[建筑]客专桥梁工程术概述

1、授课：申爱国教授第一节 桥梁工程设计要求第二节 桥梁工程施工技术1 1桥梁是客运专线土建工程中重要组成部桥梁是客运专线土建工程中重要组成部 分，分，比例大、高架桥及长桥多。比例大、高架桥及长桥多。2 2客运专线桥梁的主要功能是为高速列车提供稳定、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。平顺的桥上线路。 为了保证高速列车的行车安全和乘坐舒适，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。要为列车高速通过提供高平顺、稳定的桥上线路。 客专桥梁工程的功能客专桥梁

2、工程的功能3 3客运专线桥梁可分为高架桥、谷架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、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。造价低等优势，在客运专线桥梁设计中广泛采用。4 4全面采用无砟轨道是高速铁路发展趋势，桥上无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。砟轨道对桥梁的变形控制提出更为严格的要求。1 1、结构动力效应好、

3、结构动力效应好2 2、不对梁上无缝线路产生附加作用、不对梁上无缝线路产生附加作用3 3、满足乘坐舒适度、满足乘坐舒适度4 4、使用寿命长、使用寿命长5 5、维修养护工作量小、维修养护工作量小客运专线桥梁设计要求客运专线桥梁设计要求1 1应有足够的竖向、横向、纵向和抗应有足够的竖向、横向、纵向和抗 扭刚度，使结构的各种变形很小。扭刚度，使结构的各种变形很小。2 2跨度跨度40m40m及以下的简支梁应选择合适的自振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。频率，避免列车过桥时出现共振或过大振动。3 3结构符合耐久性要求并便于检查。结构符合耐久性要求并便于检查。4 4常

4、用跨度桥梁应标准化并简化规格、品种。常用跨度桥梁应标准化并简化规格、品种。5 5长桥应尽量避免设置钢轨伸缩调节器。长桥应尽量避免设置钢轨伸缩调节器。6 6桥梁应与环境相协调（美观、降噪、减振）。桥梁应与环境相协调（美观、降噪、减振）。若客专桥梁设计不当，桥梁自身若客专桥梁设计不当，桥梁自身 变形和位移会使桥上钢轨承受额外的附加变形和位移会使桥上钢轨承受额外的附加 应力，因此，设计应考虑梁轨共同作用引起的应力，因此，设计应考虑梁轨共同作用引起的 钢轨附加力，并采取措施将其限制在安全范围内。钢轨附加力，并采取措施将其限制在安全范围内。钢轨附加应力的分类：钢轨附加应力的分类：（1 1）制动力）制动力

5、（2 2）伸缩力）伸缩力（3 3）挠曲力）挠曲力为了保证桥上无缝线路（有砟）为了保证桥上无缝线路（有砟） 稳定和安全，要求：稳定和安全，要求：（1 1）桥上无缝线路桥上无缝线路 钢轨附加压应力不大于钢轨附加压应力不大于 61mpa 61mpa；（2 2）桥上无桥上无 缝线路钢轨附加拉应力不大于缝线路钢轨附加拉应力不大于 81mpa 81mpa；（3 3）制动制动时，梁轨相对快速位移不大于时，梁轨相对快速位移不大于 4mm 4mm。最大制动力出现在停车前瞬间，桥梁墩台应有最大制动力出现在停车前瞬间，桥梁墩台应有足够的纵向刚度以限制制动时钢轨出现较大的应力足够的纵向刚度以限制制动时钢轨出现较大的应

6、力改善结构耐久性是大量经验教训的结果， 世界各国总结的经验可归纳为以下几点：（1）结构的耐久性是在精心设计、精心施工、 精心检查和养护的条件下才能实现。（2）造成结构病害的主要原因是结构构造上的缺陷，以往的设计过分重视计算，忽视了构造细节的处理。（3）桥梁的养护重点是及时检查。病害早发现、早整治，不仅费用少，而且能保证耐久性。（1）采用上承式结构和整体桥面。（2）高质量的桥面防排水体系和梁端接缝防水， 不让桥面污水流经梁体。（3）结构构造简洁，常用跨度桥梁标准化、规格品种少。（4）结构便于检查，可方便地到任何部位察看。（5）足够的保护层厚度，普通钢筋最小保护层厚度3cm，预应力管道最小保护层管

