《铁路桥梁施工与维护（第2版）》课件 项目1 铁路桥梁工程认知

任务1.1中国铁路桥梁概况CONTENTS01中国近代铁路桥梁目录02中国现代铁路桥梁中国近代铁路桥梁PART01一、中国近代铁路桥梁案例——郑州黄河铁路桥百年变迁郑州“黄河第一铁路桥”原名平汉铁路郑州黄河大桥，是黄河上修建的第一座铁路桥，修建于1903年9月（清光绪二十九年），1905年11月15日竣工。由比利时的公司承建，技术负责人是沙多。建成时共有102孔，全长3015米，是中国第一座横跨黄河南北的钢结构铁路大桥，也是新中国成立以前最长的桥。1958年7月水毁，1960年新桥建成通车后，这座旧桥即转为备用。郑州“黄河第一铁路桥”平汉铁路郑州黄河大桥一、中国近代铁路桥梁案例——郑州黄河铁路桥百年变迁京广铁路郑州黄河大桥新桥，于1958年5月14日开工，1960年4月20日竣工通车，全长2889.8米，有71孔，双线共142孔上承钢板梁，每孔跨度为40.7米。2014年，已运行54年的京广铁路郑州黄河大桥（双线）正式“退役”。郑州京广铁路郑州黄河大桥新桥一、中国近代铁路桥梁案例——郑州黄河铁路桥百年变迁郑州至焦作城际铁路黄河特大桥，桥梁全长11.28千米，其中主桥全长2200米，11-（2×100米）下承式连续钢桁梁，两孔一联共11联，为郑焦线、京广改线共建。大桥自2010年10月15日开工建设，2013年4月9日主桥顺利贯通，2014年5月16日通车。郑焦城际铁路黄河特大桥一、中国近代铁路桥梁案例——郑州黄河铁路桥百年变迁郑焦城际铁路黄河特大桥横跨黄河南北两岸的铁路桥，是中国铁路大动脉京广线上重要的桥梁之一。从清末到新中国成立，从单轨到双轨，从不断增加运量到全线提速，从步入高铁时代到与城际铁路“联姻”，无论是建造技术水平的提高，还是速度、运载能力的提升，百余年间，黄河铁路桥梁的变迁见证了我国铁路桥梁建设的发展历程。一、中国近代铁路桥梁我国铁路修建始于英国人在上海修建的第一条铁路吴淞铁路（长14.5km轨距0.762m），投入运营不到一年，被清政府赎回拆除。吴淞铁路建有中小桥梁10余座，其中最大的一座是长50m左右的吴淞蕴藻滨桥，我国铁路桥梁史即以此为开端。一、中国近代铁路桥梁1887年（光绪十三年），唐胥铁路向东展筑，在茶淀汉沽间动工修建了蓟运河桥（今京山下行线桥）。蓟运河桥长173.72m，共4孔，自津端起为1孔27.43m半穿式钢桁梁、1孔62m下承钢桁梁、1孔62m开启式钢桁梁、1孔14.72m上承钢板梁。墩台基础采用木桩，墩台为浆砌料石。由英人金达（C.W.Kinder）主持设计，比利时国公司承包施工，1888年建成。这是我国第一座具有近代建筑水平的铁路钢桥，也是我国第一座开启式铁路桥梁。一、中国近代铁路桥梁从1876年至1949年，全国共修建铁路26916km，不仅铁路少，而且长期遭受战争破坏，1949年全国能维持通车的铁路只有21810km。这一时期共修建铁路桥梁13980座，总延长347.5km，桥梁密度为0.01%。这一时期随着外国列强在中国修筑铁路，国外铁路桥梁的修筑技术传入我国。当时入侵我国的列强有沙俄、英国、法国、德国和日本等。沙俄在我国东北修建中东铁路（现滨洲、滨绥铁路）和南满支线（现哈大铁路），建造了一大批铁路桥梁。一、中国近代铁路桥梁滨州铁路哈尔滨松花江铁路桥滨州铁路哈尔滨松花江桥全长1027.2m，共19孔钢钢桁梁，20个墩台，1900年5月开工，1901年8月竣工，历时1年零3个月。