高速铁路连续梁桥特点

1高速铁路桥梁的特点[1、2]

桥梁是高速铁路土建工程的重要组成部分，与普通铁路桥梁相比，在数量、设计理念及方法、耐久性要求、养护维修等诸多方面都存在较大差异。纵观世界各国高速铁路桥梁的现状，其特点可归纳为以下几个方面。

1.1桥梁比例大、长桥多

高速铁路对线路的平纵断面和坡度要求很高，对于时速300km无渣线路，一般地区线路的最小曲线半径R≥4500m、最小竖曲线半径Rsh≥25000m，并要求两座桥梁间的最小距离不宜小于150m；同时考虑铁路限界、节约土地等因素，因此高速铁路中桥梁比例较普通铁路有很大提高。

1.2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

随着运行速度的提高，为确保列车的运营安全和乘坐舒适，对线路的平顺性、稳定性要求很高，因此高速铁路桥梁应有足够的抗弯和抗扭刚度，桥梁墩台应有足够的纵横向刚度，以保证桥上无缝线路的稳定，桥梁上部结构的长期变形及下部结构的沉降应满足轨道调整的要求等。限制纵向力作用下结构产生的位移，避免桥上无缝线路出现过大的附加力。

1.3高架桥为主,通常采用预应力混凝土结构

高速铁路桥梁可分为高架桥、谷架桥和特殊结构桥梁。一般均选择刚度大的结构，如简支梁、连续梁、刚架、拱结构等，截面型式多为双线整孔箱形截面；较小跨度也可采用多片T梁及板梁等，并以预应力混凝土梁为主；钢一混结合梁及小跨度钢筋混凝土结构也常有使用。为保证桥上线路平顺性要求,各国在选用大跨度桥梁时均十分慎重。

大跨度与特殊结构：为保证列车的安全和乘坐舒适，对大跨度桥梁的竖向刚度提出了严格的限制，规定在设计活载作用下钢桥、钢斜拉桥、混凝土桥的挠跨比不得大于L/800、L/650和L/1000。且对桥梁的整体性要求较高，采用钢桁架梁结构形式，提高了结构的整体刚度。

1.4大跨高敦桥

对于大跨、高墩结构如何适应高速运行的要求，世界各国尚未有适当的标准，为了使结构设计既经济又能满足结构动力和旅客舒适度要求，主要借鉴我国铁路高墩桥梁的建设经验和理论研究。

将结构振动和列车响应分析引入设计标准中，提出了高墩变形、变位和自振频率限值的暂行规定，同时建立轨道结构与桥梁共同作用力学计算模型，分析桥上无缝线路的纵向力和轨道的强度和稳定性。

2我国高速铁路桥梁主要设计标准[2-6]

2.1设计活载

我国客运专线考虑只运行客车及轻型货车，设计荷载采用0.8UIC，客运共线铁路及普通铁路仍然沿用中-活载。

2.2动力系数——列车走行时对桥梁产生的动力响应

高速铁路桥梁结构考虑列车活载动力作用时，应将静活载所产生的竖向效应（弯矩和剪力）乘以动力系数，对于大跨度桥梁梁体基频较低，但动力系数随着跨度增大而减小，而且大跨度桥梁荷载裕量很大，因此，当跨度大于100m时，动力系数采用1。

2.3横向摇摆力

横向摇摆力是取100KN，作为一个集中荷载取最不利位置，以水平方向垂直线路中线作用于轨顶。对大跨度桥梁来说，除保留采用100kN水平集中力检算小跨度构件外，还应加用1.5kN/m的均布荷载加载进行计算，加载长度不超过列车长度。

2.4其他与普速铁路相比应考虑的荷载

当长度大于15m时，桥梁应考虑列车脱轨荷载。高速铁路一般不设护轮轨，按规范中两种脱轨荷载的情况计算列车脱轨荷载的影响。高速列车行驶时引起的气动压力和气动吸力对桥梁和车站的构筑物会产生影响，设计时应按规范规定分别计算水平和垂直两个方向的气动力。

2.5结构的变形控制

为了保证列车高速运行时桥上轨道的平顺，各国均制定了桥梁的各种变形限值，其大小大致相当；我国规范相应的规定与欧盟标准一致

中国高速铁路大多采用了无砟轨道系统，需要控制的变形有结构受力的弹性变形、混凝土收缩徐变变形、桥墩基础的沉降变形、风吹日照温度变形等随着运行速度的提高，列车对桥梁动力作用的速度效应及轨道不平顺的长波影响会不断增加，列车对桥梁的动力效应较普通铁路明显增加。国内外的研究分析结果表明，安全性与舒适性指标主要取决于车辆的竖、横向加速度，而其主要影响因素为结构的竖、横向刚度。为保证桥梁的横向刚度，跨度160~300m的梁式桥宽度为L/12-L/18；对于不能满足要求的大跨度斜拉桥等结构，通过车桥动力分析确定。

