既有线提速200公里桥梁技术条件

1、 我国自广深线提速改造以来，进行了5 次大提速，客车速度达到160km/h ，货车速度达80km/h 。从前5 次的提速实践来看，由于我国铁路设计长期受经济条件的制约，标准偏低，提速的主要问题表现为先天不足，尤其在桥梁上比较突出，如桥梁的刚度问题、整体性和横向振动问题等。目前实施的提速目标值客车200km/h 、货车120km/h ，与德国联邦铁路改建或扩建线路及莫斯科一列宁格勒铁路线一致。因此在制定技术条件时，主要吸收了广深线5 次大提速的实践经验，参考了德国最新发行的铁路桥梁设计规范和前苏联的相关研究。 2. 1 一般规定一般规定 2.1.1 新建桥梁宜按 新建时速200 公里客货共线铁路

2、设计暂行规定 执行。 2.1.2 既有桥梁应符合 铁路桥隧建筑物大修维修规则 和 铁路桥梁检定规范的规定，并对既有桥梁进行检算，对检算难以得出明确结论的桥梁，应采用试验方法进行评定；检算、试验结果不满足使用状态要求，在进行技术、经济比较后，采用加固、改造或改建。 2.1.3 既有桥梁的改造或加固方案应根据桥梁的实际状况、评估结果和经济性，并考虑今后桥梁和桥上轨道的养护维修综合确定。 2.1.4线间距：350km/h线间距5.0m、300km/h线间距4.8m、250km/h线间距4.6m、200km/h线间距4.4m、160km/h线间距4.2m、120km/h线间距4.0m。 2.2.1 混

3、凝土并置梁及横向联结弱的混凝土梁应增设或加强横向联结，对加固确有困难或加固难以达到使用状态要求的梁应更换。2.2.2 预应力混凝土梁应按现行规范检算及加固，满足抗裂性和强度要求。2.2.3 跨度不大于40m 的钢板梁宜更换。2.2.4 钢桁梁桥应进行静、动力检算或试验，并考虑限界要求、改造的可能性和经济性，综合确定加固、改造措施或改建。2.2.5 钢桥的明桥面可保留，但应进行相应的改造。2.2.6 既有斜桥应进行桥面扭曲变形检算，并满足扭曲变形要求。 2.2.7 墩台 1）.线间距由4.0m 改为4.4m的双线桥梁，由于支座位置发生变化，应对墩台和基础的强度进行检算，必要时进行加固。 2）.既

4、有桥梁墩台纵向应按 新建铁路桥上无缝线路设计暂行规定 进行检算，并满足相关要求，必要时进行加固。 3）.既有桥梁墩台横向变形应满足横向折角的要求。 2.2.8 支座应在梁端设置横向限位装置，梁端的横向变位不得大于2mm。 2.2.9 涵洞顶至轨底的填土厚度不宜小于1.2m 。2.2.10 梁体每一种加固措施必须经过试验和鉴定，确定加固效果后方可推广采用；改造加固后的桥梁应采用静、动载试验进行抽检。 2.2.11作业通道 桥面两侧应设置作业通道，宽度宜为1.0m。作业通道栏杆的高度为1.0m。栏杆扶手内侧与毗邻线路中心的净距不应小于3.75m。 2.3 使用状态要求 2.3.1 竖向挠度要求 在

5、考虑动力系数的中一活载作用下，梁体的计算竖向挠度不应大于表3 . 3 . 1 的限值。该限值与 新建时速200 公里客货共线设计暂规 相比，有一定的差别，主要因为新线更多地考虑了留有发展空问和运营的高舒适性：而既有线改造主要考虑充分地利用既有结构，相对牺牲一定的舒适性，并且既有线提速200 公里基本上达到了最大限度。 梁体竖向挠度限值 跨度L40挠度限值：单跨L/900；多跨L/1100(20m18.2mm、32m29.1mm）。 2 .3.2 自振频率要求 简支梁除应满足竖向自振频率要求外，为保证列车运行的安全性和舒适性，梁体的横向一阶弯曲自振频率还应满足表3. 3 .2 的要求。表3 .

