客运专线桥隧专业培训概述hu PPT课件

客运专线铁路概述 向群2011年6月 我国客运专线 高速铁路 特点 桥隧比例大大量采用高架桥 节约用地 少占良田 有效控制工后沉降 大跨特殊桥梁结构 长大隧道多特殊桥梁结构数量之多在我国铁路建设史上前所未有的 武汉天兴洲大桥跨度504m 山岭 黄土 水下特长隧道多 石太客专太行山隧道长27839m 时速250公里客运专线以有砟轨道为主 时速350公里客运专线以无砟轨道为主 列车与桥梁动力作用 列车与隧道空气动力学效应十分显著 客运专线桥隧比例情况 跨度大量采用跨度32m预应力混凝土双线整孔箱梁预应力混凝土连续梁最大跨度128m预应力混凝土连续刚构最大跨度185m预应力混凝土连续刚构 钢拱组合最大跨度275m钢桁斜拉桥最大跨度504m钢拱桥最大跨度336m深水基础水深超过50m钻孔桩直径3 4m桩长112m高墩墩高128m 客运专线长大隧道 京津城际铁路高架桥 合宁铁路桥梁 合宁铁路隧道 武汉天兴洲长江大桥 主跨98 196 504 196 98m斜拉桥 南京大胜关长江大桥 主桥108 192 2 336 192 108m 郑州黄河大桥 120 5x168 120 5x120m钢桁梁部分斜拉桥 广珠小榄水道特大桥 主跨220m刚构 拱组合结构 广珠容桂水道特大桥 主跨185m连续刚构 石太客专孤山大桥 主跨90m钢筋混凝土斜腿刚构 武广客专胡家湾大桥 主跨112m预应力混凝土简支梁拱组合结构 武广客专汀泗河大桥 主跨140m下承式钢箱梁系杆拱 宜万铁路宜昌长江大桥主桥 主跨130 2 275 130m连续刚构柔性拱 广珠城际西江特大桥 主跨100 2 210 100m独塔斜拉连续刚构 福厦线闽江大桥 主跨99 198 99m连续钢桁梁柔性拱 甬台温铁路雁荡山大桥 主跨2 90m下承式钢箱叠合拱桥 京津城际跨北京四环路大桥 主跨64 128 64m预应力混凝土连续梁 钢管混凝土拱 石太客运专线太行山隧道 28 洞口型式 内容 1 客运专线 高速铁路 桥梁特点活载 变形 支座 工后沉降 箱梁主要设计参数 结构形式构造 桥面布置 列车 桥梁动力响应 梁轨共同作用 混凝土结构耐久性 2 客运专线 高速铁路 隧道特点空气动力学效应 气压变化环境下人体舒适度标准 净空面积 微气压波和洞口缓冲结构 防水标准 防灾救援 工后沉降3 客运专线 高速铁路 涵洞特点4 客运专线 高速铁路 无砟轨道桥隧工后沉降评估标准和方法5 桥隧检查维修6 其他 防护栅栏 灾害监测预警 1 客运专线 高速铁路 桥梁特点 1 设计荷载桥涵设计活载采用ZK活载 增加了长钢轨纵向力 断轨力和列车脱轨荷载 设计速度超过120km h时 折减作用在桥上的离心力 改变了过去列车横向摇摆力与离心力不同时组合的规定 ZK活载相当于0 8倍的UIC活载 大约为0 84倍的中 活载 2 梁体变形控制桥梁过大的变形会危及轨道的平顺性发生不可接受的变化 梁体产生过大的振动增大桥梁的荷载 梁体产生过大的振动影响旅客舒适度 变形的主要控制项目 桥面的扭转变形量梁端竖向转角大小桥梁水平折角大小桥面竖向振动加速度梁体的竖向挠度 控制旅客舒适度 1 梁体竖向挠度限值梁体竖向挠度限值主要根据乘坐舒适度来确定 舒适度评定最基本指标是 车体的竖向振动加速度av车体的横向振动加速度ah 我国规范简支结构桥梁挠跨比限值 2 梁端竖向转角限值目的是 保持有砟轨道梁缝处道床的稳定性或无砟轨道梁缝附近扣件处于较好的受力状态 