新建铁路桥上无缝线路设计暂行规定

新新 建建 铁铁 路路 桥桥 上上 无无 缝缝 线线 路路 设设计计 暂暂 行行 规规 定定 2003 年年 6 月月 北北 京京 1 中 华 人 民 共 和 国 铁 道部 铁建设函 2003 205 号 关于印发 新建铁路桥上 无缝线路设计暂行规定 的通知 各铁路局 各设计院 青藏 高速铁路公司 现印发 新建铁路桥上无缝线路设计暂行规定 自印发之日起实 行 各单位在执行过程中 结合工程实践 认真总结经验 积累资料 如发现需要修改和补充之处 请将意见及有关资料反馈部建设管理司 本暂行规定由铁道部建设管理司负责解释 由主编单位 铁道科学 研究院 另行印发单行本 中华人民共和国铁道部 章 二 三年六月十六日 2 此页无正文 主题词 基本建设 标准 通知 抄送 工程 建筑总公司 铁路工程技术标准所 铁路工程定额所 经规院 铁科院 地方铁路协会 部工程 建设开发中心 部 内政法 计划 财务 科技 安监司 运输局 铁道部办公厅 2003 年 6 月 18 日印发 3 前 言 本暂行规定根据铁道部科技研究开发计划项目 合同 99G18 号 以及工程 建设规范科研项目 建技科 2001 1 的要求 在总结我国铁路桥上无缝线路的 研究成果和现场实践 并参照国外相关研究成果的基础上编制而成 本暂行规定包括五章正文及二个附录 第一章 总则 第二章 术语 第 三章 纵向力计算 第四章 纵向力组合及墩台检算 第五章 桥上无缝线路 结构设计 附录 A 无缝线路固定区单股钢轨作用在桥梁的伸缩力 挠曲力 附录 B 伸缩力 挠曲力计算方法 主编单位 铁道科学研究院 参加单位 西南交通大学 铁道第三勘察设计院 铁道第四勘察设计院 中南大学 4 主要编写人员 马战国 李成辉 王召祜 高慧安 陈秀方 杨梦蛟 王 红 周进雄 黄 卫 殷宁骏 胡仁伟 吴小萍 赵陆青 张 军 陈治安 张 莉 苗永青 马胜双 刘增杰 宋毓澜 冯淑卿 毕玉琢 5 目 录 1 总则 1 2 术语 2 3 纵向力计算 4 3 1 基本参数 4 3 2 伸缩力 6 3 3 挠曲力 6 3 4 断轨力 7 4 纵向力组合及墩台检算 8 5 桥上无缝线路结构设计 10 5 1 单元轨节布置 10 5 2 钢轨伸缩调节器设置 10 5 3 允许温升计算 10 5 4 允许温降计算 11 5 5 设计锁定轨温计算 11 附录 A 无缝线路固定区单股钢轨作用在桥梁的伸缩力 挠曲力 13 附录 B 伸缩力 挠曲力计算方法 15 6 1 总 则 1 0 1 为统一新建铁路桥上无缝线路的设计技术标准 特制定本暂行规定 1 0 2 本暂行规定适用于新建标准轨距铁路桥上铺设或预留无缝线路的设计 1 0 3 铺设或预留无缝线路的新建铁路桥梁设计应考虑无缝线路纵向力的作用 桥梁纵向水平线刚度不得小于刚度限值 1 0 4 对于需设置钢轨伸缩调节器的桥梁 应合理的确定钢轨伸缩调节器的设 置位置及伸缩区长度 1 0 5 桥上无缝线路设计锁定轨温的上 下限宜与桥梁两端路基无缝线路的设 计锁定轨温上 下限一致 1 0 6 新建铁路铺设或预留无缝线路的桥梁墩台设计除应符合本规定外 尚应 符合 铁路桥涵设计规范 TB10002 1 5 99 及国家现行强制性标准的有关规 定 1 2 术 语 2 0 1 最高轨温 最高轨温等于当地有记载以来的极端最高气温加 20 2 0 2 最低轨温 最低轨温等于当地有记载以来的极端最低气温 2 0 3 最大轨温变化幅度 最大轨温变化幅度等于最高轨温与最低轨温间的差值 2 0 4 线路纵向阻力 道床或扣件抵抗钢轨纵向移动的阻力 取扣件阻力或道床阻力的较小值 2 0 5 梁温度差 桥上无缝线路伸缩力计算时所采用的梁最大日温差 2 0 6 伸缩力 因温度变化 桥梁与长钢轨纵向相对位移而产生的纵向力 2 0 7 挠曲力 在列车荷载作用下 桥梁挠曲引起桥梁与长钢轨纵向相对位移而产生的纵 