6、3 . 2 梁体横向弯曲自振频率f的规定：钢板梁、预应力混凝土梁：f60/L0.8(20m5.46次/s、32m3.75次/s) 2.3.3 由墩台横向水平位移差引起的相邻结构物轴线间的水平折角不得超过l。 我国既有铁路桥梁的设计，由于当时条件和认识上的限制，通常都偏重于一次建设投资的经济性考虑和便于快速施工。常用跨度混凝土桥梁均采用工厂预制、火车运输、架桥机架设的双片式T 梁标准化设计，设计的结构以满足承载力要求，节省材料为主，对桥梁的刚度、长期变形、动力性能和耐久性则考虑不足。因此在长期运营中和提速中出现一些问题，制约了铁路运输的发展。主要可归纳为桥梁长期使用状态问题和提速问题两大类。 混

7、凝土梁的设计主要由于结构构造处理不当以及对耐久性和混凝土材料性能认识不足，造成： 横隔板断裂； 预应力梁上拱度过大； 混凝土碱骨料反应造成部分桥梁严重的纵向水平裂纹； 混凝土保护层过薄，放排水系统失效，污水流经梁体表面，造成钢筋严重锈蚀。 钢梁均采用明桥面，明桥面的木枕用钩头螺栓固定于纵梁上，但钩头螺栓的紧固作用差，木枕易变位，桥上轨道维修量大。 支座：钢支座锈蚀严重，纵向活动支座不活动；板式橡胶支座横向没有约束。 涵洞：主要是石砌边墙破损严重。 为避免新建时速200 公里客货共线铁路桥梁设计出现同样的问题，保证新建桥梁的良好使用状态和耐久性，并尽量减少桥梁在运营期间的维修量，有必要对新建桥梁

8、的设计和构造作出规定。 广深准高速铁路改造是将客车速度提高到160k/h；四次大提速将三大干线的客车速度由原来的100km/h提高到140km/h，货车速度由60km/h以下提高到70-80km/h。铁科院和一些铁路局桥检队对提速后桥梁的动力性能进行了大量测试和分析，发现提速后既有桥梁存在的一些问题，主要包括： （l）既有混凝土双片式T 梁的桥面不成整体、横向联结弱造成一些跨度的横向自振频率偏低，当提速货车通过桥上时，由于货物列车的横向激振频率与梁体的横向有载自振频率接近，从而产生剧烈的横向振动现象。如32m 梁，货物列车提速至70一80 km/h时，实测32m 梁的横向振幅一般达到9-13m

9、m。大大超出当时桥梁检定规范的限值L /16.5=1.94mm。从国外情况来看，前苏联乌克兰科学院院士鲍达尔教授研究了客车200km/h 、货车120km/ h运行条件下梁体的振动问题，认为梁体横向振幅的限值一般可取客车0.2L ( mm ）、货车0 . 3L ( mm )（其中L 以m 计）， 可见我国32m 梁横向振动己超出这个限值。32m 预应力混凝土梁，因此货车提速后，梁体横向振动偏大。所以，既有标准梁的横向联结方式应改变，必须采用整体桥面，加强横向联结，提高横向自振频率。表l 混凝土标准梁实测横向自振频率及标准限值（单位：Hz ) （2）在前几次提速试验中分别对10-40m 6种不同

10、跨度的钢板梁进行过动载试验，当客车达到160km/h 时，梁体横向振幅在一些跨度接近新桥检规和前苏联的限值标准；货车提速到80-90km/h时，大部分跨度的梁体横向振幅超出限值标准，振动剧烈，危及行车安全。客、货车进一步提速后，梁体振动还会增大。因此在新桥设计中，40m 以下的跨度不宜采用钢板梁。 （3）我国过去的钢桥都采用明桥面，广深准高速铁路跨度64.0m 双线钢桁梁也是明桥面，只是将明桥面用的钩头螺栓改为在纵梁上打孔的螺栓连接，列车在160km/h速度条件下已经安全运营了四年，整个结构和桥面系均处在良好的状态。日本东海道新干线（运行速度210km/h）上也使用明桥面。明桥面直接承受列车的

11、冲击作用，一是纵横梁容易出现疲劳裂纹，日本东海道新干线在运营10 年后明桥面出现裂纹的现象显著增多；二是轨枕易变位，使得明桥面的轨道结构的维护量大；三是明桥面噪声大，为此日本东海道新干线明桥面的木枕己逐步改造成树脂轨枕。货车提速至120km/h后，由于其轴重和簧下质量都比客车大，冲击作用会显著增加，明桥面能否长期适用120km/h货车的动力作用及噪声污染都是突出的问题。 在德国新建铁路线上钢桥一般都采用正交异性板及钢筋混凝土板的道碴桥面。因此综合考虑结构的长期使用性能和减少桥上轨道的维修量，在新建客车200 km/h、货车120/kmh的客货共线铁路上不宜采用明桥面。 （4）我国既有铁路线上曾