原因是 在列车的作用下 路基与桥梁过渡处和两梁之间梁缝宽度频繁变化 并伴随梁端桥面相对上抬 梁缝处轨道刚度最大 相应轮轨作用力也大 过大的转角会使轨道产生较大的动态高低不平顺 影响列车运行的平稳性 4 桥跨结构横向变形控制要求为控制梁端的水平折角和梁体横向变形形成的曲线半径 保证行车安全 平稳和轨道的稳定 对梁体的水平挠度作出的限制 L 4000 控制梁端横向折角 主要是为了保证轨道的方向性 与国外规范一致的做法 从结构型式上保证了对桥梁的横向刚度 要求采用结构刚度大 整体性好的预应力混凝土双线 单线箱梁或整体桥面的多片式T梁 限制钢桥明桥面的采用 下部结构不得采用轻型墩 柔性墩 并需要满足铺设无缝线路的纵向刚度要求 3 支座 1 支座的横桥向限位支座的横桥向应设置可靠的限位装置 其目的就是要限制列车通过时 梁跨的横向振动幅度 同时也使车桥耦合动力响应分析时所采用的的支座约束条件与实际基本相符 2 在沉降区域采用可调高支座最大调高量可达到60mm 4 墩台基础的工后沉降量控制200 250km h 以有砟轨道为主 墩台工后沉降量 有砟轨道桥梁50mm 无砟轨道桥梁20mm 静定结构相邻墩台沉降量差 有砟轨道桥梁20mm 无砟轨道桥梁5mm 300 350km h 以无砟轨道为主 墩台工后沉降量 有砟轨道桥梁30mm 无砟轨道桥梁20mm 静定结构相邻墩台沉降量差 有砟轨道桥梁15mm 无砟轨道桥梁5mm 超静定结构相邻墩台沉降量差应为静定结构相邻墩台沉降量差或结构允许附加应力下的沉降差中的最小值 桥路 桥隧及涵洞与路基等结构物间的差异沉降量不应大于5mm 过渡段沉降造成结构物间的折角不应大于1 5 梁跨主要设计参数L 50m预应力混凝土简支结构在无碴轨道铺设后的徐变上拱度不应大于10mm 设计按7mm控制 L 50m时 无碴轨道铺设后的徐变上拱度不应大于L 5000 且不得大于20mm 设计按14mm控制 6 桥梁结构形式与桥面布置 1 桥梁结构形式与构造在设计使用年限上 要求不少于100年 在材料上 梁部结构大量采用预应力混凝土 墩台采用混凝土或钢筋混凝土 在结构形式上 采用预应力混凝土双线 单线箱梁或整体桥面的多片式T梁 也采用结合梁或大跨度钢梁 在结构的构造上 保证桥梁的整体性 按各相关专业要求 考虑桥上接触网立柱基础 电缆过轨 电缆过桥 电气综合接地 钢筋笼接地 在梁部的内部细节上 增大了混凝土保护层厚度和预应力管道之间的净距 保护层厚度不得小于35mm 预应力管道之间的净距不应小于40mm或管道直径 预应力管道与结构侧面和顶面之间的保护层厚度不应小于管道直径 与底面不应小于60mm 2 桥面布置和附属设施采用高挡墙 取消了护轮轨 双线有砟轨道桥面高挡墙内侧净距 线间距 4 4m 高挡墙既为挡砟墙 又为脱轨后的防护设施 高挡墙为钢筋混凝土结构 厚度25cm 高度与内轨轨面标高相同 与桥面整体连接 桥面设接触网立柱和混凝土电力电缆 通信信号电缆槽 槽最小净空宽35 高30cm 检修应急通道 宽度1 05 1 75m 桥面板外侧设混凝土遮板 遮板上安装栏杆或声屏障 桥面梁缝设置橡胶止水伸缩装置 梁底设横向防落梁挡块 每隔1 5 3 0km 在桥两侧交替设置上下桥通道 每个桥墩设沉降观测固定测点 7 列车 桥梁动力响应列车高速通过桥梁 车桥动力响应有两个重要影响因素 列车运行速度轨道不平顺状态 多节列车的运行上桥能激发桥梁的固有振动 桥梁的多孔跨布置能激发起列车的固有振动 