放宽,曲线半径减小,坡度增大
d无碴轨道基本类型
e轨道板工厂预制( 日本板式轨道、德国博格型无碴轨道)
f现场就地灌筑(德国雷达型无碴轨道、长枕埋入式、双块式)
2) 无碴轨道铺设后的调整量十分有限(扣件可调整量为2cm),因此对桥梁的变形控制更为严格
4、客运专线和普通铁路是两个时代的产物。客运专线推动了现代铁路技术的发展,采用设计、施工新理念。
客运专线桥梁设计突出人性化,通过满足适用、舒适、耐久、环保、便于养护维修等方面的要求体现经济性。桥梁施工要求精细化、工业化。
第二部分客运专线桥梁技术标准
一、客运专线桥梁特点
1、特点
结构动力效应大
桥上无缝线路与桥梁共同作用
满足乘坐舒适度
100年使用寿命
维修养护时间少
二、客运专线桥梁特点
1、结构动力效应大
桥梁在列车通过时的受力要比列车静置时大,其比值(1+μ) 称为动力系数(冲击系数)。产生动力效应的主要因素:
1)移动荷载列的速度效应, 客运专线速度效应大于普通铁路,桥梁的动力效应相应较大
2)轨道不平顺造成车辆晃动
2、桥上无缝线路与桥梁共同作用
客运专线桥梁必须考虑梁轨共同作用。尽量减小桥梁的位移与变形,以限制桥上钢轨的附加应力,保证桥上无缝线路的稳定和行车安全、满足乘坐舒适度。
3 修建客运专线要求一次铺设跨区间无缝线路,以保证轨道的平顺和稳定。桥上无缝线路可看作为不能移动的线上结构,而桥梁在列车荷载、列车制动作用下和温度变化时要产生位移。当梁、轨体系产生相对位移时,桥上钢轨会产生附加应力。如果附加应力过大,会造成线路丧失稳定。
4 与普通铁路不同,客运专线必须保证高速运行的列车有很好的旅客乘坐舒适度,它取决于车体的垂直振动加速度
列车通过桥梁时,影响乘坐舒适度的主要因素是桥梁的竖向刚度,对此客运专线桥梁首次提出在预定作用和预定的维修和使用条件下要使主要承力结构要有100年使用年限的耐久性要求设计者应据此进行耐久性设计
5 维修养护时间少
1) 客运专线采用全封闭行车模式
2) 行车密度大
3) 桥梁比例大、数量多
三、客运专线对桥梁设计要求
根据以上特点,桥梁设计应满足以下要求:
1) 桥梁应有足够的竖向、横向、纵向和抗扭刚度,使结构的各种变形很小
2) 避免结构出现共振和过大振动
3) 结构符合耐久性要求并便于检查
4) 常用跨度桥梁力求标准化并简化规格、品种
5) 长桥应尽量避免设置钢轨伸缩调节器
6) 桥梁应与环境相协调(美观、降噪、减振)
四、设计原则
1、设计活载图式
1) 设计活载图式的大小直接影响桥梁的承载能力和建造费用,