高速铁路(客运专线)桥涵施工技术讲稿一

1、PAGE PAGE 76高速铁路（客客运专线线）桥涵涵施工技技术葛俊颖 编石家庄铁道道学院二零零五年年十月第一章 绪绪 论第一节 前前 言自19644年日本本建成世世界上第第一条2200kkm/hh高速铁铁路以来来，由于于其快速速和安全全所带来来的经济济效益和和社会效效益，及及对国民民经济和和科学技技术的发发展所起起的作用用，已引引起世界界各国的的重视，各各经济发发达国家家竟相发发展高速速铁路。实实践表明明，高速速铁路是是现代世世界经济济发展和和人类生生活水平平提高的的需要，是是运输市市场激烈烈竞争的的出路，是是现代高高新技术术发展的的产物。它它在2000110000km的的运距范范围内具具有

2、很大大的竞争争力。它它极大地地提高了了铁路运运输服务务的质量量和管理理水平，使使曾经被被视为“夕阳工工业”的世界界铁路得得以复兴兴，并有有蓬勃发发展、方方兴末艾艾之势。目目前欧洲洲和日本本已将一一条条独独立的高高速铁路路连接成成高速铁铁路网。高高速铁路路网的形形成，实实现了铁铁路从传传统型产产业向现现代型产产业发展展的历史史性转变变。我国改革开开放200年来，经经济迅速速发展，各各行各业业与国际际接轨，使使得国内内铁路也也面临着着巨大的的挑战。既既有铁路路不能适适应市场场经济发发展的需需要，繁繁忙干线线运输能能力紧张张，运输输质量和和服务水水平低下下，管理理手段落落后等等等，迫切切需要我我国铁

3、路路人把握握世界铁铁路技术术发展的的趋势，抓抓住机遇遇，以既既有线提提速改造造和新建建一流的的高速铁铁路为契契机，使使我国铁铁路事业业有质的的飞跃，从从而在运运输市场场竞争中中立于不不败之地地。有鉴于此，我我国在119900年就计计划在广广深既有有线提速速至1660kmm/h（局局部达2200kkm/hh），目目前，该该准高速速铁路早早已经投投入运营营。秦沈沈高速铁铁路客运运专线是是我国第第一条真真正意义义上的高高速铁路路，该线线也已经经运营多多年。我我国的高高速铁路路的长远远发展是是在全国国建成“四横四四纵”的高速速铁路网网，我国国高速铁铁路发展展很快将将进入一一个崭新新的历史史时期。根据我

4、国中长期铁路网规划，到2020年，全国铁路营业里程达到10万公里，主要繁忙干线实现客货分线，复线率和电化率均达到50，运输能力满足国民经济和社会发展需要，主要技术装备达到或接近国际先进水平。秦沈客运专线是我国已经建成的第一条客运专线，广深准高速铁路也已经运营多年，已经开工或即将开工的高速铁路客运专线有石家庄太原客运专线、武汉合肥高速铁路、武汉广州高速铁路、郑州至西安客运专线、京石高速铁路、福厦高速铁路。另外京沪高速铁路、京汉高速铁路以及广珠高速铁路、沪宁高速铁路等，也进入了规划或前期准备阶段。高速铁路网的建设，在大江南北已呈方兴未艾之势。高速铁路与与传统的的普通铁铁路有很很大的不不同：高速度速

5、度在2000 km/h以上上的铁路路才称为为高速铁铁路，由由于高速速度的原原因，线线路轨道道不平顺顺、行车车运行控控制难度度、行车车事故后后果被放放大，轨轨道上微微小的不不平顺或或长波不不平顺对对列车都都将造成成巨大的的振动激激扰。所所以要求求桥上轨轨道和路路基与桥桥的连接接部具有有极好的的平顺性性。高舒适性贯彻以人为为本的理理念，突突出设计计上的人人性化，满满足舒适适的要求求。高安全性高速铁路必必须具有有一流的的安全保保障系统统，这不不仅要求求土建工工程具有有较高的的可靠性性和稳定定性，更更重要的的是进行行实时的的安全监监测、监监视与控控制。在在能见度度很低的的大雾天天气，高高速公路路封闭，

6、民民航飞机机延误起起飞，而而高速铁铁路就不不受影响响的安全全运营。从1964年有高速铁路以来，全世界范围内只有极少的列车事故。高密度高速列车追追踪列车车间隔时时间普通通可以达达到3分分钟。要要体现高高速铁路路的优势势，就必必须保证证列车在在高速铁铁路线上上高密度度地连续续运行。通车即按设设计速度度运行目前世界上上所建设设的高速速铁路除除日本东东海道新新干线在在开通运运营的第第一年未未达到最最计速度度外，其其后修建建的和其其他国家家的高速速铁路均均在通车车之日即即按设计计速度运运营。这这与我国国传统普普通铁路路有根本本不同，我我国既有有铁路大大都是通通车一年年半载后后还不一一定能达达到设计计速度

7、。如如京九铁铁路，通通车时某某些地段段仅达550660kmm/h，运运营一段段时间才才达到770880kmm/h，至至今仍不不能全线线按设计计速度1120kkm/hh运营，这这对高速速铁路是是绝对不不可以的的，否则则，线路路（轨道道）将产产生记忆忆性病害害或不平平顺，其其后果是是将花费费数倍的的力量去去整修才才可能达达到高速速运行的的目标。6. 很强强的本土土化 高速速铁路具具有很强强的土木木化特征征，必须须结合我我国的现现实条件件，尽管管日本和和欧洲各各国经过过几十年年的实践践，积累累了大量量经验，并并各自制制定了一一套高速速铁路专专用的技技术标准准，如日日本的新新干线网网结构物物设计标标准

8、、国国际铁路路联盟的的高速速线上桥桥梁技术术标准、联联邦德国国的铁铁路新干干线上桥桥梁的特特殊规程程BessB(DDS8999/559)以及119933年修订订的德国铁铁路桥梁梁及其它它工程结结构物规规范VEEI(DDS8004)，但这这些规范范中的规规定值一一般是根根据各国国具体情情况经过过研究后后确定的的，因此此，无法法套用到到我国高高速铁路路线上。鉴鉴于此，需需要集中中我国铁铁路界的的力量，结结合我国国国情，对对高速铁铁路的关关键技术术进行详详细、系系统的研研究，为为我国高高速铁路路设计规规范的制制定提供供理论依依据。为了保证高高速铁路路行车的的安全与与舒适，其其各项技技术标准准要求均均

