高速铁路(客运专线)桥涵施工技术讲稿一

1、PAGE PAGE 36高速铁路路（客运运专线）桥涵施施工技术术葛俊颖 编编石家庄铁铁道学院院二零零五五年十月月第一章 绪 论论第一节 前 言言自19664年日日本建成成世界上上第一条条2000km/h高速速铁路以以来，由由于其快快速和安安全所带带来的经经济效益益和社会会效益，及对国国民经济济和科学学技术的的发展所所起的作作用，已已引起世世界各国国的重视视，各经经济发达达国家竟竟相发展展高速铁铁路。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，是运输输市场激激烈竞争争的出路路，是现现代高新新技术发发展的产产物。它它在2000110000km的的运距范范围内具

2、具有很大大的竞争争力。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，使曾经经被视为为“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。目前欧欧洲和日日本已将将一条条条独立的的高速铁铁路连接接成高速速铁路网网。高速速铁路网网的形成成，实现现了铁路路从传统统型产业业向现代代型产业业发展的的历史性性转变。我国改革革开放220年来来，经济济迅速发发展，各各行各业业与国际际接轨，使得国国内铁路路也面临临着巨大大的挑战战。既有有铁路不不能适应应市场经经济发展展的需要要，繁忙忙干线运运输能力力紧张，运输质质量和服服务水平平低下，管理手手段落后后等等，迫切需需要我国国铁路

3、人人把握世世界铁路路技术发发展的趋趋势，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，从而在在运输市市场竞争争中立于于不败之之地。有鉴于此此，我国国在19990年年就计划划在广深深既有线线提速至至1600km/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。根据我我国

4、中中长期铁铁路网规规划，到20020年年，全国国铁路营营业里程程达到110万公公里，主主要繁忙忙干线实实现客货货分线，复线率率和电化化率均达达到500，运运输能力力满足国国民经济济和社会会发展需需要，主主要技术术装备达达到或接接近国际际先进水水平。秦秦沈客运运专线是是我国已已经建成成的第一一条客运运专线，广深准准高速铁铁路也已已经运营营多年，已经开开工或即即将开工工的高速速铁路客客运专线线有石家家庄太太原客运运专线、武汉合肥高高速铁路路、武汉汉广州州高速铁铁路、郑郑州至西西安客运运专线、京石高高速铁路路、福厦厦高速铁铁路。另另外京沪高速速铁路、京汉高高速铁路路以及广广珠高速速铁路、沪宁高高速铁

5、路路等，也也进入了了规划或或前期准准备阶段段。高速速铁路网网的建设设，在大大江南北北已呈方方兴未艾艾之势。高速铁路路与传统统的普通通铁路有有很大的的不同：高速度速度在2200kkm/hh以上的的铁路才才称为高高速铁路路，由于于高速度度的原因因，线路路轨道不不平顺、行车运运行控制制难度、行车事事故后果果被放大大，轨道道上微小小的不平平顺或长长波不平平顺对列列车都将将造成巨巨大的振振动激扰扰。所以以要求桥桥上轨道道和路基基与桥的的连接部部具有极极好的平平顺性。高舒适性性贯彻以人人为本的的理念，突出设设计上的的人性化化，满足足舒适的的要求。高安全性性高速铁路路必须具具有一流流的安全全保障系系统，这这

6、不仅要要求土建建工程具具有较高高的可靠靠性和稳稳定性，更重要要的是进进行实时时的安全全监测、监视与与控制。在能见见度很低低的大雾雾天气，高速公公路封闭闭，民航航飞机延延误起飞飞，而高高速铁路路就不受受影响的的安全运运营。从从19664年有有高速铁铁路以来来，全世世界范围围内只有有极少的的列车事事故。高密度高速列车车追踪列列车间隔隔时间普普通可以以达到33分钟。要体现现高速铁铁路的优优势，就就必须保保证列车车在高速速铁路线线上高密密度地连连续运行行。通车即按按设计速速度运行行目前世界界上所建建设的高高速铁路路除日本本东海道道新干线线在开通通运营的的第一年年未达到到最计速速度外，其后修修建的和和其

7、他国国家的高高速铁路路均在通通车之日日即按设设计速度度运营。这与我我国传统统普通铁铁路有根根本不同同，我国国既有铁铁路大都都是通车车一年半半载后还还不一定定能达到到设计速速度。如如京九铁铁路，通通车时某某些地段段仅达550660kmm/h，运营一一段时间间才达到到7080kkm/hh，至今今仍不能能全线按按设计速速度1220kmm/h运运营，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. 很很强的本本土化 高高速铁路路具有很很强的土土木化特特征，必必须结合合我国的的现