速度的提高会增大轮轨的冲击作用 甚至造成车轮的腾空 随着速度的提高 线路不平顺状态对各项响应的影响会更加敏感 9 混凝土结构耐久性我国铁路2005年正式发布实施 铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定 1 混凝土结构耐久性设计的主要内容 设计使用年限重要土木基础设施工程或重要建筑物为100年 次要土木工程或一般建筑物为60年 可替换的易损构件为30年 环境作用环境类别分为五种3 4个等级 碳化环境 T1 T2 T3三个等级 氯盐环境 L1 L2 L3三个等级 化学侵蚀环境 H1 H2 H3 H4四个等级 冻融环境 D1 D2 D3 D4四个等级 磨蚀环境 M1 M2 M3三个等级 T3 L3 H3 H4 D3 D4 M3规定为严重腐蚀环境 依靠混凝土本体性能的改善已不能满足耐久性的要求 还应采取其它附加的防腐措施 目前对混凝土结构的耐久性设计 主要是通过控制混凝土材料强度等级 水胶比 用水量 胶凝材用量等常规指标 以及原材料选择和矿物掺和料 高效减水剂 引气剂等的使用 合适的混凝土保护层厚度 更为可靠完善的防排水系统等构造措施 达到耐久性设计目标 由于实验室条件下确定的耐久性指标 还不能直接与结构使用年限的预测直接挂钩 控制混凝土材料的密实度 抗冻等级等耐久性指标 目前只能作为使耐久性得到更大程度的保证的一种补充 2 客运专线 高速铁路 隧道特点 最为突出的问题是空气动力学效应的不利影响 软弱围岩中衬砌 围岩系统的动力响应问题 通常采取加强隧道底部结构和改善衬砌底部形状的措施来解决 长大隧道内应急救援 高速列车通过时产生大的空气动力学效应 瞬变压力变化空气阻力洞口微气压波列车风影响旅客乘坐舒适度 行车安全 洞口建筑物环境 隧道方面 净空面积列车交会隧道衬砌表面的粗糙度洞口和辅助结构的形式竖斜井和横洞的设置道床类型等 隧道的净空面积我国铁路标准规定的最小隧道净空面积 解决微气压波环境危害的经济 有效方法是在隧道出口设置净空断面大于隧道 并与隧道衬砌结构相连接的棚状的钢或混凝土结构物 称缓冲结构物 隧道出口安装缓冲棚可降低隧道出口的压缩波前压力梯度 以缓解隧道出口端的冲击压力波强度 武广客运专线洞口环境条件要求较高的鹰嘴山等10座隧道的14个洞口设置缓冲结构郑西 石太和哈大部分隧道也设置了洞口缓冲结构 防水标准客运专线铁路隧道防水等级为一级 即 不允许渗水 结构表面无湿渍 防排水原则 排水型 隧道 防 排 截 堵相结合 因地制宜 综合治理 关键 排水畅通 堵水有效 运营可维护 防水型 隧道 以防为主 多道设防 辅之以排 关键 确保防水措施的可靠性 防水型隧道不排水 全封闭 静水头不超过30m的地方广泛采用 静水头超过60m不应采用 排水型隧道 分控制型 非控制型两种情况控制型用在高水位和不允许过量排放地下水的情况 以堵为主 限量排放 为原则 需根据陆地居民 休闲区隧道 环保当局提出允许的排放量控制 非控制型用在排水对地面生态环境影响小的地方 防排水措施 排水型 隧道 由喷射混凝土层 防水板 纵向盲沟 洞内水沟组成防排水路径 纵向盲沟要畅通和可维护 并按每10 15m分段引入水沟 防水型 隧道 确保防水板的密封性 施工缝多道止水 设可维护注浆管 施工缝内侧设置必要的引排盲沟 二次衬砌抗渗等级大于P12 隧道横向排水系统构成 设计年限100年 碳化二级环境设计 隧道结构计算按喷锚构筑法设计 