向力 2 0 8 断轨力 因长钢轨折断 引起桥梁与长钢轨纵向相对位移而产生的纵向力 2 0 9 无缝线路纵向力 指伸缩力 挠曲力 断轨力的总称 2 0 10 墩 台顶纵向水平线刚度 使桥梁墩 台支承垫石顶产生单位纵向水平位移时所需的纵向作用力 即 2 0 10 i H K 式中 i p h H 作用在墩 台支承垫石顶的纵向水平力 kN 2 p 在 H 作用下 由于墩 台身弯曲引起的墩 台支承垫石顶纵向水平 位移 cm 在 H 作用下 由于基础倾斜引起的墩 台支承垫石顶纵向水平位移 cm h 在 H 作用下 由于基础平移引起的墩 台支承垫石顶纵向水平位移 cm 2 0 11 温度跨度 温度跨度指桥墩相邻两联梁 含简支梁 固定支座间的距离 或与桥台毗 邻的桥墩固定支座至桥台挡碴墙间的距离 3 3 纵向力计算 3 1 基本参数 3 1 1 梁温度差取值应符合以下规定 有碴轨道混凝土梁 15 无碴轨道混凝土梁 20 钢 梁 25 3 1 2 有碴轨道线路 每轨 纵向阻力取值应符合以下规定 1 桥上无缝线路采用与桥梁两端路基无缝线路一致的轨道结构 计算伸缩力 纵向阻力取 70N cm 计算挠曲力 轨面无载时 纵向阻力取 70N cm 轨面有载时 机车下纵向 阻力取 110N cm 车辆下纵向阻力取 70N cm 计算断轨力 纵向阻力取 110N cm 2 桥上无缝线路采用与桥梁两端路基无缝线路不同的轨道结构 且扣件 的扣压力以及摩擦系数低于路基无缝线路时 线路纵向阻力 Q 值应按下式计算 Q 2 P N cm 3 1 2 式中 线路纵向阻力系数 计算伸缩力 取 0 65 计算挠曲力 轨面无载时 取 0 65 轨面有载时 机车下阻力系 数 取 1 0 车辆下阻力系数 取 0 65 计算断轨力 取 1 0 P 单个扣件的扣压力 N 钢轨与轨下胶垫的综合摩擦系数 轨下胶垫为橡胶垫板时 取 0 8 轨下胶垫为不锈钢复合胶垫或钢轨与铁垫板直接接触时 取 0 5 轨枕间距 cm 3 1 3 无碴轨道线路 每轨 纵向阻力计算应符合以下规定 4 1 钢梁桥上采用 k 型分开式扣件 扣件布置形式为 1 紧 n 松 1 紧 螺母扭力矩为 80 120N m 线路纵向阻力 Q 值应按下式计算 Q P1 nP2 n 1 N cm 3 1 3 1 式中 线路纵向阻力系数 计算伸缩力 取 0 75 计算挠曲力 轨面无载时 取 0 75 轨面有载时 机车阻力系数 取 1 15 车辆下阻力系数 取 0 75 计算断轨力 取 1 0 P1 扣紧轨底的 k 型扣件节点阻力 取 7500kN P2 不扣紧轨底的 k 型扣件节点阻力 取 500kN 轨枕间距 cm 2 混凝土桥梁无碴轨道 线路纵向阻力 Q 值应按下式计算 Q 2 P N cm 3 1 3 2 式中 线路纵向阻力系数 计算伸缩力 取 0 75 计算挠曲力 轨面无载时 取 0 75 轨面有载时 机车下阻力系 数 取 1 15 车辆下阻力系数 取 0 75 计算断轨力 取 1 0 P 单个扣件的扣压力 N 钢轨与轨下胶垫的综合摩擦系数 轨下胶垫为橡胶垫板时 取 0 8 轨下胶垫为不锈钢复合胶垫或钢轨与铁垫板直接接触时 取 0 5 轨枕间距 cm 5 3 2 伸 缩 力 3 2 1 伸缩力分桥台伸缩力和桥墩伸缩力 3 2 2 桥梁位于无缝线路固定区时 伸缩力应按本暂行规定附录 B 计算方法计 算 3 2 3 等跨混凝土简支梁桥位于无缝线路固定区 且相邻桥墩纵向水平线刚度 差小于较小墩的 50 时 伸缩力按本暂行规定附录 A 之表 3 取值 不等跨度桥 梁伸缩力按大跨度取值 3 2 4 简支梁位于无缝线路伸缩区时 伸缩力 T1按下式计算 T1 Q L N 3 2 4 式中 Q 伸缩区线路纵向阻力 N cm L 简支梁的跨度 cm 当 L 大于无缝线路伸缩区长度时 L 取伸缩区 长度 3 2 5 