8、实条条件，尽尽管日本本和欧洲洲各国经经过几十十年的实实践，积积累了大大量经验验，并各各自制定定了一套套高速铁铁路专用用的技术术标准，如日本本的新新干线网网结构物物设计标标准、国际铁铁路联盟盟的高高速线上上桥梁技技术标准准、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。鉴于此此，需要要集中我我国铁路路界的力力量，结结合我国国国情，对高速速铁

9、路的的关键技技术进行行详细、系统的的研究，为我国国高速铁铁路设计计规范的的制定提提供理论论依据。为了保证证高速铁铁路行车车的安全全与舒适适，其各各项技术术标准要要求均很很高，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，因此，在高速速铁路的的修建中中，如何何将桥梁梁快速、优质的的建成是是非常关关键的。第二节高高速铁路路桥梁的的特点行车速度度大于2200kkm/hh即为高高速铁路路，客运运专线的的基础设设施设计计时速为为3500km/h，客客货混运运铁路的的运营速速度大于于2000km/h，不管哪哪种高速速铁路，其运行行速度均均

10、较快，技术标标准要求求较高，站间距距离长，且要与与周围环环境协调调，要求求尽量减减小噪音音污染，所以高高速铁路路对桥梁梁的要求求与普通通铁路不不同，且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，并需要要全封闭闭行车，桥梁建建筑物数数量多于于普通铁铁路。在在平原及及人口稠稠密地区区，经常常选用高高架线路路；而在在山区及及丘陵地地带，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：用以穿穿越既有有交通路路网、人人口稠密密地区及及地质不不良地段段。高架架桥通常常墩身不不高，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：用以跨跨越山谷

11、谷。跨度度较大，墩身较较高；跨河桥：跨越河河流的一一般桥梁梁。已经建成成的高速速铁路或或客运专专线桥梁梁的结构构形式一一般是：小跨度度桥梁采采用多孔孔等跨简简支梁桥桥，大跨跨度桥梁梁的结构构形式较较多，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。高架线路路上采用用多孔等等跨简支支梁桥的的型式，具有以以下优点点: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。高架线线路采用用简支体体系的梁梁桥，更更能适应应地质不不良、地地基承载载力低的的地段。等

12、跨简简支梁，工程量量大，适适宜于现现场工厂厂化预制制，逐孔孔架设，能显著著提高施施工速度度。但对对于跨度度小于220米的的小型桥桥梁，根根据法国国的经验验最好采采用超静静定结构构，如刚刚构桥。因为法法国早期期修建的的小跨度度简支梁梁桥动力力效应十十分显著著，会导导致梁体体开裂。多孔等跨跨布置的的连续梁梁，能够够提高梁梁部结构构整体性性和刚度度，并且且对保持持桥上线线路的平平顺性更更有利，从而提提高桥上上行车的的舒适性性和安全全性。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。钢筋混凝凝土刚架架结构，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

13、日本高速速铁路高高架桥多多采用这这种结构构型式，有一定定的使用用经验。故当技技术经济济条件相相宜时，也可采采用这种种结构型型式。斜交刚架架和框构构桥在跨跨越道路路等场合合，其适适应性强强，整体体性好，可以采采用。钢混凝土土结合梁梁或型钢钢混凝土土结构跨跨越能力力强，施施工方便便，并且且由于结结构重量量轻有显显著的抗抗震优势势，故在在跨越繁繁忙道路路或抗震震要求较较高的场场合适用用。表1.11 国外外高速铁铁路大跨跨度桥梁梁序号结构型式式孔跨布置置(m)桥名123预应力混混凝土连连续梁40+777+1130+7750+1101000+50067+1100+67德国美因因河桥(无碴轨轨道)法国阿维

14、维尼翁桥桥法国旺他他勃朗桥桥456预应力混混凝土VV型连续续刚构预应力混混凝土TT型刚构构预应力混混凝土斜斜腿刚构构82+1135+8276+7762633+511+2663德国格明明登美因因河桥日本第一一千曲川川桥(无碴轨轨道)日本雾积积川桥(无碴轨轨道)789预应力混混凝土斜斜拉桥预应力混混凝土低低塔斜拉拉桥1339+1133965+1105+1055+65555+990+555日本第二二千曲川川桥(无碴轨轨道)日本屋代代北桥(无碴轨轨道)日本屋代代南桥(无碴轨轨道)101112混凝土上上承拱桥桥162412275116德国伐茨茨霍希汉汉姆美因因河桥德国瓦尔尔泽巴赫赫桥德国拉恩恩特尔桥桥(