一、中国近代铁路桥梁法国修建滇越铁路中国段，长464.6km，有桥梁225座，总延长2.688km，是一条桥梁密度较大的铁路（桥线比0.5%）。其中倮姑人字桥建于悬崖绝壁上，工程艰巨，设计精巧，技术水平较高。滇越铁路倮姑人字桥一、中国近代铁路桥梁浙赣铁路钱塘江大桥全长1453m，正桥长1072m，南、北公路引桥各长93m和288m。铁路桥由16孔跨度为65.84m的简支桁梁和两孔14.63m板梁组成。钱塘江大桥于1934年8月8日开始动工兴建，1937年9月26日建成，历时三年零一个月时间，总投资540万银元。1937年12月23日为阻断日军从浙北南下而炸毁，抗战后开始重修，1953年5月恢复通车。由中国桥梁专家茅以升主持全部结构设计，是中国自行设计、建造的第一座双层铁路、公路两用桥。一、中国近代铁路桥梁唐榆铁路（今京山铁路）滦县滦河桥是中国首座采用气压沉箱基础的铁路桥梁，全长670.6m，詹天佑参与建设，并提出采用气压沉箱基础取得成功，1894年建成。一、中国近代铁路桥梁京汉铁路郑州黄河桥是中国近代建成最长的铁路桥梁，，全长3015m，共102孔，自京端起为26孔31.5m下承钢桁梁，52孔21.5m上承板梁，24孔31.5m下承钢桁梁，管桩基础，1905年11月建成，也是中国第一座跨越黄河的铁路桥。中国现代铁路桥梁PART02二、中国现代铁路桥梁自20世纪50年代建成长江第一桥武汉长江大桥，到南京、九江、芜湖长江大桥的建成，是新中国铁路桥梁建设的四个里程碑。21世纪前后，大跨度桥梁得到大发展，中国铁路桥梁不仅是在大江、大河、海湾具有精湛高深的建桥技术，而且在险峻山区高深河谷修建高墩桥和斜拉桥、悬索桥等方面，也有许多独创和建树。在大规模的铁路建设中，铁路桥梁建设迅速发展，努力迈向世界先进水平。现代预应力混凝土和高强度钢材等新型建筑材料的出现，建筑材料塑性理论和极限理论的研究，桥梁振动和空气动力学以及土力学的研究和计算机技术的应用，促进了现代桥梁建设快速发展和建桥技术的创新。二、中国现代铁路桥梁一桥飞架南北，天堑变通途”武汉长江大桥二、中国现代铁路桥梁1957年具有世界水平的武汉长江大桥建成，是中国现代桥梁建造技术发展的第一座里程碑。武汉长江大桥于1955年9月动工，1957年10月15日正式通车。全长约1670米，上层为公路桥（107国道），下层为双线铁路桥（京广铁路），桥身共有8墩9孔，每孔跨度为128米，桥下可通万吨巨轮，8个桥墩除第7墩外，其它都采用“大型管柱钻孔法”，这是由中国首创的新型施工方法。武汉长江大桥将被长江分隔的京汉铁路和粤汉铁路连为一体，从而形成了完整的京广铁路，对促进中国南北经济的发展起到了重要的作用。1956年6月毛泽东在《水调歌头·游泳》中题“一桥飞架南北，天堑变通途”。大桥图案入选1962年4月发行的第三套人民币，成为新中国国家建设的重要标志。二、中国现代铁路桥梁南京长江大桥二、中国现代铁路桥梁20世纪60年代独立自主建成了南京长江大桥，其深水基础工程达到了国际先进水平，这是中国现代建桥技术发展的第二个里程碑。其在深水位采用重型混凝土沉井基础、钢沉井加管柱基础、浮式钢筋混凝土沉井基础、钢板桩围堰管柱钻孔基础，都作出开拓性贡献。南京长江大桥是双层双线公路、铁路两用桥。