9、很高，由由于线路路高度的的限制及及要求全全线封闭闭等原因因，高架架、立交交桥梁在在各类工工程结构构中所占占的比例例较大，因因此，在在高速铁铁路的修修建中，如如何将桥桥梁快速速、优质质的建成成是非常常关键的的。第二节 高速铁铁路桥梁梁的特点点行车速度大大于2000 km/h即为为高速铁铁路，客客运专线线的基础础设施设设计时速速为3550kmm/h，客客货混运运铁路的的运营速速度大于于2000 km/h，不管哪哪种高速速铁路，其其运行速速度均较较快，技技术标准准要求较较高，站站间距离离长，且且要与周周围环境境协调，要要求尽量量减小噪噪音污染染，所以以高速铁铁路对桥桥梁的要要求与普普通铁路路不同，且

10、且高速铁铁路参数数限制严严格，曲曲线半径径大、坡坡度小，并并需要全全封闭行行车，桥桥梁建筑筑物数量量多于普普通铁路路。在平平原及人人口稠密密地区，经经常选用用高架线线路；而而在山区区及丘陵陵地带，谷谷架桥会会明显增增多，因因此，高高速铁路路桥梁通通常可以以分为三三种类型型：高架桥：用用以穿越越既有交交通路网网、人口口稠密地地区及地地质不良良地段。高高架桥通通常墩身身不高，跨跨度较小小，但桥桥梁很长长，往往往伸展达达十余公公里；谷架桥：用用以跨越越山谷。跨跨度较大大，墩身身较高；跨河桥：跨跨越河流流的一般般桥梁。已经建成的的高速铁铁路或客客运专线线桥梁的的结构形形式一般般是：小小跨度桥桥梁采用用

11、多孔等等跨简支支梁桥，大大跨度桥桥梁的结结构形式式较多，但但数量较较少，表表1.11列出了了国外大大跨度桥桥梁的一一些例子子。高架线路上上采用多多孔等跨跨简支梁梁桥的型型式，具具有以下下优点:等跨简简支体系系的桥跨跨外形一一致、截截面相同同、构造造布置统统一，使使桥跨密密集的高高架线路路在运营营中的管管理工作作大为简简化，也也便于结结构的日日常检查查和养护护维修。高架线路采用简支体系的梁桥，更能适应地质不良、地基承载力低的地段。等跨简支梁，工程量大，适宜于现场工厂化预制，逐孔架设，能显著提高施工速度。但对于跨度小于20米的小型桥梁，根据法国的经验最好采用超静定结构，如刚构桥。因为法国早期修建的

12、小跨度简支梁桥动力效应十分显著，会导致梁体开裂。多孔等跨布布置的连连续梁，能能够提高高梁部结结构整体体性和刚刚度，并并且对保保持桥上上线路的的平顺性性更有利利，从而而提高桥桥上行车车的舒适适性和安安全性。采采用适当当的施工工方法能能保证桥桥梁的经经济性和和施工进进度。钢筋混凝土土刚架结结构，是一种种空间静静不定结结构，整整体性好好，具有有较好的的刚度和和抗震性性能，日日本高速速铁路高高架桥多多采用这这种结构构型式，有有一定的的使用经经验。故故当技术术经济条条件相宜宜时，也也可采用用这种结结构型式式。斜交刚架和和框构桥桥在跨越越道路等等场合，其其适应性性强，整整体性好好，可以以采用。钢混凝土结结

13、合梁或或型钢混混凝土结结构跨越越能力强强，施工工方便，并并且由于于结构重重量轻有有显著的的抗震优优势，故故在跨越越繁忙道道路或抗抗震要求求较高的的场合适适用。表1.1 国外高高速铁路路大跨度度桥梁序号结构型式孔跨布置(m)桥 名123预应力混凝凝土连续续梁40+777+1330+77750+1001000+50067+1000+667德国 美美因河桥桥(无碴轨轨道)法国 阿阿维尼翁翁桥法国 旺旺他勃朗朗桥456预应力混凝凝土V型连续续刚构预应力混凝凝土T型刚构构预应力混凝凝土斜腿腿刚构82+1335+88276+766263+51+263德国 格格明登 美因因河桥日本 第第一千曲曲川桥(无碴轨

14、道道)日本 雾雾积川桥桥(无碴轨轨道)789预应力混凝凝土斜拉拉桥预应力混凝凝土低塔塔斜拉桥桥13399+1333965+1005+1105+6555+900+555日本第二千千曲川桥桥(无碴轨道道)日本 屋屋代北桥桥(无碴轨轨道)日本 屋屋代南桥桥(无碴轨轨道)101112混凝土上承承拱桥162412775116德国伐茨霍霍希汉姆姆美因河河桥德国瓦尔泽泽巴赫桥桥德国拉恩特特尔桥(无碴轨轨道)131415钢系杆拱桥桥1241214411544+11154法国 阿阿维尼翁翁桥法国 莫莫纳斯桥桥法国 阿阿德玛桥桥16钢混结合连连续桁梁梁桥76+966+966+800+6775德国 范范拉桥17下承

15、式连续续钢桁梁梁桥382.3+3310330日本 第第三千曲曲川桥高速铁路中中的桥梁梁一般有有以下的的特点：1. 桥梁梁数量多多平交道的存存在将使使列车速速度、交交通安全全和正点点运行等等均不能能得到保保证，因因此，新新建高速速铁路一一般均不不设平交交道，而而设立交交桥，日日本、法法国、德德国等国国家的高高速铁路路均如此此。对既既有线改改为行驶驶高速列列车时，国国际铁路路联盟规规定：当当列车速速度超过过2000km/h时，不不许设平平交道；当列车车速度为为14002000km/h时，也也应首先先考虑立立交；在在遇到以以下情况况时，均均应该为为立交桥桥，取消消平交道道：交通通繁忙的的道路，平平交