初期支护承受主要围岩荷载 对 级围岩 二次衬砌作为安全储备 设计中按承受围岩松弛荷载30 检算结构强度 级围岩二次衬砌作为承载结构 分别按承受围岩松弛荷载 浅埋荷载的50 70 计算 初期支护喷混凝土 锚杆 钢筋网 钢架等组成 喷混凝土厚度单线5 25cm 双线5 28cm 黄土隧道27 35cm C25 全长粘结锚杆 拱脚优先采用中空锚杆 长度2 4m 环向均为1 2m 纵向 级围岩分别为1 5m 1 2m 1 0m 单线隧道钢架 适用于 级加强 级围岩 双线隧道钢架适用于 级围岩 间距通常在1 2m 0 6m之间 二次衬砌素混凝土C30 钢筋混凝土C35 单线隧道 厚度30 45cm 级上围岩地段采用钢筋混凝土衬砌 双线隧道厚度35 60cm 级围岩地段采用钢筋混凝土衬砌 底板C35钢筋混凝土 级围岩厚度30cm 钢筋混凝土底板兼作无砟轨道基础 底板下设10cm厚度的C20素混凝土找平层 仰拱素混凝土C30 钢筋混凝土C35 级围岩采用与二衬相匹配的素混凝土或钢筋混凝土 较边墙厚5 10cm 填充混凝土与仰拱分开施作 隧道内无砟轨道结构高度 轨面至底板或仰拱填充混凝土顶面 515mm 防排水一级设防 衬砌不渗水 结构表面无湿渍 防水板厚度1 5mm 环向盲管直通侧沟 纵向盲管每个衬砌段直接引入侧沟 单线隧道隧底布置每侧一沟一槽 双线隧道每侧一沟两槽加中心水沟 电缆槽盖板厚度6cm 集中预制 振动台上成型 6 防灾救援隧道侧边设安全空间宽0 8 高2 2m 救援通道宽1 2 高2 2m 防火防灾设施 隧道长6 10km 利用施工辅助坑道作为紧急出口 隧道长10 20km 设紧急疏散点 防灾通风 隧道长大于20km 设两单线隧道 定点疏散 系统防灾 每隔80 100km长的区段末端设救援列车 需要防灾救援的隧道内 设置监控系统 防灾报警系统 消防灭火系统 防排烟系统等 充分利用洞口施工场地 预留救援条件 欧洲圣哥达山底铁路隧道运营防灾救援系统1 圣哥达山底隧道穿越阿尔卑斯山 连接瑞士铁路网与欧洲高速铁路网 两座单线隧道 计划2016年建成 设计速度250km h 隧道长57km 2个客站 4个紧急救援车站 2个隧道的4个洞口各安装4台射流风机 20s完成风机启动 2 设4个紧急救援车站 间隔约20km 救援车站长度450m 站台宽度2m 等距离布置6个装备逃生门 废气排放口的紧急出口 3 设2个客站 邻近救援车站洞室与客站通过平行廊道连接 装备2个通风站 每个通风站配备2台供气机 废气排放机各2台 60s完成风机启动 为隧道供气和废气排放 火灾列车在车站停下3min时能见度降低到10m 4 178个横通道连接两个单线隧道 横通道间距325m 每个横通道设2台通风机 1台为备用 3个防火闸门和供气 排气管道 5 北口与隧道中部之间的横通道由东隧道通风增压 南口与隧道中部之间的横通道由西隧道通风增压 以防止两个隧道之间的空气动力连接 6 只有配备列车紧急报警系统的或能有效克服紧急制动 且在着火的情况下能以80km h速度行驶20min的客车才允许进入隧道 7 事故客车停靠在救援车站内 逃生线路长度约80m 乘客可以在4min内从事故客车上撤离至车站的6个应急出口中的一处 在救援车站外停车 逃生线路长度约325m 乘客可以在9 14min内从事故客车上撤离至横通道中 然后通过救援列车撤离至隧道外 在隧道控制中心报警后 全部乘客撤离隧道 必须在90min时间内完成 8 在救援车站内停车 