7、道直径。（6）截面尺寸拟定首先应保证混凝土的灌筑质量，应力不宜用足。（7）采用高品质混凝土。（1 1）采用整体、密闭的桥面。）采用整体、密闭的桥面。（2 2）提高了保护层厚度。）提高了保护层厚度。（3 3）预留检查通道。）预留检查通道。（4 4）简化常用跨度标准梁的品种。）简化常用跨度标准梁的品种。（5 5）采用高性能混凝土。）采用高性能混凝土。（6 6）优化构造细节。）优化构造细节。1 1客运专线桥梁对支座的要求客运专线桥梁对支座的要求 （1 1）应明确区分固定和活动支座，保证桥）应明确区分固定和活动支座，保证桥 上无缝线路的安全。上无缝线路的安全。 （2 2）支座应纵、横向均能转动，并能使

8、结构在）支座应纵、横向均能转动，并能使结构在 支点处可横向自由伸缩。支点处可横向自由伸缩。 （3 3）支座应便于更换。）支座应便于更换。2 2盆式橡胶支座能符合上述要求，被广泛应用于各国高速铁盆式橡胶支座能符合上述要求，被广泛应用于各国高速铁路桥梁。路桥梁。3 3每孔简支箱梁的四个支座采用四种型号。每孔简支箱梁的四个支座采用四种型号。4 4有砟桥梁的坡道梁支座应垂直设置（无砟桥梁另作考虑）。有砟桥梁的坡道梁支座应垂直设置（无砟桥梁另作考虑）。 5 5采用架桥机架设箱形梁，要保证四支点在同一平面上。采用架桥机架设箱形梁，要保证四支点在同一平面上。1墩台基础的纵向刚度应满足纵向力安全 传递的要求，

9、横向刚度应保证上部结构水平 折角在规定的限值以内。 2为保证桥墩具有足够的刚度，结构合理、经济， 墩高20m以下宜采用实体墩，大于20m宜采用空心墩， 禁止使用轻型墩。 （1）为便于养护维修、同时注重外观简洁，取消了墩帽、并在墩顶设有0.51m深的凹槽；同时墩顶预留千斤顶顶梁位置。 （2）预制架设简支梁，墩顶支座纵向间距由普通铁路桥梁70cm放大至120cm。 （3）桥位制梁时，应考虑相邻孔梁端张拉空间，墩顶支座宜采用170cm。 （4）梁底进人孔设置在墩顶位置。 1、桥梁在线路中所占比例大，并且高架、长桥、大 跨度桥梁多。 2、设计时速300km、350km的客运专线及城际铁路，其梁面均采用

10、无砟轨道。 3、梁体均采用预应力混凝土箱形截面，抗竖弯、侧弯及抗扭的刚度大。4、32m双线整体箱梁为主要梁形，架设需采用专用设备，技术含量高。1、简支箱梁梁场预制 32m双线整孔预应力混凝土简支箱梁为 主型结构，少量配跨采用24m简支箱梁。施工 方法主要采用沿线设置预制梁厂进行箱梁预制，然后采用专用运梁车和架桥机进行长距离的运输、架设。2、桥位现场逐孔灌注 目前移动模架在桥位现场逐孔制作技术日益成熟，已经成为一种重要的制梁方式。3 3、连续梁悬臂或膺架法施工、连续梁悬臂或膺架法施工 跨越公路、站场、河流等跨度较大的跨越公路、站场、河流等跨度较大的 桥梁主要采用预应力混凝土连续箱梁，根据桥梁主要

11、采用预应力混凝土连续箱梁，根据 结构跨度布置、类型和工期要求，多采用悬臂、膺结构跨度布置、类型和工期要求，多采用悬臂、膺架法施工。架法施工。 4 4、变桥面道岔桥、变桥面道岔桥 由于高速道岔的长度都在由于高速道岔的长度都在70m70m以上，当山区站场以上，当山区站场铺设多组高速道岔时，由于场地不足，需采用道岔铺设多组高速道岔时，由于场地不足，需采用道岔桥延长站场。桥延长站场。1、工厂化生产质量稳定、效率高、成本底 高速铁路常用跨度箱型梁的制造基本上都 采用工厂集中预制，生产工艺采取先张法施工工艺、 混凝土养生实行压力高温养生工艺，缩短了生产周期，减 少了台位占有时间，提高了生产效率，有效降低了