16、道的的看守与与养护费费用和新新建立交交桥的投投资相差差不大或或嘹望条条件不好好等等。加加之尽量量减小用用地等原原因，高高速铁路路中桥梁梁总延米米在线路路总长中中所占比比例比普普通铁路路大，欧欧洲高速速铁路以以德国为为例，桥桥梁总延延长约占占线路总总长8左右右，亚洲洲国家人人口稠密密，高架架线路增增多、桥桥梁比例例明显上上升，如如日本的的高速铁铁路桥梁梁平均达达到488%，其其中，高高架桥要要占线路路总长的的37。韩韩国在建建的高速速铁路，桥桥梁约占占三分之之一（见见表1.2）。相相比之下下，我国国普通铁铁路桥梁梁的比例例仅占线线路总长长2左右右。表1.2 德国国、日本本、韩国国高速铁铁路桥梁梁

17、所占比比例国名线路总长（km）桥梁总长（km）桥梁所占比比例（）德国603468日本195393048韩国41113533桥梁数量增增加，尤尤其是大大量采用用很长的的高架线线路，使使桥梁成成为高速速铁路的的主要组组成部分分。因此此，桥梁梁的使用用性能能能否满足足高速行行车要求求已成为为修建高高速铁路路的成败败关键。2. 混混凝土桥桥梁多高速铁路的的桥梁需需要有很很高的抗抗扭刚度度、足够够的稳定定性和耐耐久性，加加之高速速铁路要要求维修修量小，且且近几年年各国公公众对噪噪音特别别反感，因因此世界界各国对对高速铁铁路桥梁梁的结构构类型进进行了充充分而细细致的研研究，不不仅中小小跨度的的桥梁普普遍采

18、用用道碴桥桥面的钢钢筋混凝凝土和预预应力混混凝土桥桥梁，而而且还发发展多种种形式的的大跨度度预应力力混凝土土结构。德德国的DDS8004规范范规定高高速铁路路桥梁一一般应采采用上承承式梁，在在任何情情况下都都必须设设置石碴碴道床，采采用下承承式槽形形梁、斜斜拉桥或或悬索桥桥需特别别批准；日本的的东海道道干线曾曾经使用用过明桥桥面钢梁梁，运营营10年后后，在纵纵梁、横横梁端部部腹板的的断面变变化处出出现裂缝缝，因而而在后来来修建的的山阳新新干线中中，该线线大部分分桥梁设设计为混混凝土结结构，从从冈山至至博多段段共1119,4432延延米，桥桥梁中钢钢梁和结结合梁仅仅占7.5%；东北新新干线钢钢筋

19、混凝凝土和预预应力混混凝土梁梁的比重重，比上上述的值值还大。表表1.33给出了了日本各各新干线线上各类类桥梁所所占的比比例。表1.3 日本本各条新新干线上上各类型型桥梁所所占比例例铁 路段混 凝 土土 桥组合梁桥、钢钢桥线 别别总长(kmm)所占比例总长(kmm)所占比例东海道东京新大大阪14282%3118%山 阳新大阪冈冈山8793%77%山 阳冈山博多多11094%66%东 北大宫盛冈冈32698%72%东 北上野大宫宫2288%312%上 越大宫新泻泻16199%11%各国已建成成的高速速铁路的的钢筋混混凝土桥桥中，预预应力混混凝土桥桥梁在高高速铁路路桥梁中中占有绝绝对优势势，因为为预

20、应力力混凝土土与其它它建桥材材料相比比，具有有一系列列适合高高速铁路路桥梁的的优点，如如刚度大大、噪音音低，温温度引起起的变形形对线路路位置影影响小，养养护工作作量少，造造价也较较低等，所以一般般要求桥桥梁上部部结构应应优先采采用预应应力混凝凝土结构构。当需需要减轻轻梁重或或快速施施工时，结结合梁也也常被采采用。桥梁的上部部结构直直接承受受列车荷荷载，由由于高速速列车运运行时动动力响应应加剧，为为保证列列车运行行安全和和旅客乘乘坐舒适适，加强强上部结结构的竖竖向刚度度、横向向刚度和和抗扭刚刚度，使使其满足足刚度限限值的要要求，同同时加强强结构的的整体性性，以提提高结构构的动力力特性，都都是十分

21、分必要的的。3. 重视视改善结结构耐久久性，桥桥梁要便便于检查查、维修修国内外大量量桥梁的的使用经经验说明明，结构构的耐久久性对桥桥梁的安安全使用用和经济济性起着着决定的的作用。经经济合理理性应当当使建造造费用与与使用期期内的检检查维修修费用之之和达到到最少，片片面地追追求较低低的建造造费用而而忽视耐耐久性，往往往会造造成很大大的经济济损失。因因此，高高速铁路路的桥梁梁结构，设设计中应应十分重重视结构构物的耐耐久性设设计，统统一考虑虑合理的的结构布布局和结结构细节节，强调调要使结结构易于于检查维维修以保保证桥梁梁的安全全使用。高速铁路是是极其重重要的交交通运输输设施，任任何中断断行车都都会造成

22、成很大的的社会影影响和经经济影响响，为此此桥梁结结构物应应尽量做做到少维维修或免免维修，这这就需要要在设计计时将改改善结构构物耐久久性作为为主要设设计原则则、统一一考虑合合理的结结构布局局和构造造细节并并在施工工中严格格控制，保保证质量量。一些些国家规规定高速速铁路桥桥梁在结结构耐久久性方面面要求的的设计基基准期，一一般以550年不不需维修修为目标标；在正正常检查查、养护护前提下下，期待待能达到到1000年的耐耐用期。我国新建铁路的设计使用年限现已经提高到100年。另一方面，由由于高速速铁路运运营繁忙忙、列车车速度高高，造成成桥梁维维修、养养护难度度大、费费用高。因因此，桥桥梁结构构构造应应易

23、于检检查和维维修。以上原则，在在各国的的高速铁铁路桥梁梁设计建建造时，均均得到充充分的重重视，如如：明确确规定耐耐久性设设计的有有关内容容、考虑虑易损部部件更换换的措施施、预留留15的的预应力力束补张张拉位置置、预留留各种检检查维修修通道等等，在桥桥梁设计计时力求求构造简简单，规规格外形形标准化化，尽量量消除构构造上的的薄弱环环节。4. 限制制纵向力力作用下下结构产产生的位位移，避避免桥上上无缝线线路出现现过大的的附加应应力高速铁路要要求一次次铺设跨跨区间无无缝线路路而桥上上无缝线线路钢轨轨的受力力状态不不同于路路基，结结构的温温度变化化、列车车制动、桥桥梁挠曲曲能使桥桥梁在纵纵向产生生一定的