15、无碴轨轨道)131415钢系杆拱拱桥12412141154+11154法国阿维维尼翁桥桥法国莫纳纳斯桥法国阿德德玛桥16钢混结合合连续桁桁梁桥76+996+996+880+6675德国范拉拉桥17下承式连连续钢桁桁梁桥3822.3+3310330日本第三三千曲川川桥高速铁路路中的桥桥梁一般般有以下下的特点点：1. 桥桥梁数量量多平交道的的存在将将使列车车速度、交通安安全和正正点运行行等均不不能得到到保证，因此，新建高高速铁路路一般均均不设平平交道，而设立立交桥，日本、法国、德国等等国家的的高速铁铁路均如如此。对对既有线线改为行行驶高速速列车时时，国际际铁路联联盟规定定：当列列车速度度超过220

16、0kkm/hh时，不不许设平平交道；当列车车速度为为14002000km/h时，也应首首先考虑虑立交；在遇到到以下情情况时，均应该该为立交交桥，取取消平交交道：交交通繁忙忙的道路路，平交交道的看看守与养养护费用用和新建建立交桥桥的投资资相差不不大或嘹嘹望条件件不好等等等。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3

17、7。韩国在在建的高高速铁路路，桥梁梁约占三三分之一一（见表表1.22）。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1.22 德德国、日日本、韩韩国高速速铁路桥桥梁所占占比例国名线路总长长（kmm）桥梁总长长（kmm）桥梁所占占比例（）德国603468日本1953393048韩国41113533桥梁数量量增加，尤其是是大量采采用很长长的高架架线路，使桥梁梁成为高高速铁路路的主要要组成部部分。因因此，桥桥梁的使使用性能能能否满满足高速速行车要要求已成成为修建建高速铁铁路的成成败关键键。2. 混凝土土桥梁多多高速铁路路的桥梁梁需要有有很高的的抗扭刚刚度、足足够的稳稳定性

18、和和耐久性性，加之之高速铁铁路要求求维修量量小，且且近几年年各国公公众对噪噪音特别别反感，因此世世界各国国对高速速铁路桥桥梁的结结构类型型进行了了充分而而细致的的研究，不仅中中小跨度度的桥梁梁普遍采采用道碴碴桥面的的钢筋混混凝土和和预应力力混凝土土桥梁，而且还还发展多多种形式式的大跨跨度预应应力混凝凝土结构构。德国国的DSS8044规范规规定高速速铁路桥桥梁一般般应采用用上承式式梁，在在任何情情况下都都必须设设置石碴碴道床，采用下下承式槽槽形梁、斜拉桥桥或悬索索桥需特特别批准准；日本本的东海海道干线线曾经使使用过明明桥面钢钢梁，运运营100年后，在纵梁梁、横梁梁端部腹腹板的断断面变化化处出现现

19、裂缝，因而在在后来修修建的山山阳新干干线中，该线大大部分桥桥梁设计计为混凝凝土结构构，从冈冈山至博博多段共共1199,4332延米米，桥梁梁中钢梁梁和结合合梁仅占占7.55%；东东北新干干线钢筋筋混凝土土和预应应力混凝凝土梁的的比重，比上述述的值还还大。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1.33 日日本各条条新干线线上各类类型桥梁梁所占比比例铁路段混凝土桥桥组合梁桥桥、钢桥桥线别别总长(kkm)所占比例例总长(kkm)所占比例例东海道东京新新大阪14282%3118%山阳新大阪冈山8793%77%山阳冈山博博多11094%66%东北大宫盛盛冈32698%72%东

20、北上野大大宫2288%312%上越大宫新新泻16199%11%各国已建建成的高高速铁路路的钢筋筋混凝土土桥中，预应力力混凝土土桥梁在在高速铁铁路桥梁梁中占有有绝对优优势，因因为预应应力混凝凝土与其其它建桥桥材料相相比，具具有一系系列适合合高速铁铁路桥梁梁的优点点，如刚刚度大、噪音低低，温度度引起的的变形对对线路位位置影响响小，养养护工作作量少，造价也也较低等等，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，结合梁梁也常被被采用。桥梁的上上部结构构直接承承受列车车荷载，由于高高速列车车运行时时动力响响应加剧剧，为保保证列车车运行安安全和旅

21、旅客乘坐坐舒适，加强上上部结构构的竖向向刚度、横向刚刚度和抗抗扭刚度度，使其其满足刚刚度限值值的要求求，同时时加强结结构的整整体性，以提高高结构的的动力特特性，都都是十分分必要的的。3. 重重视改善善结构耐耐久性，桥梁要要便于检检查、维维修国内外大大量桥梁梁的使用用经验说说明，结结构的耐耐久性对对桥梁的的安全使使用和经经济性起起着决定定的作用用。经济济合理性性应当使使建造费费用与使使用期内内的检查查维修费费用之和和达到最最少，片片面地追追求较低低的建造造费用而而忽视耐耐久性，往往会会造成很很大的经经济损失失。因此此，高速速铁路的的桥梁结结构，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

