高铁桥梁

2010-07-02 11:19:07 来源:中华铁道网

铁路桥是为让线路跨越河流、低地、深谷、公路或另一条铁路线而修建的建筑物。就高速铁路桥梁而言,可分为高架桥、谷架桥和跨越河流的一般桥梁。其中,高架桥用以穿越既有交通路网、人口稠密...

铁路桥是为让线路跨越河流、低地、深谷、公路或另一条铁路线而修建的建筑物。就高速铁路桥梁而言,可分为高架桥、谷架桥和跨越河流的一般桥梁。其中,高架桥用以穿越既有交通路网、人口稠密地区及地质不良地段,通常墩身不高,跨度较小,桥梁往往长达十余公里;谷架桥用以跨越山谷,跨度较大,墩身较高。

由于高速铁路的运营密度及对舒适性、安全性的要求均高于普通线路,因此高速列车对桥梁结构的动力作用也就更大。在这个前提下,高速铁路桥梁在设计、施工中形成了自己的特色。

高铁桥梁有特点

桥梁比例大,高架长桥多。高速铁路设计参数限制严格,曲线半径大、坡度小,并需要全封闭行车,因而桥梁建筑物大大多于普通铁路,高架长桥的数量也很多。日本近2000公里的高速铁路中,桥梁占线路总长的47%,我国京沪高速铁路桥梁占线路总长的86.5%,武广客运专线桥梁占线路总长的 42.14%。

以中小跨度为主。由于高速铁路对线路、桥梁、隧道等土建工程的刚度要求严格,因此,高速铁路桥梁跨度以中小跨度为主。以京沪高速铁路上的桥梁为例,绝大多数为中小跨度,常用桥式为等跨布置的双线整孔简支梁,跨度有24米、32米、40米几种,以32米梁居多,其中20米以下跨度的桥梁由4至5片 T梁组成。

刚度较大,整体性好。高速铁路桥梁必须具有足够大的刚度和良好的整体性,以防止桥梁出现较大挠度和振幅。同时,必须限制桥梁的预应力徐变上拱和不均匀温差引起的结构变形,以保证轨道的高平顺行。一般来说,高速铁路桥梁设计主要由刚度控制,强度基本上不控制其设计。尽管高速铁路活载小于普通铁路,但实际应用的高速铁路桥梁在梁高、梁重上均超过普通铁路。

纵向刚度大。高速铁路要求依次铺设跨区间无缝线路,而桥上无缝线路钢轨的受力状态不同于路基,结构的温度变化、列车制动、桥梁挠曲会使桥梁在纵向产生一定位移,引起桥上钢轨产生附加应力。过大的附加应力会造成桥上无缝线路失稳,影响行车安全。因此,墩台基础要有足够的纵向刚度,以尽量减少钢轨附加应力和梁轨间的相对位移。

结构便于检查维修。高速铁路的中断行车会造成很大的经济损失和社会影响,因此高速铁路桥梁一方面要尽量减少维修,另一方面要便于日常检查和维修。一些国家在设计高速铁路桥梁时,将改善结构物的耐久性作为主要设计原则,统一考虑合理的结构布局和结构细节,规定高速铁路桥梁在结构耐久性方面以50 年不需维修为设计基准期,在日常检查、养护前提下,期待能达到100年的耐用期。

高铁桥梁重细节

建筑材料。世界范围内的高速铁路90%以上的桥梁都选用混凝土结构,桥梁主体结构和附属设施的材料除满足相关规范要求外,对组成混凝土原材料的选择、外加剂的成分、后张法预应力的管道压浆材料都有具体规定,旨在保证结构耐久。为减弱桥梁振动和减少噪声,以钢筋混凝土、预应力混凝土和部分预应力混凝土、型钢混凝土桥为宜。钢筋混凝土及部分预应力混凝土梁应比一般铁路桥梁更严格控制裂缝宽度,在不得已的情况下使用钢桥时,最好采用外包混凝土梁,桥面采用正交异性板桥面构造。在梁高、施工等受限的地方,可考虑组合梁方案。

结构体系。根据高速铁路对桥梁动力性能的要求和我国铁路桥梁建设的经验,结合桥梁工程造价和施工运营条件,一般都选用简支梁、连续梁、组合梁、刚架及拱等刚度大的桥型,跨度一般不超过100米。小跨度刚架桥的截面形式以现浇板梁为宜;简支梁与连续梁桥的截面以单箱单室箱梁为宜;钢桁架桥的桥面系以采用正交异性板为宜;组合梁桥也以箱形截面为宜。中小跨度桥梁中,在地形、地质及桥位适合的地方,可采用拱桥、连续钢构、斜拉桥等桥式,一般采用下承式结构为宜。40米以上的中等跨度桥梁基本可采用箱形截面预应力混凝土连续梁形式,40米以下的小跨度桥梁则主要采用预应力混凝土或部分预应力混凝土简支梁。

结构形式。就桥面而言,其布置是否合理将直接影响桥梁的耐久性和运营期间的维修作业。我国高速铁路桥梁采用双线整体桥面,设置了防排水体系、防护墙、电缆槽、接触网支柱、检查通道人行道板、栏杆或声屏障,可以有效防止列车颠覆、便于线路养护等。

就上部结构而言,在双线并列的情况下,梁部结构可采用两单线桥的分离结构,也可采用双线整体式结构。对于中等跨度混凝土连续梁结构,以采用双线整体结构较为合理;对于小跨度桥,则需要从制造、运输、假设、运营、养护及动力性能等方面进行考虑。

就下部结构而言,中小跨度桥梁宜采用轻型墩台,特别是对于多跨联孔的高架桥。除高地震区外,宜优先采用轻型的耳墙式桥台,轻型桥墩优先采用双柱式墩。基础形式的选择主要取决于桥址处的水文地质情况,除深水河流外,一般用明挖扩大基础和桩基础。

此外,高速铁路桥梁对支座的要求也很严格,除了减振性能外,主要在于更严格的横向位移限制。

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