24、的位移，引引起桥上上钢轨产产生附加加应力。过过大的附附加应力力会造成成桥上无无缝线路路失稳，影影响行车车安全。因因此，墩墩台基础础要有足足够的纵纵向刚度度，以尽尽量减小小钢轨附附加应力力和梁轨轨间的相相对位移移。各国国在修建建高速铁铁路时，除除了对墩墩顶纵向向刚度有有严格的的要求外外，对如如何避免免结构物物出现较较大的纵纵向位移移也进行行了深入入研究，提提出了多多种控制制方法和和构造措措施，以以供高墩墩桥梁选选择。对于高速轨轨道而言言，必须须尽可能能消灭钢钢轨有缝缝接头，采采用跨区区间超长长无缝线线路。欧欧洲和日日本已运运营的444000 kmm 高速铁铁路无不不采用无无缝线路路，表明明世界各

25、各国铁路路工作者者对高速速铁路轨轨道结构构的共识识。发展展跨区间间超长无无缝线路路的一项项关键技技术是如如何在特特大桥上上铺设无无缝线路路,即解决决桥上无无缝线路路纵向附附加力的的分布及及传递问问题。桥上无缝线线路纵向向附加力力指的是是在温度度变化及及列车荷荷载的作作用下，钢钢轨所承承受的伸伸缩附加加力、挠挠曲附加加力、断断轨力以以及制动动力等,这些附附加力的的计算是是检算钢钢轨强度度及墩台台强度与与稳定性性的前提提。 由于高高速铁路路桥梁的的结构型型式多种种多样,国内对对钢轨所所承受的的附加力力计算方方法进行行了许多多研究。在在特大桥桥上铺设设无缝线线路,按规范范要求均均需要单单独设计计。铺

26、设焊接长长钢轨的的桥梁的的下部结结构，其其纵向水水平刚度度取决于于两方面面的因素素，一是是桥上轨轨道强度度和稳定定性；二二是在制制动力作作用下梁梁轨相对对位移的的大小。桥桥上钢轨轨除承受受长钢轨轨锁定时时的温度度应力和和列车通通过时的的动弯应应力外，还还要承受受由于列列车制动动和梁体体伸缩变变形所引引起的附附加应力力，为保保证桥上上轨道的的强度和和稳定性性，经研研究，当当采用UUIC660钢轨轨时，这这个附加加应力的的最大拉拉应力不不得超过过81MMpa，最最大压应应力不得得超过661Mppa。而而这个附附加应力力值的大大小是与与桥梁的的跨度及及其下部部结构的的刚度密密切相关关的。另另外在制制

27、动力作作用下梁梁轨之间间必然产产生相对对位移，经经研究和和参考国国外规范范。为保保持桥上上轨道的的横向阻阻力，保保证轨道道的稳定定，梁轨轨之间的的相对位位移应控控制在44mm以以下，这这又是与与桥梁的的跨度及及其下部部结构的的刚度密密切相关关的。因因此为了了保证桥桥上轨道道结构的的强度和和稳定性性，以及及满足梁梁轨相对对位移限限值的要要求，必必须对不不同跨度度的桥梁梁下部的的刚度加加以限制制。对于由多跨跨简支结结构组成成的桥梁梁，在桥桥台纵向向水平刚刚度大于于桥墩纵纵向水平平刚度的的情况下下，桥上上满布列列车荷载载时，桥桥头钢轨轨产生的的最大拉拉（压）制制动附加加应力。对对于钢轨轨挠曲附附加应

28、力力，大量量试验表表明，在在第三跨跨以后一一般均很很小，因因此仅取取两跨有有载计算算。钢轨轨最大制制动、伸伸缩和挠挠曲附加加应力均均在桥台台与梁的的接缝附附近，其其中钢轨轨最大挠挠曲附加加应力在在此处总总是以受受拉的形形式出现现，而钢钢轨最大大制动和和伸缩附附加应力力则以受受拉或受受压的形形式出现现。钢轨轨最大制制动和伸伸缩附加加应力组组合时，会会出现钢钢轨最大大附加压压应力；钢轨最最大制动动附加拉拉应力与与钢轨最最大挠曲曲附加拉拉应力组组合时会会出现钢钢轨最大大附加拉拉应力。对常用跨度度不同纵纵向水平平刚度的的桥梁，分分析其钢钢轨附加加应力和和梁轨快快速移动动相对位位移量，得得出如下下结论：

29、下部结结构达到到一定的的纵向水水平刚度度不设纵纵向传力力装置就就能保证证钢轨的的强度和和稳定性性，且下下部结构构纵向水水平刚度度由钢轨轨允许附附加应力力控制。5. 结构构要有足足够大的的刚度，为为列车高高速行驶驶提供坚坚实、平平顺的行行车道长期以来，由由于对结结构振动动特性认认识不足足，对结结构振动动频率与与列车速速度之间间的关系系认识不不足，导导致部分分桥梁结结构在列列车过桥桥时产生生横向晃晃动，给给司机、旅旅客带来来不安全全感，甚甚至导致致限速行行驶，影影响桥梁梁正常使使用。如如佳木斯斯松花江江桥，列列车以558. 1 kkmhh通过时时，实测测上、下下弦最大大横向振振幅分别别为9.85

30、mm和和7.66 mmm； 蚌蚌埠淮河河大桥引引桥399.6 m无碴有枕枕预应力力混凝土土梁，中中心距11.8 m，宽跨比比1222，司司机反映映有明显显晃动；沈山线线大凌河河桥列车车提速后后，横向向振幅较较多，长长期限速速运营；京山线线滦河大大桥也与与此桥类类似，并并连续在在桥上掉掉道，只只好限速速运营。桥梁出现较较大挠度度会直接接影响桥桥上轨道道的平顺顺性，造造成结构构物承受受很大的的冲击力力，旅客客舒适度度受到严严重影响响，轨道道状态不不能保持持稳定，甚甚至影响响列车的的运行安安全。随随着列车车速度的的提高，乘乘坐舒适适度要求求桥梁有有较大的的刚度，动动力效应应也要求求高速铁铁路桥梁梁较