在连续梁的一端设置钢轨伸缩调节器时 伸缩力按下式计算 T1 Q L N 3 2 5 式中 Q 伸缩区线路纵向阻力 N cm L 连续梁的联长 cm 当 L 大于无缝线路伸缩区长度时 L 取伸缩区 长度 3 2 6 在连续梁的中部或两端设置钢轨伸缩调节器时 无缝线路作用在连续梁 桥墩的伸缩力可不计 3 3 挠 曲 力 3 3 1 挠曲力分车前墩台挠曲力和车下墩台挠曲力 挠曲力应按本暂行规定附 录 B 计算方法计算 3 3 2 挠曲力计算 简支梁应在相邻两孔梁上布置荷载计算 见图 1 连续梁 应在边跨 1 跨 或固定支座至梁端的多跨梁上布置荷载计算 并取计算的较大 值 6 图 1 计算挠曲力时荷载示意图 3 3 3 等跨混凝土简支 T 型或箱型梁桥位于无缝线路固定区 相邻桥墩纵向水 平线刚度差小于较小墩的 50 荷载采用中 活载时 其挠曲力按本暂行规定 附录 A 之表 4 取值 荷载采用 ZK 标准活载时 其挠曲力按本暂行规定附录 A 之表 5 取值 3 4 断 轨 力 3 4 1 断轨力计算应按桥上无缝线路在设计锁定轨温上限锁定 并在最低轨温 单股钢轨在梁上最不利位置时折断的条件计算 3 4 2 桥梁位于无缝线路固定区时 断轨力 T3按下式计算 T3 Q L N 3 4 2 式中 Q 线路纵向阻力 N cm L 简支梁跨度或连续梁的联长 cm 连续梁桥上未设置钢轨伸缩调节 器时 L 为连续梁的联长 当 L 大于无缝线路断轨时钢轨伸缩区的 长度时 L 取断轨时钢轨伸缩区的长度 3 4 3 在连续梁的跨中设置钢轨伸缩调节器时 断轨力按下式计算 T3 Q L 2 N 3 4 3 式中 Q 线路纵向阻力 N cm L 连续梁的联长 cm 当 L 2 大于无缝线路断轨时钢轨伸缩区的长度 时 L 2 取断轨时钢轨伸缩区的长度 7 4 纵向力组合及墩台检算 4 0 1 铺设无缝线路的墩台除按桥梁设计有关规定进行检算外 应增加纵向力 组合作用下的检算 4 0 2 桥上无缝线路纵向力组合原则 1 同一股钢轨的伸缩力 挠曲力 断轨力相互独立 不作叠加 2 伸缩力 挠曲力 断轨力不与同线的离心力 牵引力或制动力等组合 3 伸缩力 挠曲力按主力考虑 断轨力按特殊荷载考虑 4 0 3 桥梁墩台设计荷载除按 铁路桥涵设计规范 TB10002 1 5 99 规定组 合外 增加的纵向力各种组合应符合表 1 的规定 表 1 纵 向 力 组 合 墩台类型序号荷 载 分 类纵 向 力 组 合 1主力无车 恒载 两股钢轨伸缩力 恒载 两股钢轨挠曲力 与 比较取大值单线墩台 2 主力 特殊荷载 无车 恒载 一股钢轨伸缩力 另一股钢轨断轨力 1 主力双线 无车 恒载 四股钢轨伸缩力 恒载 四股钢轨挠曲力 与 比较取大值 2 主力 纵向附加力 一线有车 一线无车 恒载 一线活载 一线列车制动力或牵引力 另一线 两股钢轨伸缩力或挠曲力较大值 其它纵向附加力 3 主力 特殊荷载 双线无车 恒载 一线一股钢轨断轨力 另一股钢轨伸缩力 另 一线两股钢轨伸缩力或挠曲力较大值 双线墩台 4 主力 特殊荷载 一线无车 一线有车 恒载 一线一股钢轨断轨力 另一股钢轨伸缩力 另 一线活载 4 0 4 检算墩台时伸缩力 挠曲力 断轨力作用点为墩台支座铰中心 检算支 座时伸缩力 挠曲力 断轨力作用点为支座顶中心 台顶断轨力作用点为台顶 断轨力可在全联范围内的墩台上分配 4 0 5 简支梁桥墩顶纵向水平线刚度应不小于表 2 的规定 4 0 6 简支梁桥台顶纵向水平线刚度不宜小于 3000kN cm 双线 8 表 2 简支梁桥墩顶纵向水平线刚度限值 跨度 m 12 162024324048 桥墩顶线刚度 kN cm 双线 1202002403004007001000 注 单线墩台顶的最小水平线刚度限值按表中规定值的二分之一计 9 5 桥上无缝线路结构设计 5 1 单元轨节布置 5 1 1 