上层为4车道公路桥，车行道宽15m，可容4辆大型汽车并行，两侧人行道各宽2.25m；下层的铁路桥长6772米，宽14米，铺有双轨，两列火车可同时对开。正桥长1576米，其余为引桥。连同两端引桥，全桥总长：铁路桥6772m，公路桥4588m。二、中国现代铁路桥梁南京长江大桥江中正桥为钢桁梁结构，共有9墩10孔，共有10孔（1×128米+9×160米），由1孔128m简支钢桁梁和3联（3孔为一联）9孔跨度各160m连续钢桁梁组成，主桁采用带下加劲弦杆的平行弦菱形桁架，采用悬臂拼装法架设。整座大桥如彩虹凌空江上，9个桥墩基础分别采用重型混凝土沉井、钢沉井加管柱、浮式钢筋混凝土沉井、钢板桩围堰管柱等基础。二、中国现代铁路桥梁九江长江大桥二、中国现代铁路桥梁京九铁路是我国“八五”铁路建设的重点工程，许多建桥先进技术：孙口黄河大桥四联4x108m双线栓焊钢桁梁，全部采用整体焊接节点新技术。在九江长江大桥建成中国当时最大跨度216m的三跨（180m+216m+180m）刚性梁柔性拱连续栓焊钢桁梁，研制出满足应用要求的412Mpa、最大板厚56mm的15MnVNq新钢种。钢梁架设采用“双层塔架法”全伸臂架设180m。在正桥三拱的吊杆上采用抑制振动的阻尼器（TMD），设备微型化，其性能达到国际先进水平。在其深水基础，首创双壁钢围堰大直径钻孔桩基础设计、施工新技术。二、中国现代铁路桥梁合芜铁路芜湖长江大桥二、中国现代铁路桥梁合芜铁路芜湖长江大桥是继武汉、南京、九江长江大桥之后，中国现代铁路桥梁建设技术发展的第四座里程碑。其主跨为（180+312+180）m低塔连续钢桁梁斜拉桥。312m低塔斜拉桥钢桁梁跨度，为中国当时公铁两用大桥跨度之最，成功开发出强度高、塑韧性优、可焊性好的14MnNbq钢。在国内成功设计建造出板桁结合钢桁梁新型结构，解决了大跨、矮塔、重载的结构难题。二、中国现代铁路桥梁秦沈客运专线小凌河大桥二、中国现代铁路桥梁21世纪初，随着既有线提速和客运专线建设，铁路预应力简支梁梁体发展到双线单箱，跨度达到40m及以上，梁重每孔达750t至900t。为适应以上变化，在秦沈客运专线小凌河大桥，采用国内研制出首座MZ32型移动模架造桥机，进行32m双线单箱梁整孔原位灌筑施工，并能逐孔自行前移。其后改进研制出MZ50/1500型、ZQM1300型等移动模架造桥机，可逐孔原位灌注40m预应力箱梁，并已在温福铁路建设中使用。在株六复线南山河大桥首次采用64m预应力混凝土梁，梁部施工采用移动模架造型机成梁。二、中国现代铁路桥梁贵州水柏铁路北盘江大桥二、中国现代铁路桥梁贵州水柏铁路北盘江大桥，位于大峡谷上，桥面离江面高达280m，其主跨采用中国铁路第一座236m上承钢管混凝土拱，拱桥采用转体施工，转体重达10400t，居世界转体施工首位，236m跨度为世界同类型桥梁最大跨度。二、中国现代铁路桥梁武汉天兴洲长江大桥二、中国现代铁路桥梁京广客运专线武汉天兴洲长江大桥，正桥全长4657米，主桥为（98+196+504+196+98）米双塔三索面公铁两用钢桁梁斜拉桥。斜拉桥主梁为板桁结合钢桁梁，三片主桁，桁宽2×15米，钢梁全长1092米，钢梁总重量为46000吨；主塔采用钢筋混凝土结构，承台以上高度为188.5米；每塔两侧各有3×16根斜拉索；索最大截面为451φ7毫米镀锌平行钢丝，最大索力约1250吨，索最大长度为271.9米，重41.2吨，斜拉索总重量为4550吨。