12、采用一些柔性桥墩，当货车速度提高到60 一80km/h时，柔性桥墩普遍存在横向振动急剧增大的现象，目前有这类桥墩的线路区段提速货车不得不限速60km/h运行。因此，在货车120km/h的新建铁路上一般不应采用刚度较小的柔性墩台，以满足行车舒适性与安全性要求。 （5）板式橡胶支座横向变位没有约束，列车通过时梁体横向呈整体刚体振动形态，当速度提高后，列车的横向激励频率与梁体横向整体刚体振动频率很容易接近，从而使梁体产生剧烈的横向振动。因此，必须采取措施，约束其横向变位。 4.1、技术设备概况、技术设备概况 4.1.1既有桥涵运营状况 本次京广线提速目标200Km/h的区段范围内桥涵主要为盖板箱涵、

13、圆涵、拱涵、框架立交桥（涵）、钢筋（预应力）砼梁、T梁、板梁桥以及钢梁桥。在现状列车速度下多数桥涵运营状况良好。 4.1.2技术设备状况 （1）窦店保定（K30K132.500） 改造区段共涉及到既有桥涵136座。 其中：桥梁48座（含大桥3座），涵洞32座，框架桥（涵）56座。 4.2、设计原则、设计原则 4.2.1桥梁主要技术参数及控制指标 本段提速改造桥梁的主要技术参数参照新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定（以下简称暂规）、铁道部科学技术司既有线提速200KM/h技术条件（试行）（征求意见修改稿）办理。 1）设计荷载：“中活载”。 2）建筑限界：建筑限界应满足标准轨距铁路建筑限界

14、有关电气化净空的规定。 3）竖向刚度：技术条件规定跨度小于等于40m时，单跨最大竖向挠度不大于L/900，多跨最大竖向挠度不大于L/1100。 4）梁体横向刚度：在列车摇摆力、离心力、风力和温度力的作用下，梁体的水平挠度应不大于梁体计算跨度的1/4000。 5）摇摆力、离心力按暂规规定计算。 4.2.2一般桥涵主要设计原则 1）桥涵洪水频率标准：按现行桥规TBJ1000299，级铁路干线办理。 2）既有桥涵设施应结合所处速度区段检算动力特性，来确定加固改建措施。本次研究参照京秦提速试验中同类型桥梁仿真计算结果，本段200KM/h条件下要求舒适度指标满足合格。 3）桥梁孔跨式样：新建、改建桥涵一

15、般采用混凝土结构，要满足动力特性要求，尽量不采用钢梁。 4）新建、改建桥涵采用道碴桥面，枕底道碴厚度不小于30cm，困难条件下不小于25cm，桥涵道碴加厚区段增设挡碴块。 5）新建涵洞轨底至涵顶填土厚度不宜小于1.2米。 6）考虑无缝线路纵向力对桥梁墩台的作用。 7）跨度大于等于8m的T梁，其横隔板进行横向加固，本次研究考虑采取加固措施。 8）既有线涵洞，涵顶至轨底的高度小于1.2m时，计入动力系数进行检算，验算不合格的涵洞应进行加固、换板或改建。 9）跨度小于4.5m以下的桥梁如拨道偏距（相对于原位置）大于0.05m以上时，本次研究采用移梁或将梁更换为箱涵盖板，再以板涵接长。 10）跨度大于

16、4.5m的小桥，如拨道偏距大于0.05m时，应对桥梁进行检算。检算偏载超限的桥梁本次研究采用将梁体移位，墩台结构尺寸不满足时将既有墩台帮宽，其基础采取必要的加固措施。有条件的改建为框架桥。 11）既有线桥梁，所有平板橡胶支座或无支座桥梁，均应采取横向限位加固措施，新建桥梁也需采取具有横向限位装置的支座。 12）超低高度T梁更换或加固；小跨度梁改造为框架桥。 13）双线桥一线移梁，保持线间距最小为4.4米，由于支座位置发生变化，应对墩台和基础的强度进行检算，必要时进行加固。 14）钢梁桥采用更换混凝土梁设计，并对基础和墩台进行检算，必要时进行废除，重新设计新桥。 15）对木桩基础、石质墩台身进行加固处理。 4.3、建设方案、建设方案 4.3.1桥位方案的比选 根据线路平面设计，进行改建桥涵的平面位置设计。 4.3.2既有重大防护工程的利用加固 既有桥涵的导流设备，按照既有现场地形地貌，进行优化布置，不做的改动。 4.3.3桥式方案的比选 接长或新建桥桥式按既有桥式或相关桥式且不低于原孔径净高进行设置。 4.3