桥上无缝线路由一个或若干个单元轨节组成 并应与桥梁两端路基无缝 线路焊联 使其成为跨区间无缝线路的一部分 5 1 2 在连续梁的两端设置钢轨伸缩调节器时 单元轨节宜按联分段 在连续 梁的跨中或一端设置钢轨伸缩调节器时 单元轨节的长度可根据线路条件等因 素确定 5 2 钢轨伸缩调节器设置 5 2 1 钢轨伸缩调节器的设置位置与数量应根据桥梁墩台及线路设计情况合理 确定 5 2 2 温度跨度大于 100m 的钢梁 应在活动支座梁端设置一组钢轨伸缩调节器 5 2 3 温度跨度大于 120m 的混凝土连续梁 应设置一组或多组钢轨伸缩调节器 多联连续梁时可考虑共用钢轨伸缩调节器 5 2 4 钢轨伸缩调节器不应设置在 R 1500m 的曲线上 也不宜设置在竖曲线 上 5 2 5 大跨度钢桁连续梁的两端设置钢轨伸缩调节器时 桥面系未设置活动纵 梁时 K 型扣件全部扣紧轨底 桥面系设置活动纵梁时 K 型扣件扣紧轨底的 长度宜为全联长度的 1 3 5 3 允许温升计算 5 3 1 桥上无缝线路允许温升应根据线路稳定性计算确定 5 3 2 桥上无缝线路允许温升计算应考虑无缝线路纵向力的影响 5 3 3 桥上无缝线路允许温升 Tu按下式计算 10 5 3 3 EFa pP Tu 2 2 式中 P 桥上无缝线路允许温度压力 P 桥上无缝线路伸缩压力 挠曲压力中的较大值 E 钢轨钢的弹性模量 a 钢轨钢的线胀系数 F 钢轨截面面积 5 4 允许温降计算 5 4 1 桥上无缝线路允许温降由钢轨强度检算确定 计算时应考虑无缝线路纵 向力的影响 5 4 2 允许温降 Td按下式计算 5 4 2 Ea T fd d 式中 E 钢轨钢的弹性模量 a 钢轨钢的线胀系数 钢轨的允许应力 d 列车活载作用下轨底边缘动弯应力 f 桥上无缝线路钢轨最大纵向应力 不包括温度应力 取伸缩拉 应力 挠曲拉应力中的较大值 5 5 设计锁定轨温计算 5 5 1 桥上无缝线路设计锁定轨温应根据气象资料 允许温降 允许温升计算 确定 并应满足桥上无缝线路断缝检算要求 同时还应满足无缝线路相邻单元 轨节间的锁定轨温差不大于 5 同一设计锁定轨温无缝线路内单元轨节的最高 与最低锁定轨温差不大于 10 5 5 2 设计锁定轨温 Te按下式计算 11 5 5 2 k ud e T TTTT T 2 2 minmax 式中 Tmax 当地历年最高轨温 Tmin 当地历年最低轨温 Td 无缝线路允许温降 Tu 无缝线路允许温升 Tk 中和温度修正值 根据当地气候条件 修正值采用 0 5 5 5 3 设计锁定轨温间隔采用 10 困难条件下可采用 6 8 设计锁定轨温 上限 Tm Te 5 设计锁定轨温下限 Tn Te 5 Tm Tn值应满足以下条件 Tmax Tn Tu Tm Tmin Td 5 5 4 钢轨断缝检算按下式检算 5 5 4 Q 2 T aEF 式中 T 无缝线路最大温降 T Tm Tmin Q 线路纵向阻力 E 钢轨钢的弹性模量 a 钢轨钢的线胀系数 钢轨折断允许断缝值 设计荷载采用中 活载时 无缝轨道 10cm 有碴轨道 8cm 设计荷载采用 ZK 标准活载时 无碴轨道和有碴轨道 7cm 12 附录 A 无缝线路固定区单股钢轨作用在桥梁的伸缩力 挠曲力 A 0 1 等跨混凝土简支梁桥 桥梁位于无缝线路固定区 有碴轨道上铺设 60kg m 钢轨无缝线路 单股钢轨作用在桥梁的伸缩力见表 3 表 3 固定区单股钢轨作用在桥梁的伸缩力 伸缩力 kN 梁 型 跨 度 m 桥墩刚度 kN cm 线 轨道结构 桥台 固定支座 桥 墩 12 150混凝土枕5510 16200混凝土枕7010 20250混凝土枕8515 24400混凝土枕9525 32500混凝土枕11535 混 凝 土 简 支 梁 40750混凝土枕13545 A 0 2 等跨 混凝土简支梁 T 型 桥 桥梁位于无缝线路固定区 有碴轨道 