铁路客运专线桥梁工程技术教程分析.docVIP

铁路客运专线桥梁工程技术 1 前言 1桥梁是客运专线土建工程中重要组成部分，比例大、高架桥及长桥多。 客运专线桥梁的主要功能是为高速列车提供稳定、平顺的桥上线路。 桥上线路与路基上、隧道中的线路不同，由于桥梁结构在列车活载通过时产生变形和振动，并在风力、温度变化、日照、制动、混凝土徐变等因素作用下产生各种变形，桥上线路平顺性也随之发生变化。因此，每座桥梁都是对线路平顺的干扰点尤其是大跨度桥梁。 为了保证高速列车的行车安全和乘坐舒适，高速铁路桥梁除了具备一般桥梁的功能外，首先要为列车高速通过提供高平顺、稳定的桥上线路。 3 客运专线桥梁可分为高架桥、谷架桥和跨越河流的一般桥梁。混凝土和预应力混凝土结构具有刚度大、噪音小、温度变化引起结构变形对线路影响少、养护工作量小、造价低等优势，在客运专线桥梁设计中广泛采用。 4 全面采用无砟轨道是高速铁路发展趋势，桥上无砟轨道对桥梁的变形控制提出更为严格的要求。 无砟轨道的优点 弹性均匀、轨道稳定、乘坐舒适度进一步改善 养护维修工作量减少 线路平、纵断面参数限制放宽，曲线半径减小，坡度增大 无砟轨道基本类型 轨道板工厂预制、现场铺设—日本板式轨道、德国博格型无砟轨道 现场就地灌筑—德国雷达型无砟轨道（长枕埋入式、双块式） 1.5 客运专线与普通铁路是两个时代的产物，客运专线设计、施工采用新理念，其建设促进了我国铁路桥梁工程技术的发展。 桥梁在列车通过时的受力要比列车静置时大，其比值（1+μ移动荷载列的速度效应轨道不平顺造成车辆晃动 客运专线速度效应大于普通铁路，桥梁的动力效应相应较大。 跨度40m以下的客运专线简支梁桥当n＜1.5v/L时，会出现大的动力效应，甚至发生共振。为此，应当选择合理的结构自振频率n，避免与列车通过时的激振频率接近。 列车高速通过时，桥梁竖向加速度达到0.7gf≤20Hz）以上会使有碴道床丧失稳定，道碴松塌，影响行车安全。 2.2 桥上无缝线路与桥梁共同作用 修建客运专线要求一次铺设跨区间无缝线路，以保证轨道的平顺和稳定。桥上无缝线路可看作为不能移动的线上结构，而桥梁在列车荷载、列车制动作用下和温度变化时要产生位移。当梁、轨体系产生相对位移时，桥上钢轨会产生附加应力。 客运专线桥梁必须考虑梁轨共同作用。尽量减小桥梁的位移与变形，以限制桥上钢轨的附加应力，保证桥上无缝线路的稳定和行车安全。 2.3 满足乘坐舒适度 与普通铁路不同，客运专线要求高速运行列车过桥时有很好的乘坐舒适度，舒适度的评价指标为车厢内的垂直振动加速度。 影响乘坐舒适度的主要因素有列车车辆的动力性能、车速、桥跨结构的自振频率和桥上轨道的平顺性。 桥梁应具有较大的刚度、合适的自振频率，保证列车在设计速度范围内不产生较大振动。 2.4 100年使用寿命 对客运专线桥梁首次提出在预定作用和预定的维修和使用条件下，主要承力结构要有100年使用年限的耐久性要求。设计者应据此进行耐久性设计。 2.5 维修养护时间少 客运专线采用全封闭行车模式； 行车密度大； 桥梁比例大、数量多。 2.6 客运专线桥梁设计要求 应有足够的竖向、横向、纵向和抗扭刚度，使结构的各种变形很小； 跨度40m及以下的简支梁应选择合适的自振频率，避免列车过桥时出现共振或过大振动； 结构符合耐久性要求并便于检查； 常用跨度桥梁应标准化并简化规格、品种； 长桥应尽量避免设置钢轨伸缩调节器； 桥梁应与环境相协调（美观、降噪、减振）。 3 主要设计原则及相关限值 3.1 设计活载图式 设计活载图式的大小直接影响桥梁的承载能力和建造费用，是重要的桥梁设计参数。图式的制定应满足运输能力和车辆的发展。 我国普通铁路桥梁采用中-活载图式和相应的动力系数。 日本高速铁路采用非常接近运营列车的N、P和H型活载图式。相应的动力系数与跨度、车速和结构自振频率有关。 欧洲统一采用UIC活载图式，它涵盖6种运营列车，包括高速列车和重载列车，相应的动力系数仅与跨度有关。 我国客运专线采用ZK活载图式（0.8UIC）以及与 UIC 一致的动力系数和结构自振频率范围，我国新建时速200公里客货共线铁路仍采用中-活载及相应的动力系数。 中-活载与UIC活载效应大致相当，欧洲与日本的活载图式相差较大（一倍以上），导致日本高速铁路桥梁的体量略小。 3.2 结构刚度与变形控制限值 我国普通铁路桥梁的规定 欧盟高速铁路桥梁标准的规定（ENV1991-3:1995） 我国客运专线桥梁的规定(V≥250km/h) 3.3 车桥动力响应 客运专线桥梁结构除进行静力分析满足有关规定外，尚应按实际运营客车通过桥梁的情况进行车桥耦合动力响应分析。分析得出的各项参数指标应满足有关规定要求。 车桥耦合动力响应分析是利用有限元方法建立车辆及线--桥结构动力模型、运动方程。在