12、生产成本。 由于后张法现场制梁场地接近桥位，避免了箱梁长途运输的巨大运费；预制、存放，均采用工厂化生产方式，既保证工程质量的控制，又便于施工管理；与造桥机法、膺架法制梁相比较，具有制梁速度较快、生产工艺成熟、质量容易控制等。同时也存在梁场占地大，模板套数多，生产周期较长等不足的缺点。2、采用高性能混凝土 通过混凝土材料中掺加活性矿物掺合料 （级粉煤灰、磨细矿粉）和其它改善混凝土性 能的外加剂，改善混凝土的耐久性和施工性能。对混 凝土采用的各种材料提出了严格要求和规定。 混凝土质量应达到以下要求： （1）强度及弹性模量不得低于设计值。 （2）冻融循环200次后，试件重量损失不大于5%，动弹模不低

13、于60%。 （3）抗渗等级不小于p20。 （4）氯离子渗透值不大于1000c。 （5）护筋性试件中钢筋不应出现锈蚀。3、预制梁养护条件好 （1）冬季预制时，早期可以采用蒸汽养护 静停时，棚温不低于5，灌筑完保持4小时；升 温速度不应大于10/h；恒温蒸汽温度不宜超过45 ；降 温速度不大于10/h。 蒸养过程中，梁体芯部混凝土温度不应超过60，芯部与表层、表层与环境温差不超过15。蒸养结束后立即进入自然养护，时间不少于14天。 （2）自然养护时保持混凝土表面充分潮湿；相对湿度在60%以上时，不应少于14天；否则不应少于28天。4、便于控制预制梁拆模 （1 1）混凝土强度达到设计强度的）混凝土强

14、度达到设计强度的60%60%以上。以上。 （2 2）梁体混凝土芯部与表层、箱内与箱外、表层）梁体混凝土芯部与表层、箱内与箱外、表层 与环境的温差不大于与环境的温差不大于1515。5、便于控制后张梁预应力的施加 三阶段张拉 （1）带底模预张拉：张拉的目的是防止早期混凝 土温差及收缩裂缝，张拉前松开侧模，不能让侧模阻碍梁体压缩变形，张拉后可以脱离底模的支撑。 （2）初张拉：达到80%混凝土设计强度时进行初张拉，提供顶梁、移梁所需的预应力。 （3）终张拉：梁体混凝土达到设计的强度和弹性模量值，且混凝土龄期不少于10天，要求已张拉过的预应力束重新拉到设计吨位。6、便于管道压浆控制，实现预应力钢束的封闭

15、7、预制梁静载弯曲抗裂性及挠度试验 需要检验的场合 （1）首孔预制梁生产时。 （2）正式生产后，原材料及工艺有较大变化，可能影响产品性能时。 （3）批量生产中抽样。 （4）有质量缺陷，可能对产品的抗裂性及刚度有较大影响时。预制箱梁的架设主要包含三大任务： （1）提梁、装车 （2）箱梁运输 （3）箱梁架设上述三大任务涉及到三项大型设备： （1）轨行提梁吊车 （2）运梁台车 （3）架梁机一、箱梁装车过程 装车时，保证箱梁在台车上的平衡，一是 箱梁支点的平衡，绝对避免一角悬空，二是保 证梁体中心线与运梁台车中心线重合。二、运梁过程 1、保持车速均匀，沿途路线度不能超过规定的要求； 2、必须有引导人员在前方检查路面，不得有交大的凹凸和尖锐物，路面必须达到足够的强度； 3、经过涵顶或其他已经桥时，必须实现完成涵洞或其他桥梁的承载能力检算，确保安全。 4、恶劣天气不得运梁。三、架梁过程1、架梁前必须完成支座垫石顶面标高的测量，相邻支座表面的高差不得超过规定的标准。2、落梁前再次校核支座字线、锚栓孔位置、孔径、深度，清除锚栓孔内的积水及杂物。3、落液梁时必须首先用压千斤顶平衡支撑起梁体，不得发生三点支撑的情况。4、调整梁顶标高达到要求之后，在支座锚栓空内和支座下钢板与垫石顶面之间的空隙内灌注高强砂浆，当高强砂浆达到规定强度之后，方可撤去液压千斤顶。 每一片箱梁需安