上铺设 60kg m 钢轨无缝线路 荷载采用中 活载时 单股钢轨作用在桥梁的挠 曲力见表 4 表 4 荷载采用中 活载时 单股钢轨作用在桥梁的挠曲力 车前墩台挠曲力 kN 梁 型 跨度 m 梁高 m 桥墩刚度 kN cm 线 轨道结构 桥台 固定支座 桥 墩 121 61150混凝土枕205 161 96200混凝土枕3010 202 06250混凝土枕4015 242 16400混凝土枕6025 T 型 混 凝 土 简 支 梁 322 56500混凝土枕9045 A 0 3 等跨 混凝土简支箱梁桥 桥梁位于无缝线路固定区 有碴轨道上铺设 60kg m 钢轨无缝线路 荷载采用 ZK 标准活载时 单股钢轨作用在桥梁的挠曲 力见表 5 13 表 5 荷载采用 ZK 标准活载时 单股钢轨作用在桥梁的挠曲力 车前墩台挠曲力 kN 跨度及梁型 梁 高 m 轨道结构 桥台 固定支座 桥 墩 16m 双线 T 梁1 6混凝土枕305 20m 单线箱梁2 0混凝土枕3510 20m 双线箱梁2 0混凝土枕3510 24m 单线箱梁2 2混凝土枕5020 24m 双线箱梁2 2混凝土枕5020 32m 单线箱梁2 7混凝土枕6535 32m 双线箱梁2 6混凝土枕6535 14 附录 B 伸缩力 挠曲力计算方法 B 0 1 计算假定 桥上无缝线路纵向力计算时 采用下列基本假定 1 桥梁固定支座能完全阻止梁的伸缩 不计活动支座对梁纵向位移的影 响 2 梁的温度变化仅为单方向的升温和降温 不考虑梁温升降的交替变化 3 计算挠曲力时 简支梁按两跨梁上布置列车荷载计算 连续梁在边跨 1 跨 或固定支座至梁端的多跨梁上布置荷载计算 4 不考虑伸缩力 挠曲力的相互影响 伸缩力 挠曲力分别计算 B 0 2 基本方程式 1 平衡微分方程 在钢轨计算长度范围内 截取徽段长度 dx 其所受的力如图 2 所示 图 2 钢轨微段受力示意图 由力的平衡条件 N dN N Q dx dN Q dx 1 Q dx dN dx 在力的作用下的变形量 dyx 15 2 EF N dx dyx 由 2 式得 EFyx 3 dx dN 由 1 3 式得 EFyx Q 4 式中 E 钢轨钢的弹性模量 F 钢轨的截面积 Q 线路纵向阻力 yx 钢轨位移 2 变形协调方程 桥上线路纵向阻力的作用方向与梁 轨间的相对位移有关 当梁 轨相对 位移为零时 线路纵向阻力改变作用方向 由此建立梁轨变形协调方程 y yx l 0 即 yx l 5 式中 y 梁 轨相对位移 l 梁的纵向位移 计算伸缩力时 梁的纵向位移量 l l a T x P K 6 式中 a 梁线胀系数 T 梁温度差 x 计算点距梁固定支座的距离 P 作用在墩台顶的纵向水平力 K 墩台顶纵向水平线刚度 计算挠曲力时 梁的纵向伸缩量 l l P K 7 式中 梁在列车活载作用下 梁上翼缘的纵向位移 16 其它符号同式 6 3 变形平衡方程 桥梁位于无缝线路的固定区 在伸缩力和挠曲力的分布范围内 钢轨拉伸 和压缩变形的代数和应为零 则变形平衡方程式为 yx 0 8 式 5 和式 8 即为计算伸缩力 挠曲力的基本方程式 采用解析或数值解法 求解由式 5 8 组成的方程组 即可求得钢轨 位移量和纵向力 在无缝线路固定区 钢轨位移起点以及终点位置的边界条件 钢轨位移量 yx 0 钢轨伸缩力或挠曲力 N 0 实际计算时 假设钢轨位移起点距端支座的距离为 lx 将计算范围分为 n 段 根据位移起点的边界条件 由式 2 3 4 即可求得各段钢轨纵向力和 位移量 若计算的位移终点位置的位移量 纵向力与边界条件不符 则需重新 假设 lx 直至计算的位移终点位置的位移量 纵向力与边界条件相符合 17 新 建 铁 路 桥上无缝线路设计暂行规定 条 文 说 明 2003 年年 6 月月 北北 京京 18 1 总 则 1 0 2 本暂规适用于标准轨距客货列车混运铁路 