二、中国现代铁路桥梁大桥于2003年12月奠基，2004年9月28日开工，2008年9月10日合拢，2009年12月26日建成通车。大桥是世界最大公铁两用桥，下层为可并列行驶四列火车的铁道。2014年，武汉天兴洲大桥“三索面三主桁公铁两用斜拉桥建造技术”荣获国家科技进步一等奖。二、中国现代铁路桥梁南京大胜关大桥二、中国现代铁路桥梁南京大胜关长江大桥位于南京长江大桥上游20公里处，下游南京长江三桥约1.55公里，全长9.273千米，跨水面正桥长1.615千米，南京大胜关长江大桥主跨2×336米连拱为世界同类桥梁最大跨度，桥上按六线布置，分别为京沪高速铁路双线、沪汉蓉铁路双线和南京地铁双线；其中京沪高速铁路设计时速达300公里，沪汉蓉铁路为I级干线，客货共线，客车设计行车时速是200公里，南京地铁行车时速是80公里。二、中国现代铁路桥梁1主桥采用大跨度连续钢桁梁拱桥，全长1615m，基本覆盖了全部水域范围。2主桥分为两联，第一联从南岸起，跨越长江河道的深水部分，为6跨连续的钢桁梁拱桥，跨度布置为108+192+336+336+192+108m。第二联位于河道北侧，采用2联2x84m平弦钢桁梁。3主桥平面均位于直线上，立面线形为两端线路均设5.9‰的纵坡，主跨设R=35000m的竖曲线。二、中国现代铁路桥梁安康汉江桥位于陕西省安康水电站的专用线上，主跨为176米斜腿刚构，其主梁按56+64+64+64+56米分跨，在目前世界上同类型的铁路钢桥中，跨度领先。本桥1978年7月1日开工，1981年底完成全部墩台工程及斜腿刚构的施工准备。1982年2月，开始安装斜腿刚构。本桥主要工程数量：斜腿刚构总用钢量l652吨，31.7米及23.8米预应力混凝土梁各4孔。二、中国现代铁路桥梁一线天石拱桥位于成昆线北段，在关村坝和长河坝之间，跨越大渡河支流老昌沟。本桥孔跨54米，是我国跨度最大的空腹式铁路石拱桥，全长63.14米，矢高13.5米，拱宽4米，拱顶厚1.6米，拱脚厚2.815米，拱轴线用倒悬链线。拱上结构选用等截面悬链线小拱，每端布置小拱三孔，跨度5米，矢跨比1:2，拱厚为0.5米，外观较为协调。主拱圈于1966年7月开始砌筑，同年10月建成。总结1.中国近代铁路桥梁2.中国现代铁路桥梁谢谢观看THANKYOU铁路桥梁与隧道工程教研室任务1.2桥梁的组成和分类主讲人：梁启龙铁路桥梁与隧道工程教研室CONTENTS01桥梁的组成目录02桥梁的分类桥梁的组成PART01一、桥梁的组成桥梁的定义：供铁路、道路、管线行人等跨越河流、海湾湖泊、山谷或其他交通线路等障碍时使用的建筑结构称为桥。桥梁一、桥梁的组成1.桥梁的基本组成桥梁由四个基本部分组成：上部结构、下部结构、支座和附属设施一、桥梁的组成1.桥梁的基本组成上部结构：又称为桥跨结构或桥孔结构，是线路遇到障碍而中断时，跨越障碍并直接承受车辆和其他荷载的结构物，包括承载结构和桥面系。下部结构：通常包括桥墩、桥台和基础，亦称主体工程，桥墩和桥台是支承桥跨结构并将恒载和车辆荷载等传至基础的结构物，基础是承受桥墩(台)全部荷载并传至地基的底部结构物。一、桥梁的组成1.桥梁的基本组成支座：为了保证桥跨结构能够将荷载传递到墩台，某些桥梁需在桥跨结构与桥墩或桥台支撑处设置传力装置，即支座。一、桥梁的组成附属结构：在桥梁主体结构物之外根据需要修建的其他结构物，包括锥形护坡、护岸、导流结构物、防撞设施等附属工程。1.桥梁的基本组成桥梁的分类PART02二、桥梁的分类