31、之普普通铁路路线上的的桥梁有有更大的的刚度（即即较高的的固有频频率）。UUIC规规范对铁铁路桥梁梁有一个个最低固固有频率率限值。从设计荷载的角度，在列车中低速行驶时，结构的动力效应不明显，一般求得挠度冲击系数，然后在桥梁设计时为静态的荷载乘以一个荷载放大系数。随着高速列车的出现及桥梁向长大跨度方向的发展，仅仅求出冲击系数已不能满足桥梁设计要求，为了确保高速行车的安全与舒适，车桥动力作用的研究增加了对桥梁挠度及梁段折角限值的研究，列车过桥时的横向振动响应也逐渐成为一个重要的研究内容。普通客车乘乘坐舒适适度一般般可以用用顺桥向向及横桥桥墩台顶顶面的弹弹性水平平位移来来保证。对对于高速速铁路，满满足

32、高速速行车时时列车安安全性和和旅客乘乘车舒适适度要求求的桥墩墩台刚度度的要求求应更高高，同时时还要考考虑车桥桥耦合动动力响应应分析的的影响，桥桥梁下部部结构的的横向刚刚度对车车桥耦合合振动体体系的影影响是较较为明显显的，且且横向刚刚度的影影响明显显地大于于纵向刚刚度的影影响，尤尤其是对对横向动动位移的的影响更更大。纵纵向和横横向应区区别对待待。静力计算的的墩台顶顶水平位位移值，是是桥墩台台刚度的的直接体体现，是是对车桥桥耦合振振动体系系影响较较大的一一个因素素，影响响列车安安全性和和旅客乘乘车舒适适度的指指标，故故应参考考有关规规定进行行检算，予予以控制制。最终终，设计计的桥墩墩台，应应与梁部

33、部结构一一起进行行车桥耦耦合振动动分析，满满足列车车安全性性和旅客客乘座舒舒适度指指标的要要求，对对于适用用于高速速铁路的的墩台顶顶的弹性性水平位位移的容容许值，应应在专题题研究的的基础上上再行确确定。此外，为保保证轨道道的平顺顺性还必必须限制制桥梁的的预应力力徐变上上拱和不不均匀温温差引起起的结构构变形。这这些都对对高速铁铁路桥梁梁结构的的刚度和和整体性性提出很很高的要要求，对对桥梁挠挠度、梁梁端转角角、扭转转变形、横横向变形形、结构构自振频频率和车车辆竖向向加速度度方面作作出严格格的限定定。为此此，各国国高速铁铁路桥梁梁基本上上都遵循循以下原原则：（1）采用用双线整整孔桥梁梁，主梁梁整孔制

34、制造或分分片制造造整体联联结。双双线桥梁梁一方面面提供很很大的横横向刚度度，同时时在经常常出现的的单线荷荷载下，竖竖向刚度度比单线线桥增大大了一倍倍。（2）除了了小跨度度桥梁外外，都采采用双线线单室箱箱形截面面；（3）加大大简支梁梁的梁高高，如欧欧洲各国国高速铁铁路预应应力简支支梁高跨跨比一般般选择11/91/110，而而普通铁铁路的预预应力混混凝土简简支梁的的高跨比比约为11/1001/11（除除了跨度度32mm梁因运运输净空空限制梁梁高定为为2.55m）；（4）尽量量选用刚刚度大的的结构体体系如连连续梁、刚刚架、拱拱桥、斜斜拉桥等等；鉴于高速铁铁路全封封闭桥梁梁数量多多，设计计技术标标准高

35、，又又要求行行车安全全舒适，所所以，对对高速铁铁路桥梁梁结构形形式的选选择应给给予足够够的重视视。适合合高速行行车的较较好桥式式是实体体结构和和超静定定结构，且且要求结结构物有有较高的的抗扭和和抗弯刚刚度，通通常不应应采用柔柔性结构构，而刚刚构和框框架结构构可减少少维修工工作量，且且局部损损伤并不不影响整整体。日日本是地地震高发发区，因因此，日日本山阳阳新干线线高架桥桥大量地地采用双双线跨度度为8米和10米的双孔孔和三孔孔连续钢钢筋混凝凝土刚构构，其两两端各留留有3米的悬臂臂，上铺铺设道碴碴桥面，也也有连续续多孔两两端无悬悬臂的，常常用于轨轨道板梁梁桥，多多孔连续续混凝土土梁对受受力有较较大的

36、安安全储备备量。（5）桥梁梁跨度不不宜过大大。法国国高速铁铁路直至至修建地地中海线线时才首首次采用用1000m跨度度的桥梁梁。目前前各国最最大跨度度的桥梁梁均未超超过1662m（见见表1.4）。表1.4 各国国高速铁铁路跨度度最大的的桥梁国 名桥 名主 跨（mm）结 构 型型 式高 速 线线 名日 本第二千曲川川桥135预应力混凝凝土密束束斜拉桥桥北陆新干线线德 国法伊茨赫希希海姆美美因河桥桥162上承式钢筋筋混凝土土拱桥汉诺威一维维尔茨堡堡法 国旺塔布伦桥桥100预应力混凝凝土连续续梁地中海线西班牙阿姆波斯特特桥92预应力混凝凝土连续续梁巴塞罗纳一一瓦朗期期瑞 典伊格尔斯塔塔桥158预应力混

37、凝凝土刚构构高速铁路桥桥梁设计计主要由由刚度控控制。尽尽管高速速铁路活活载小于于普通铁铁路，但但实际应应用的高高速铁路路桥梁，在在梁高、梁梁重上均均超过普普通铁路路桥梁。6. 高架架车站桥桥较多高速铁路多多修建在在客运或或货运量量较大的的路段，或或新建，或或对既有有线进行行改造，无无论哪种种情况，既既有车站站线路和和站房相相交错或或综合在在一起的的现象是是避免不不了的，往往往形成成结构形形状、构构造复杂杂的车站站桥，特特别是与与既有铁铁路相结结合的高高架车站站桥，既既要保证证高速铁铁路的行行车静空空，又要要便于进进、出站站旅客的的疏散。7. 全面面采用无无碴轨道道是客运运专线发发展趋势势无碴桥