客运专线及高速铁路桥上无 缝线路作用在桥梁的纵向力计算和桥上无缝线路设计 1 0 3 新建铁路桥梁墩台设计时 考虑无缝线路与桥梁间的相互影响 即满足 了新线一次铺设无缝线路的要求 又可减少在桥梁建成后 铺设无缝线路时再 次检算墩台受力这一环节 1 0 5 为便于跨区间无缝线路的管理 桥上无缝线路的设计锁定轨温宜尽量与 两端路基上单元轨节的设计锁定轨温一致 根据桥上无缝线路纵向力计算分析 结果 考虑长钢轨纵向力的影响 确定桥上无缝线路的允许温升 Tu 允许 温降 Td 若两端路基上无缝线路单元轨节的设计锁定轨温为 Te 则桥上无缝 线路的设计锁定轨温初步确定为 Te 锁定轨温上下限一般取 5 锁定轨温上 限 Tm Te 5 锁定轨温下限 Tn Tc 5 桥上无缝线路的最大温升 最大温降应满足 最大温升 Tmax Tn Tu 最大温降 Tm Tmin Td 式中 Tmax 当地历年最高轨温 Tmin 当地历年最低轨温 若以上条件均满足 且钢轨折断断缝值也满足要求 则可确定桥上无缝线 路的设计锁定轨温为 Te 桥上无缝线路的设计锁定轨温与两端路基上单元轨节 设计锁定轨温一致 若以上条件无法满足 则可将设计锁定轨温范围减小至 6 8 后再次检算 若还无法满足 应改变路基上单元轨节的设计锁定轨温或根 据需要在桥上设置钢轨伸缩调节器等 由于在新建铁路桥梁墩台设计时 考虑了无缝线路与桥梁间的相互影响 因而桥梁设计程序应有所变化 墩台结构设计时 需确定桥上线路的结构 并 计算出无缝线路作用在桥梁的纵向力 根据纵向力以及桥梁所受的活载 进行 墩台设计检算 同时应进行桥上无缝线路稳定性 强度 断缝计算 合理地确 定无缝线路的设计锁定轨温以及锁定轨温的上下限 19 2 术 语 2 0 1 最高轨温 钢轨的最高轨温受地区和地形环境等的影响 且钢轨表面的 温度与内部温度并不完全一致 根据实测资料 各地最高轨温均大于最高气温 但都未超过 20 为统一计算 最高轨温采用当地有记载以来的极端最高气温 加 20 2 0 2 最低轨温 根据实测结果 最低轨温与最低气温并不完全一致 但两者 相差很小 为统一计算 最低轨温采用当地有记载以来的极端最低气温 2 0 5 用温度计测量桥梁温度时 测得的只是梁体的表面温度 因而一般均采 用测量梁的位移量来反算梁的温差 实测资料证实 桥上无缝线路伸缩力并非 长年累积 而是随着列车的运行有所放散 因此桥上无缝线路伸缩力计算采用 的桥梁温差按日温差取值 钢梁采用 25 有碴混凝土梁采用 15 无碴混凝 土梁采用 20 2 0 11 温度跨度的定义从 中国土木建筑百科辞典 桥梁工程 中有关钢桁 梁温度跨度的定义引伸而来 原定义为 温度跨度指钢桁梁桥墩相邻两联桁梁 固定支座间的距离 或与桥台毗邻的桁梁固定支座至桥台挡碴墙间的距离 为 满足本规定中有关连续梁温度跨度的使用 将原定义中钢桁梁改为桥梁 以拓 宽温度跨度的使用范围 20 3 纵向力计算 桥上无缝线路纵向力的计算建立在梁轨相互作用原理基础之上 在温度变 化或列车荷载的作用下 梁产生纵向位移 随着梁的位移 桥面系带动扣件 并通过扣件对长钢轨施加纵向力 钢轨受力变形后 对桥面系作用大小相等 方向相反的反作用力 此力通过梁 支座传递至墩台 梁轨相互作用原理是桥 上无缝线路纵向力的基本计算原理 为校核纵向力计算方法的合理性 国内曾对各种梁型桥上无缝线路的伸缩 力 挠曲力进行了试验测试 其中包括滹沱河桥 32m 钢板梁挠曲力 五里河桥 24m 钢板梁伸缩力 广深线石龙特大桥挠曲力 准高速列车和摆式列车 南京 长江特大桥挠曲力 九江长江特大桥挠曲力 秦沈线简支梁桥和连续梁桥的伸 缩力与挠曲力等 由实测结果与理论计算结果的比较得出 应用梁轨相互作用 原理建立的纵向力计算方法 其计算值与实测值基本接近 说明应用梁轨相互 作用原理建立的纵向力计算方法是合理的 能满足桥上无缝线路设计的要求 