车站的通风系统必须准时启动 并提供足够的风压 以阻止烟尘通过敞开的紧急出口进入车站 直至全部撤离 9 在救援车站外停车 在横通道第一个紧急出口打开前 安全隧道中的通风系统 必须提供高通风压力 以阻止烟尘进入安全隧道 10 逃生避难洞室的内部温度要地于40 降低烟尘溶度 敞开的太平门最大风速必须限制在11m s 石太客专太行山隧道 石太客专太行山隧道运营防灾救援系统1 石太客专太行山隧道 两座单线隧道 线间距35m 设计速度250km h 隧道长27 8km 最大坡度14 3 2 在行车方向左侧设宽1 5m 高2 2m的贯通救援通道 救援通道每200m设图象文字标记和灯光显示逃生方向 横通道连接两个单线隧道 横通道间距420m 3 隧道中部设置2处各长500m的疏散段 进行定点救援疏散 疏散段横通道间距加密至105m 位于定点紧急疏散处的4 7号施工斜井设为紧急出口 斜井内设避难所 斜井出口与公共道路连接 4 隧道设监控系统 包括防灾报警系统 消防灭火系统 防排烟系统 5 隧道设应急中心控制系统 包括行车 通信信号 灾害检测 报警 通风 救援 消防系统 对隧道进行全天候检测 对火灾及其它灾害分析 决策 控制 6 运营通风 隧道以4 7号斜井为界分3个通风段 隧道发生火灾时转换为防灾通风模式 7 防灾通风 在4号斜井 k80 901 和7号斜井 k89 180 设机械通风机房和机械活塞风井 通风机房各设2台可并机或单独运转的风机用于事故情况下的通风或排烟 7 无砟轨道隧道基础工后沉降隧道内基础工后沉降值 15mm 3 客运专线 高速铁路 涵洞特点 涵洞顶填土作用降低列车荷载对涵洞的冲击作用 保证路基基床表层的连续性 防止轨道竖向刚度出现突变 影响列车运行的平稳性和乘坐舒适性 采用框构涵 涵洞顶至轨底的高度不宜小于1 5m 涵洞沉降控制要求有砟轨道时 速度200 250km h 工后沉降不大于100mm 速度300 350km h 工后沉降不大于50mm 无砟轨道时 工后沉降量不大于15mm 4 客运专线 高速铁路 无砟轨道桥隧工后沉降评估标准和方法 无砟轨道铺设前需要对线下工程的工后沉降进行预测和评估 确认满足铺设条件后方能进行无砟轨道的铺设 5 桥隧检查维修 检查设施公路升降车移动挂篮人行道检查车轨行式检查车 桥隧设备检查维修检查仪器和检查方法与普通铁路基本一致维修管理 以检查为主 初步设想 设桥隧检查工区 负责检查和少量紧急补修 平原客运专线按营业长度不大于100公里 双线桥隧长度不大于50公里控制 山区客运专线按营业长度不大于60公里线路 双线桥隧长度不大于30公里 每个检查工区配备4 5人 桥隧检查工区人员任职要求高中 中职 及以上 40岁以下 高级工资格超过2年 提速干线3年以上桥隧工岗位的工作经历和京津城际铁路现场短期培训 对工班长要求技师以上资格 提速干线5年以上的桥隧工岗位工作经历 桥隧维修 保养和紧急补修可就近定期委托工务段进行 也可设置客运专线桥隧维修保养工区 负责经常性设备维修 保养和紧急补修 平原客运专线按营业长度不大于150公里 双线桥隧长度不大于100公里控制 山区客运专线按营业长度不大于100公里线路 双线桥隧长度不大于75公里 每个维修保养工区配备10 20人 桥隧维修工区人员任职要求高中 中职 及以上 40岁以下 高级工资格 提速干线2年以上桥隧工岗位的工作经历和京津城际铁路现场短期培训 对工班长要求技师以上资格 提速干线3年以上的