38、面梁梁的优点点是：桥桥上不用用上道碴碴，不用用设挡碴碴墙，桥桥面的宽宽度可以以减小，梁梁重相应应减轻。桥桥上无碴碴轨道性性能均匀匀、稳定定，维修修养护作作业少，能能节省大大量维修修养护费费用。目前，虽然然大部分分国家的的高速铁铁路仍采采用有碴碴轨道，但但随着日日本数十十年来在在高速铁铁路上广广泛应用用板式无无碴轨道道以及经经数十种种刚性道道床的试试铺、改改进，德德国近年年也在新新建高速速铁路上上全面推推广，无无碴轨道道已被认认为是高高速铁路路的发展展趋势。实实践证明明，无碴碴轨道弹弹性均匀匀、状态态稳定、大大大减少少线路维维修工作作量。桥桥梁采用用无碴轨轨道还能能显著减减少二期期恒载、提提高结

39、构构自振频频率、改改善车桥桥动力响响应。但是无碴轨轨道的缺缺点也是是明显的的：行车车舒适度度和噪声声控制不不如有碴碴轨道，桥桥上线路路高程的的调整不不如有碴碴轨道方方便，不不利于铺铺设渡线线，一次次性投资资过大外外，对桥桥梁的变变形控制制、基础础沉降、纵纵向力传传递提出出了新的的要求，成成为高速速铁路桥桥梁需要要研究的的问题。在在大跨度度梁桥和和长桥上上无碴轨轨道的技技术还有有待进一一步提高高，梁的的上拱度度控制（比比如梁体体温度梯梯度影响响，假设设较多造造成计算算误差较较大）、梁梁的横向向挠曲控控制还有有许多的的问题有有待解决决。另外，高速速铁路作作为重要要的现代代交通运运输线，应应强调结结

40、构与环环境协调调，重视视生态环环境保护护。这主主要指桥桥梁造型型要与周周围环境境相一致致并注重重结构外外观和色色彩；在在居民点点附近的的桥梁应应有降噪噪措施；避免桥桥面污水水损害生生态环境境等。客运专线推推动了现现代铁路路技术的的发展，采采用设计计、施工工新理念念。桥梁梁设计突突出人性性化，通通过满足足适用、舒舒适、耐耐久、环环保、便便于养护护维修等等方面的的要求体体现经济济性。桥桥梁施工工应精细细化、工工业化。第三节 高速铁铁路桥梁梁的设计计要求1桥梁应应有足够够的竖向向、横向向、纵向向和抗扭扭刚度，使使结构的的各种变变形很小小。高速铁路上上的桥梁梁设计，除除须满足足一般铁铁路桥梁梁的要求求

41、外，还还需满足足一些特特殊的要要求，这这是因为为在高速速列车运运行条件件下，结结构的动动力响应应加剧，从从而使列列车运行行的安全全性、旅旅客乘坐坐的舒适适度、荷荷载冲击击、材料料疲劳、列列车运行行噪声、结结构耐久久性等等等问题都都与普通通铁路不不同。所所以，桥桥梁结构构必须具具有足够够的强度度和刚度度，必须须保证可可靠的稳稳定性和和保持桥桥上轨道道的高平平顺状态态，使高高速铁路路的桥梁梁结构能能够承受受较大的的动力作作用，具具备良好好的动力力特性。2避免结结构出现现共振和和过大振振动在进行车桥桥耦合动动力分析析时，对对于车桥桥系统的的激振源源，目前前存在两两种处理理办法，一一种是将将轨道不不平

42、顺作作为系统统的激励励源，另另一种是是将转向向架构架架的实测测波形或或人工蛇蛇行波作作为系统统的激励励源，也也有采用用轮对蛇蛇行波。车桥系统的的空间耦耦合振动动主要是是竖向振振动和横横向振动动。前者者已有较较多研果果，并己己在一些些国家的的设计标标准或规规范中有有所反映映，而后后者则不不然。一一是由般般中小跨跨度桥梁梁结构本本身的构构造己自自然满足足横向刚刚度的要要求，因因而横向向振动在在相当长长一段时时期被忽忽略了；二是横横向振动动的机理理尚不完完全清楚楚，所涉涉及出因因素都很很复杂，研研究难度度较大，这这些都限限制了车车桥横向向振动的的研究和和发展。研究结果表表明，桥桥梁的竖竖向固有有频率

43、（自自振频率率）是促促使桥梁梁动力系系数出现现峰值的的根本原原因。桥桥梁动力力系数出出现峰值值，就意意味着共共振的发发生，意意味着激激烈的振振动，这这就会造造成道床床松散，钢钢轨损伤伤，影响响轨道结结构的正正常工作作，也会会引起混混凝土开开裂，结结构疲劳劳，承载载力降低低，甚至至危及桥桥梁的安安全。对对于一定定跨度的的桥梁，可可以采用用不同的的结构形形式和不不同的材材料，并并具有不不同的固固有频率率，但都都要满足足强度和和刚度的的要求。所所以，对对于跨度度一定的的桥梁而而言，其其固有频频率是有有一定范范围的，研研究桥梁梁固有频频率的变变化对动动力系数数的影响响是很有有必要的的。3结构符符合耐久

44、久性要求求并便于于检查预应力混凝凝土结构构，具有有刚度大大、噪音音低，由由温度变变化引起起的结构构位移对对线路结结构的影影响小，运运营期间间养护工工作量少少造价也也较为经经济等优优点。从从耐久性性的角度度来看，预预应力混混凝土结结构也优优于普通通钢筋混混凝土结结构和钢钢结构。高性能混凝凝土是近近年来一一些发达达国家基基于混凝凝土结构构耐久性性设计提提出的新新概念混混凝土。区区别于传传统混凝凝土，高高性能混混凝土把把混凝土土结构的的耐久性性作为首首要的技技术指标标。高性性能混凝凝土是在在传统混混凝土中中加入了了超塑化化剂和其其它外加加剂以及及矿物细细掺料(例粉煤煤灰等)，采用用低水胶胶比，它它具

45、有较较高的力力学性能能(如抗压压、抗折折、抗拉拉强度)，高耐耐久性(如抗冻冻融循环环、抗碳碳化和抗抗化学侵侵蚀)，高抗抗渗性。它它根据需需要，在在硅酸盐盐水泥中中掺入不不同的矿矿物细掺掺料及高高性能外外加剂，可可以降低低水灰比比，减小小混凝土土的收缩缩、徐变变，降低低混凝土土温升，提提高混凝凝土抗冲冲刷能力力等。据据国外研研究成果果报道，高高性能混混凝土可可使结构构使用寿寿命提高高一倍以以上甚至至更长。将将高性能能混凝土土用于高高速铁路路梁体和和墩台结结构，可可以达到到事半功功倍的效效果，具具有极大大的经济济和社会会效益。为为了在我我国高速速铁路桥桥梁中推推广应用用这一新新材料和和新技术术，应