梁

桥：在竖直荷载作用下，支座只有竖向反力；

拱

桥：在竖向荷载作力，支座有竖向反力和水平反力无铰拱还有支承弯矩作用；1.按受力特征分类二、桥梁的分类刚架桥：特点是桥跨结构和墩台刚性连成整体，在竖向荷载作用下，墩台底部有水平反力和竖向反力桥跨与墩台连接处还有弯矩

；悬索桥：荷载通过桥面系传给缆索，缆索又支承于两端塔架上，为了减小挠度，常设加劲梁；1.按受力特征分类二、桥梁的分类组合体系桥：桥跨结构是由几种不同静力特征的构件组成，共同受力。拱和梁的组合、梁和桁架的组合、悬索和梁的组合等；常见的有斜拉桥1.按受力特征分类瓮马铁路湘江特大桥墩高164.5米京沪高铁黄河特大桥二、桥梁的分类依据铁路桥涵设计基本规范(TB10002.1)规定：

特大桥：桥长在500m以上

大

桥：桥长在100m以上至500m

中

桥：桥长在20m以上至100m

小

桥：桥长在20m及以下2.按桥梁规模分类全国最长铁路桥—京沪高铁丹昆特大桥164.851公里二、桥梁的分类

上承式桥：视野好、建筑高度大

中承式桥：建筑高度小、视野差

下承式桥：兼有两者的特点3.按桥面所在位置分类武广客专汀泗河特大桥铁路非对称拱桥—张吉怀铁路酉水大桥，主跨292米宜万铁路野三河大桥二、桥梁的分类钢

桥：桥跨结构为钢板（钢板梁、钢箱梁）、钢构件（钢桁梁）；混凝土桥：桥跨结构为钢筋混凝土或预应力钢筋混凝土；圬

工

桥：桥跨结构为石材混凝土，砌块，砖等圬工材料制成；4.按桥跨所用材料分类铁路石拱桥—王二溪铁路桥二、桥梁的分类结合梁桥：桥跨结构为钢筋混凝土与钢结合；木

桥：桥跨结构为木材建成；4.按桥跨所用材料分类胥虹桥主体结构为两片木桁架拱，木拱之间设置交叉撑杆。该木拱桥全长120m，主拱跨度75.7m，桥面宽6m银西高速铁路渭河特大桥二、桥梁的分类跨河桥：跨越河流的桥梁；跨线桥：跨越深公路、铁路以及管线的桥梁；高架桥：跨越深沟峡谷以代替高路堤的桥梁以及在城市中跨越道路的桥梁；栈

桥：栈桥是机车车辆驶上渡船的桥梁建筑物，由桥墩、桥台、钢梁组成。5.按跨越障碍物分类烟大轮渡栈桥总结1.桥梁的组成2.桥梁的分类谢谢观看THANKYOU铁路桥梁与隧道工程教研室任务1.3铁路桥梁设计荷载主讲人：梁启龙铁路桥梁与隧道工程教研室CONTENTS01恒载目录02活载03附加荷载恒载PART01一、恒载桥梁设计荷载是桥梁结构设计时所应考虑的各种可能出现的荷载的统称。包括恒载、活载和其他荷载。一、恒载案例——郑州黄河铁路桥百年变迁铁路桥梁恒载是指在设计使用期内其作用位置和大小不随时间变化，或其变化与平均值相比可忽略不计的荷载。铁路桥梁荷载包括：桥梁结构自重、桥上附加恒载（桥面、人行道及附属设备）、预加应力、混凝土的收缩和徐变的影响、土因自重所生的竖向和水平压力、静水压力、浮力。一、恒载桥梁结构的自重和桥面附属结构的重量，可按实际体积乘以材料容重计算，铁路桥涵结构一般常用材料容重可按下表中数值采用。一般常用材料容重单位：kN/m3材料名称容重材料名称容重钢78.5干砌片石20.2铸铁72.5填土17.0铅114.0填石（利用弃砟）19.0钢筋混凝土（配筋率在3%以内）25.0碎石道砟21.0混凝土和片石混凝土23.0浇注的沥青15.0浆砌粗料石25.0压实的沥青20.0浆砌块石23.0不注油的木材7.5浆砌片石22.0