为验证该暂规的适用性 课题组按暂规的规定 对大量的桥梁墩台进行了 设计检算 主要包括秦沈客运专线墩台 双线 直线 中的 三设秦沈桥通 01 三设秦沈桥通 02 三设秦沈桥通 03 普通 I 级铁路墩台中的 三桥 4025 三桥 4024 三桥 87 4036 大秦石秦施桥 01 肆桥 4034 三桥 87 4036 三桥 94 4023 桃威桥通 I 朔黄线滴流磴滹沱河特大桥 50 80 50 连续梁桥 朔黄线红山崖滹沱河特大桥 50 80 50m 连续梁桥以及京沪 高速铁路部分墩台等 同时对超低高度混凝土梁 钢板梁桥墩台进行了设计检 算 以上桥梁墩台设计检算表明该暂规能满足设计要求 在 2001 年桥梁专业墩台标准图设计中 将该暂规作为主要设计依据之一 主要应用于耳墙式桥台 T 形桥台 双线挖方内桥台 矩形桥墩 圆形桥墩 圆 端形桥墩 圆端形板式桥墩 直线圆形以及曲线圆端形空心桥墩等墩台的标准 图设计 桥梁墩台的设计检算表明该暂规能满足设计要求 3 1 基本参数 21 3 1 2 有碴轨道线路 每轨 纵向阻力 纵向阻力在达到临界值以前随梁轨相对位移的增大而增大 小位移时增加 迅速 大位移时增加缓慢 采用变量阻力能描述纵向阻力的这一特性 但变量 阻力不便于在工程中应用 采用合理的常量阻力值 其纵向力的计算结果基本 能与现场实测结果一致 满足工程设计要求 德国 日本等也采用常量阻力计 算纵向力 因此本暂规线路纵向阻力按常量取值 并均按每轨计 有碴轨道桥上无缝线路设计时 应优先选取与桥梁两端路基上无缝线路一 致的轨道结构 若受地质或其它条件限值 采用本条之 1 中的阻力值无法满 足墩台以及无缝线路的设计要求 经技术经济比较 可根据具体情况 选择扣 件纵向阻力小于轨枕在道床中纵向阻力的轨道结构 纵向阻力按本条之 2 规 定计算 广深线实测结果表明 伸缩区有载阻力与固定区有载阻力略有差异 但不 显著 因此伸缩区有载阻力可与固定区取相同值 根据京沪线横林和九江长江大桥伸缩区钢轨伸缩力的实测结果 伸缩区的 线路纵向阻力减小幅度在 1 3 1 2 之间 伸缩区的线路纵向阻力取位移 0 2cm 时 阻力 小阻力扣件为临界值 的 0 65 倍 是偏于安全的 3 1 3 无碴轨道线路 每轨 纵向阻力 明桥面桥上采用分开式扣件 应根据 扣件的不同布置形式取不同的阻力值 混凝土桥无碴轨道 线路纵向阻力为扣 件纵向阻力 3 2 伸 缩 力 3 2 1 温度变化引起梁的伸缩 它带动轨枕移动 轨枕的移动使扣件产生作用 于钢轨的纵向力 同时 钢轨对扣件 轨枕作用一大小相等 方向相反的反作 用力 并通过梁传递至墩台 伸缩力计算时 采用以下基本假设 1 桥梁的固定支座能完全阻止梁的伸缩 不计活动支座对梁纵向位移的 影响 2 梁的温度变化 仅为单方向的升温或降温 不考虑梁温升降的交替变 22 化 且以梁一日内可能出现的最大温差计算梁的伸缩量 3 梁 轨间的作用力 在无碴轨道上是通过扣件阻力传递 在有碴轨道 上是通过扣件阻力 道床阻力二者之中的较小值传递的 3 2 3 等跨简支梁桥处于无缝线路固定区 相邻桥墩纵向水平线刚度差小于较 小墩的 50 时 伸缩力变化不大 因而可按附录 A 取值 伸缩力具有以下特性 对于多孔等跨简支梁桥 桥台伸缩力最大 靠近桥 台的墩 边墩 伸缩力次之 随桥墩离桥台的距离越远 伸缩力越来越小 并 趋近于零 附录 A 表 3 中伸缩力为边墩伸缩力 附录 A 表 3 表 4 表 5 中伸缩力 挠曲力计算时 墩顶纵向水平线刚度按 下表取值 若桥梁墩台设计中 墩顶纵向水平线刚度大于表中所列值 应按附 录 B 的计算方法计算伸缩力 挠曲力 桥梁跨度小于 12m 时 伸缩力已较小 对桥墩的设计影响不大 为简化计算 小于 12m 跨度桥梁的伸缩力可采用 12m 跨度桥梁伸缩力 附录 A 中伸缩力 挠曲力计算时桥墩采用的刚度值 跨度 m 