46、立立即开展展对高性性能混凝凝土材料料、配合合比设计计、施工工工艺、质质量控制制的研究究，积极极参加高高性能混混凝土验验收及相相关标准准和施工工规范的的制定，提提高整体体竞争实实力。4常用跨跨度桥梁梁力求标标准化并并简化规规格、品品种从施工的的角度，桥桥梁跨度度和墩身身截面形形式应尽尽可能标标准化，并并简化规规格品种种。采用用标准设设计可以以简化设设计，有有利于提提高模板板的重复复使用，有有利于合合理组织织施工，从从而最终终降低建建造成本本。5长桥应应尽量避避免设置置钢轨伸伸缩调节节器根据高速行行车和采采用无缝缝线路的的实际情情况，在在计算荷荷载项目目上，暂暂规增增列了长长钢轨纵纵向水平平力、长

47、长钢轨断断轨力。桥上无缝线线路的钢钢轨，由由于疲劳劳、纵向向力过大大或其他他原因损损伤而可可能造成成断轨，从从而产生生断轨力力。断轨轨力按一一跨简支支梁或一一联连续续梁长范范围内的的线路纵纵向阻力力之和计计算，最最大断轨轨力不超超过最大大温度拉拉力值。在在正常运运营养护护条件下下，发生生断轨的的机率比比较小，而而断轨力力的值又又比较大大，所以以，规定定不论单单线或双双线桥梁梁，只计计算一轨轨的断轨轨力，而而且将其其作为特特殊荷载载，称为为长钢轨轨断轨力力。在荷荷载组合合上，只只考虑它它与主力力相组合合，不与与其他附附加力组组合。对常用跨度度不同纵纵向水平平刚度的的桥梁，分分析其钢钢轨附加加应力

48、和和梁轨快快速移动动相对位位移量，得得出如下下结论：下部结结构达到到一定的的纵向水水平刚度度不设纵纵向传力力装置就就能保证证钢轨的的强度和和稳定性性，且下下部结构构纵向水水平刚度度由钢轨轨允许附附加应力力控制。6以人为为本，与与环境相相协调(美观、降降噪、减减振)噪声污染是是一种物物理污染染，它虽虽然并不不致命，但但对人的的健康危危害却很很大。经经常生活活在强噪噪声环境境中，将将引起健健忘、乏乏力、耳耳鸣和耳耳聋，同同时，噪噪声也对对人的心心理产生生危害、干干扰通话话和语言言交流，使使人烦躁躁，造成成疲劳和和降低工工作效率率。铁路路噪声原原本存在在，随着着高速铁铁路的诞诞生，噪噪声污染染问题就

49、就更显突突出。高速铁路的的噪声主主要由以以下几方方面的原原因引起起:（1）车轮轮与钢轨轨接触振振动产生生的轮轨轨噪声；（2）由受受电弓滑滑板产生生的滑动动噪声、滑滑板瞬时时滑脱接接触导线线的瞬态态放电噪噪声以及及受电弓弓的空气气动力学学噪声三三部分组组成的集集电系统统噪声；（3）列车车在空气气中高速速移动，压压力在非非恒定的的气流中中发生变变化而产产生的空空气动力力噪声；（4）由于于运动列列车的动动力作用用，使建建筑结构构如桥梁梁、声屏屏障等振振动产生生的结构构物噪声声。桥梁结构因因其类型型和型式式的不同同而具有有不同的的噪声特特点，合合理选择择桥梁型型式，并并分别采采取相应应的减振振降噪措措

50、施，可可以降低低桥梁的的结构噪噪声和轮轮轨辐射射噪声。这这些措施施大体上上可分为为二类:一类是是从噪声声源上进进行治理理，对桥桥梁来说说就是尽尽量减小小结构的的振动，降降低噪声声发生源源的振动动和噪声声声强，另另一类从从传播途途径上加加以控制制，即设设置声屏屏障、隔隔音板等等。桥上声屏障障的设置置，一般般应根据据环境影影响评价价的结果果，预测测保护目目标的限限值和距距离，与与环保专专业共同同商定设设置声屏屏障的高高度、型型式和范范围。第二章 高高速铁路路桥梁技技术标准准针对高速铁铁路桥涵涵设计的的特点，我我国的设设计计算算方法仍仍然采用用容许应应力法，所所以，荷荷载的分分类及荷荷载的组组合原则

51、则，仍然然沿用铁铁路桥涵涵设计规规范的规规定，只只是根据据高速行行车和采采用无缝缝线路的的实际情情况，在在荷载项项目上，增增列了长长钢轨纵纵向水平平力、长长钢轨断断轨力和和高速行行车引起起的气动动力。桥梁因温度度变化而而伸缩，因因列车荷荷载作用用而发生生挠曲。桥桥梁的这这种变形形受到轨轨道结构构的约束束。又因因桥上无无缝线路路的连续续性，致致使梁变变形时，钢钢轨产生生两种纵纵向水平平力，分分别称之之为伸缩缩力和挠挠曲力，同同时，两两种力也也反作用用于梁，并并传递到到支座和和墩台上上。伸缩缩力和挠挠曲力都都是主力力，但二二者在同同一轨道道上不会会同时产产生。桥上无缝线线路的钢钢轨，由由于疲劳劳、

52、纵向向力过大大或其他他原因损损伤而可可能造成成断轨，从从而产生生断轨力力。断轨轨力按一一跨简支支梁或一一联连续续梁长范范围内的的线路纵纵向阻力力之和计计算，最最大断轨轨力不超超过最大大温度拉拉力值。在在正常运运营养护护条件下下，发生生断轨的的机率比比较小，而而断轨力力的值又又比较大大，所以以，规定定不论单单线或双双线桥梁梁，只计计算一轨轨的断轨轨力，而而且将其其作为特特殊荷载载，称为为长钢轨轨断轨力力。在荷荷载组合合上，只只考虑它它与主力力相组合合，不与与其他附附加力组组合。气动力是指指高速列列车运行行时带动动周围空空气随之之运动，形形成的列列车风在在临近列列车的建建筑物上上产生的的波动压压力