一、恒载桥面恒载包括防水层、栏杆、照明设备、信号设备、接触网支柱及声屏障、轨枕、道砟、钢轨、扣件、轨下垫板及电缆等。在计算道砟荷载时应根据维修养护规则计算其局部超砟或移除的可能性。明桥面道砟桥面一、恒载预加应力：对于预应力结构，运营阶段设计时预加应力按永久荷载考虑，强度检算时预加应力不作为荷载，而将预应力筋作为结构抗力的一部分考虑。在超静定结构中，由预加力引起的次内力应属永久荷载。混凝土收缩徐变影响：施工中与施工后结构体系发生变化的超静定结构应考虑混凝土徐变引起的超静定力。一、恒载土压力：作用于墩台上的土的侧压力可按库仑理论推导的主动土压力计算。水浮力：水浮力计算对位于碎石土、砂土、粉土等透水地基上的墩台，当检算稳定性时，应考虑设计洪水频率水位的水浮力地基基础变位的影响：超静定结构应按实际可能发生的基础变位计算其超静定次内力，并应计入混凝土收缩徐变对此项内力的影响。活载PART02二、活载活载铁路桥梁活载是指在设计使用期内其作用位置和大小、方向随时间变化，且其变化与平均值相比不可忽略的荷载。桥梁设计中考虑的活载包括铁路列车活载或公路车（道）辆荷载，它们所引起的冲击力、离心力、横向摇摆力（铁路列车）、制动力或牵引力，人群荷载，以及由列车车辆所产生的土压力等。铁路桥梁主要考虑铁路列车活载、人群荷载及列车荷载的影响力。滨州铁路哈尔滨松花江铁路桥滨州铁路哈尔滨松花江桥全长1027.2m，共19孔钢钢桁梁，20个墩台，1900年5月开工，1901年8月竣工，历时1年零3个月。二、活载铁路列车活载一般用普通活载和特种活载表示。普通活载是机车车辆的重量；特种活载是代表某些集中轴重（它对小跨度桥梁及局部杆件的设计起决定作用）。由于不同型号机车（或车辆）的轴重和轴距不相同，在设计时，应按当时的设计规范所制订的列车活载来进行。这种活载不仅能概括当前机车车辆的实际情况，还考虑到今后的发展。二、活载1.列车竖向静活载中华人民共和国铁路标准活载简称“中-活载”，由标准活载和特种活载组成。中-活载标准活载的计算图式如图所示。二、活载高速铁路桥梁列车荷载采用ZK标准设计活载如图所示，ZK特种活载如图所示。二、活载ZK标准活载图式ZK特种活载图式1列车竖向动力作用：列车竖向动力作用等于列车竖向静活载乘以动力系数（1+μ），主要反映列车行驶时的的振动，活载土压力：列车静活载在桥台后破坏棱体上引起的侧向土压力，应按列车静活载换算为当量均布土层厚度计算。离心力:桥梁在曲线上时，应考虑列车竖向静活载产生的离心力。离心力按水平向外作用于轨顶以上2.0m处。离心力应按下列公式计算：二、活载列车荷载影响力横向摇摆力应取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心线作用于钢轨顶面。多线桥梁只计算任一线上的横向摇摆力。空车时应考虑横向摇摆力。铺设无缝线路桥梁，桥梁设计