121620243240 刚度 K kN cm 线 150200250400500750 多孔不等跨简支梁桥 伸缩力的计算较为复杂 但在以下三种情况下 可简化进行计算 1 桥梁两端为跨度不等的多跨简支梁桥 钢轨最大伸缩力与位于活动支 座桥台一端的多孔等跨简支梁相同 例如桥梁跨度为 n1 32m n2 24m 当 n1 32m 梁位于活动支座桥台一端时 钢轨最大伸缩力可按全桥均为 32m 跨度 的等跨简支梁计算 当 n2 24m 梁位于活动支座桥台一端时 钢轨最大伸缩力 可按全桥均为 24m 跨度的等跨简支梁计算 由此可见 钢轨最大伸缩力可采用 等跨简支梁桥相应的计算结果 桥上无缝线路作用在桥梁的伸缩力也与全桥等 跨简支梁桥一致 当 n1 32 位于固定支座桥台一端时 无缝线路作用在桥梁的 伸缩力可按全桥均为 32m 等跨简支梁计算 当 n1 24 位于固定支座桥台一端时 23 无缝线路作用在桥梁的伸缩力可按全桥均为 24m 等跨简支梁计算 由此可见 无缝线路作用在桥梁的伸缩力可采用等跨简支梁桥相应的计算结果 2 桥梁中间跨度大于两端跨度的多孔简支梁桥 且中间跨度小于 40m 钢轨最大伸缩力可按全桥均为多孔小跨度时计算 无缝线路作用在桥梁的伸缩 力也可按全桥均为多孔等跨取值 中间大跨度桥墩的伸缩力可取两边墩的平均 值 3 桥梁中间跨度大于 40m 的不等跨简支梁桥 应根据具体情况计算钢 轨最大伸缩力以及无缝线路作用在桥梁的伸缩力 新建铁路桥梁墩台设计时 为便于桥梁墩台的设计 不等跨度桥梁伸缩力 按大跨度取值 3 2 6 在连续梁的两端设置钢轨伸缩调节器 则作用在梁上的各项无缝线路纵 向力自相平衡 墩台设计时不考虑无缝线路伸缩力 挠曲力 断轨力的作用 在连续梁的一端或中部设置钢轨伸缩调节器时 应计算梁端部钢轨伸缩力 3 3 挠 曲 力 3 3 1 梁在列车荷载作用下 产生挠曲变形 以上承式简支梁为例 梁产生挠 曲变形时 梁上翼缘收缩 下翼缘伸长 梁各截面产生转角 引起上下翼缘发 生纵向位移 梁的一端为固定支座 下翼缘的伸长将受固定支座的约束 当梁 挠曲时 梁各截面的位移实际上是梁的平移和转动的组合 上翼缘的位移 在 固定端最大 在活动端最小 当梁上翼缘位移时 它通过桥面结构与轨道的联 结带动钢轨位移 使梁轨间产生纵向力 列车运行速度对挠曲力的大小无明显影响 因此挠曲力计算时 不考虑列 车动荷载的冲击系数 以静荷载计算 国内曾在广深线进行了准高速列车 摆 式列车在不同速度情况下的挠曲力测试试验 试验表明 列车在不同速度时 挠曲力大小并无规律性差异 列车运行速度对挠曲力无明显影响 3 3 2 桥上无缝线路挠曲力实测结果表明 从机车所在梁起 其后第三孔梁上 虽然梁轨相对位移不等于零 但由于列车振动 使第三孔梁上的挠曲力调整 因而第三孔梁挠曲力实测值很小 根据这一测试结果 在挠曲力计算时 简支 24 梁在相邻两孔梁上布置活载 混凝土连续梁在边跨 1 跨 或固定支座至梁端的 多跨梁上布置荷载 计算时略去第三跨梁及其以后的挠曲力 取以上两种工况 中挠曲力的较大值 3 4 断 轨 力 3 4 1 断轨力计算时 考虑在当地最低轨温时 钢轨在梁上最不利位置折断 断轨力为最大值 一旦钢轨折断 钢轨自断口处收缩 其位移量很大 线路纵 向阻力已接近或达到临界值 因此断轨力计算时 纵向阻力按常量取值 简支梁桥位于无缝线路伸缩区时可不考虑断轨力 3 4 2 简支梁桥或连续梁桥未设置钢轨伸缩调节器 考虑钢轨在一侧梁端位置 折断 连续梁跨中设置钢轨伸缩调节器时 同样考虑在一侧梁端发生断轨 25 4 纵向力组合及墩台检算 4 0 2 长钢轨作用力组合原则 桥上无缝线路纵向力是在考虑了最不利情况下 的计算结果 断轨力在线路纵向阻力已接近或达到临界值时产生 且由于列车 动载的作用 产生挠曲力时 伸缩力已有所放散 因此墩台检算时 同一股钢 轨作用在桥梁上的各项纵向力不作叠加 伸