53、，它它与列车车形状、速速度、以以及临近近建筑物物距线路路的距离离、建筑筑物的高高度等因因素有关关。列车车风压力力呈正、负负压力波波形式。气气动力属属主力。除增列了上上述三项项荷载外外，其他他荷载项项目及有有关荷载载组合的的规定，都都与现行行铁路路桥涵设设计规范范相同同。第一节 高高速铁路路桥梁设设计荷载载一、标准荷荷载高速铁路的的竖向荷荷载设计计图式，是是高速铁铁路桥梁梁设计的的基础，是是最重要要的参数数之一。活活载标准准的制定定历来为为各国所所重视。活活载标准准应满足足运输能能力的需需要，满满足机车车车辆发发展的需需要，并并保证据据此确定定的承重重结构具具有足够够的可靠靠度，能能确保运运输安

54、全全。对于于高速铁铁路还要要考虑较较高的旅旅客乘坐坐舒适度度的要求求。桥梁是铁路路线上主主要承重重结构，京京沪高速速铁路桥桥梁长度度占全线线很大比比例，活活载图式式制定的的合理与与否，直直接影响响到行车车安全和和工程造造价，如如果选定定的活载载图式标标准偏低低，则会会危及行行车安全全或影响响运输能能力，标标准过高高则会造造成浪费费。所以以说，活活载设计计图式的的选定不不单单是是个技术术问题，更更是一个个经济政政策的问问题，同同时，也也反映一一个国家家的技术术发展水水平和综综合国力力。影响设计活活载图式式的因素素很多，活活载的图图式和大大小与线线路上运运行的机机车车辆辆本身的的参数如如列车类类型

55、、轴轴距、轴轴重、编编组以及及车辆的的发展有有密切的的关系，还还与运输输模式（是是单一的的客运还还是客货货混运）、速速度指标标、不同同结构体体系的加加载方式式等密切切相关。所所以说，实实际运行行的机车车车辆本本身的参参数，并并不等于于活载图图式。这这牵涉到到“设计活活载”和“运营活活载”的概念念差别.简言之之，在考考虑了以以上诸多多因素后后确定的的设计活活载图式式在桥梁梁上产生生的静、动动效应，应应大于各各类实际际运行的的机车车车辆所产产生的静静、动效效应，同同时考虑虑其发展展以及其其他难以以预见的的因素，还还应留有有适当的的强度储储备。1国外高高速铁路路设计活活载图式式概况及及其特点点国外高

56、速铁铁路活载载图式大大体上分分为两种种体系。其其一是欧欧洲普遍遍采用的的UICC（国际际铁路联联合会）活载，其基本图式是一致的（见图2-1），仅根据各国具体情况有所补充；另一种是日本采用的高速列车专用荷载N、P荷载（见图2-2）。欧洲各国普普遍采用用的UIIC活载载，它包包络了六六种运营营列车的的活载图图式（见见图2-3），能能够概括括当前和和可预见见的将来来在欧洲洲铁路上上出现的的荷载，它它包络的的运营列列车，包包括最大大时速为为80kkm的特特重列车车、最大大时速为为1200km的的重型货货车、最最大时速速为2550kmm的长途途客车和和最大时时速为3300kkm的高高速轻型型客车。日本高

57、速铁铁路标准准设计活活载，非非常接近近日本实实际的高高速运营营列车活活载。标标准P活活载和UUIC活活载图式式中包含含的时速速3000km的的高速轻轻型高速速列车活活载的轴轴重、轴轴距相差差不大。说说明图22-4给给出了日日本P活活载与UUIC活活载所概概括的高高速轻型型运营列列车活载载对各种种跨度简简支梁的的跨中等等效弯矩矩图。图21 UICC活载图图式N标准活载载重注：图内轴轴距长度度单位为为m。轴距(m)轴重Q(ttf)LVL1L2L316202.82.212.817203.52.212.1P标准活载载重图22NP活活载图23 UICC活载包包络的六六种运营营列车活活载图24 日本高高速

58、铁路路P活载载与UIIC包络络的3000kmm/h运运营列车车活载跨跨中等效效弯矩比比较2我国高高速铁路路设计活活载图式式概况及及其特点点我国新建建时速2200公公里客货货共线铁铁路设计计暂行规规定中中规定：列车竖竖向静活活载采用用中华人人民共和和国铁路路标准活活载，即即“中活载”。有关关设计荷荷载的采采用除本本暂规提提到的规规定外、其其余按铁铁路桥涵涵设计基基本规范范（TTB1000022.1-20005）办办理。但是，在制制定客运运专线高高速铁路路活载图图式时，首首先是考考虑基础础设施按按3500km/h的要要求，同同时也要要考虑我我国跨线线列车轴轴重较大大的可能能。我国国过去没没有高速速

59、铁路，只只能参考考借鉴国国外高速速铁路的的经验，特特别是同同我国高高速铁路路目标值值和运营营模式相相近的外外国高速速铁路，对对我们就就更具有有参考价价值。分析当前国国外高速速铁路活活载图式式的两种种体系，日日本基本本上是单单一的轻轻型高速速列车体体系。而而UICC活载却却概括了了现在欧欧洲的轻轻型和重重型运营营列车荷荷载，并并留有列列车发展展的余地地，这与与我国京京沪高速速铁路的的目标值值和本线线与跨线线列车混混运的模模式是很很接近的的。再者者，根据据专家意意见，应应考虑必必要时高高速铁路路线可运运行货物物列车，另另外应考考虑高速速铁路活活载图式式向国际际标准靠靠拢。通通过综合合分析，认认为采

60、用用UICC活载的的模式来来制定我我国高速速铁路活活载图式式是比较较合适的的。UIC活载载概括了了现在欧欧洲的轻轻型和重重型运营营列车荷荷载，并并留有列列车发展展的余地地，这与与我国京京沪高速速铁路的的目标值值和本线线与跨线线列车混混运的模模式是很很接近的的。我国国客运专专线和高高速铁路路桥梁采采用ZKK活载图图式(00.8UIIC)以以及与欧欧洲一致致的冲击击系数。图25 ZK标标准活载载图式图26 特种种活载图图式二、冲击系系数的取取值当列车以一一定速度度通过桥桥梁时，桥桥梁产生生振动，使使桥梁结结构的动动挠度、动动应力比比相同的的静荷载载作用时时的挠度度和应力力大，这这种由于于桥梁振振动