为确保列车的运行安全和乘坐舒适,各种结构在设计时分别进行了车桥动力仿真分析，对于大跨度特殊结构（如武汉天兴洲大桥、南京大胜关大桥），还进行风-列车-桥梁振动、地震-列车-桥梁振动分析。国内外的研究分析结果表明，安全性与舒适性指标主要取决于车辆的竖、横向加速度，而其主要影响因素为结构的竖、横向刚度。

2.6常用跨度桥梁墩台

高速铁路桥墩在选型时遵循以下原则:满足高速铁路各种功能要求；注重景观设计、适应环境等外界因素；施工方法简便、易于施工质量控制；易于养护维修、便于运输管理。新建客运专线和高速铁路主要采用的桥墩型式包括:圆端形板式墩、双矩形柱墩、双圆形柱墩、单圆形柱墩、圆端形空心墩、顶帽斜置圆端形墩等。为便于养护维修，墩帽顶中心预留宽1.5m、高0.5m的凹槽通道；同时适当加高了支承垫石的高度，预留千斤顶顶梁、更换支座的条件。在满足使用功能方面，对桥墩的最小纵向刚度进行限制，满足长钢轨纵向力的要求；限制桥墩的横向位移，保证轨道的横向平顺。

设计中，墩身纵向刚度先按规范要求的墩顶位移5 L控制，再进行桥上钢

轨强度及稳定性分析，并将计算得到的轨道纵向力检算桥墩受力和位移要求。墩身横向刚度需满足规范要求的横向折角及梁体的横向水平挠度L/4 000 要求；刚构-连续组合梁的横向一阶自振频率也作为设计的动力特性控制指标，根据已建成高墩桥的经验采用横向一阶自振周期T<1.6 s 以内。

2.7高速铁路桥梁的桥面布置

桥面宽度

高速铁路桥梁的桥面宽度较普速铁路桥宽，以适应高速行车要求，并便于检查和养护。为了检查人员安全，人行道内侧距车辆壁应≥1. 2m（风压带宽度）。同时人行道直接布置在主梁翼缘上而不采用在主梁外侧加托架的方案。人行道宽为1. 0m。故桥面宽B不小于按下式计算的值:

B≥线间距+车辆宽+2×（风压带宽+人行道宽）

2.8高速铁路桥梁的刚度要求

为了使高速铁路桥梁具有高平顺性，以保证列车运行的安全性和旅客乘坐的舒适性，对桥梁竖向和横向刚度比普速铁路有更高的要求，对于大跨度桥梁，其可能成为控制设计的标准，因而对桥梁经济性产生影响。

横向刚度的限值：在列车横向摇摆力离心力风力和温度的共同作用下，梁体的水平挠度应小于或等于计算跨度的1/4000。桥梁结构横向水平变形引起梁端水平折角应不大于1. 0%。

2.9高速铁路桥梁施工特点

高速铁路桥梁投资较多，技术标准要求也高，因此，对高速铁路大跨度连续梁桥施工控制而言，有其自身的特点：

（1）高速铁路行车速度较高，大跨度连续桥的梁端伸缩量和转角相对较大，容易造成轨道不平顺，从而引起振动。另外，高速铁路对舒适度的控制相对严格，高速铁路连续梁桥的构造必须保证轨道具有持久和稳定的高平顺。因此，高速铁路大跨度桥梁对桥梁平顺性提出了更高的要求，变形控制更为严格。

高速铁路高平顺性首要要求为线路平纵断面的变化尽可能平缓。主要可取措施有：大幅度提高线路平面最小曲线半径，优先选用推荐曲线半径，采用平缓过渡的缓和曲线、增大夹直线和圆曲线的最小长度、增大竖曲线的半径以及延长最小坡段长度等。

（2）高速铁路基本采用无碴轨道，仅靠整体式道床的调整，轨道的纵向线形调整幅度十分有限，从而对合拢精度提出了更高的要求。

当桥面铺设无碴轨道时，为保证轨道的平顺高速铁路桥梁还应严格限制预应力混凝土桥梁徐变上拱以及不均匀温差引起的结构变形。另外还要求桥梁墩台有足够大的纵向刚度，用以限制桥上铺设无缝线路后结构物变形，从而保证线路的平顺。

（3）高速铁路大跨度连续梁桥梁体往往较大，且施工工期一般较紧，施工难度较大。

（4）高速铁路行车密度高，运输量大，资金投入多，桥梁设计服役时间长，对桥梁结构的耐久性提出了更到的要求，因此对裂缝控制更为严格。

参考文献

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[2]龚家逵.浅谈高速铁路桥梁设计特点.西部探矿工程，2005

[3]秦顺全.高速铁路大跨度桥梁.铁道工程学报.2008

[4]郭丰哲.铁路大跨度预应力混凝土连续梁桥设计.工程结构

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