22、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。高速铁路路是极其其重要的的交通运运输设施施，任何何中断行行车都会会造成很很大的社社会影响响和经济济影响，为此桥桥梁结构构物应尽尽量做到到少维修修或免维维修，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，保证质质量。一一些国家家规定高高速铁路路桥梁在在结构耐耐久性方方面要求求的设计计基准期期，一般般以500年不需需维修为为目标；在正常常检查、养护前前提下，期待能能达到1100年年的耐用用期。我我国新建建铁

23、路的的设计使使用年限限现已经经提高到到1000年。另一方面面，由于于高速铁铁路运营营繁忙、列车速速度高，造成桥桥梁维修修、养护护难度大大、费用用高。因因此，桥桥梁结构构构造应应易于检检查和维维修。以上原则则，在各各国的高高速铁路路桥梁设设计建造造时，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. 限限制纵向向力作用用下结构构产生的的位移，避免桥桥上无缝缝线路出出现过大大的附加

24、加应力高速铁路路要求一一次铺设设跨区间间无缝线线路而桥桥上无缝缝线路钢钢轨的受受力状态态不同于于路基，结构的的温度变变化、列列车制动动、桥梁梁挠曲能能使桥梁梁在纵向向产生一一定的位位移，引引起桥上上钢轨产产生附加加应力。过大的的附加应应力会造造成桥上上无缝线线路失稳稳，影响响行车安安全。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，除了对对墩顶纵纵向刚度度有严格格的要求求外，对对如何避避免结构构物出现现较大的的纵向位位移也进进行了深深入研究究，提出出了多种种控制方方法和构构造措施施，以供供高墩桥桥梁选择择。对于

25、高速速轨道而而言，必必须尽可可能消灭灭钢轨有有缝接头头，采用用跨区间间超长无无缝线路路。欧洲洲和日本本已运营营的44400 km高高速铁路路无不采采用无缝缝线路，表明世世界各国国铁路工工作者对对高速铁铁路轨道道结构的的共识。发展跨跨区间超超长无缝缝线路的的一项关关键技术术是如何何在特大大桥上铺铺设无缝缝线路,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。桥上无缝缝线路纵纵向附加加力指的的是在温温度变化化及列车车荷载的的作用下下，钢轨轨所承受受的伸缩缩附加力力、挠曲曲附加力力、断轨轨力以及及制动力力等,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。由于于

26、高速铁铁路桥梁梁的结构构型式多多种多样样,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。在特大大桥上铺铺设无缝缝线路,按规范范要求均均需要单单独设计计。铺设焊接接长钢轨轨的桥梁梁的下部部结构，其纵向向水平刚刚度取决决于两方方面的因因素，一一是桥上上轨道强强度和稳稳定性；二是在在制动力力作用下下梁轨相相对位移移的大小小。桥上上钢轨除除承受长长钢轨锁锁定时的的温度应应力和列列车通过过时的动动弯应力力外，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

27、力不不得超过过81MMpa，最大压压应力不不得超过过61MMpa。而这个个附加应应力值的的大小是是与桥梁梁的跨度度及其下下部结构构的刚度度密切相相关的。另外在在制动力力作用下下梁轨之之间必然然产生相相对位移移，经研研究和参参考国外外规范。为保持持桥上轨轨道的横横向阻力力，保证证轨道的的稳定，梁轨之之间的相相对位移移应控制制在4mmm以下下，这又又是与桥桥梁的跨跨度及其其下部结结构的刚刚度密切切相关的的。因此此为了保保证桥上上轨道结结构的强强度和稳稳定性，以及满满足梁轨轨相对位位移限值值的要求求，必须须对不同同跨度的的桥梁下下部的刚刚度加以以限制。对于由多多跨简支支结构组组成的桥桥梁，在在桥台纵

28、纵向水平平刚度大大于桥墩墩纵向水水平刚度度的情况况下，桥桥上满布布列车荷荷载时，桥头钢钢轨产生生的最大大拉（压压）制动动附加应应力。对对于钢轨轨挠曲附附加应力力，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，会出现现钢轨最最大附加加压应力力；钢轨轨最大制制动附加加拉应力力与钢轨轨最大挠挠曲附加加拉应力力组

29、合时时会出现现钢轨最最大附加加拉应力力。对常用跨跨度不同同纵向水水平刚度度的桥梁梁，分析析其钢轨轨附加应应力和梁梁轨快速速移动相相对位移移量，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。5. 结结构要有有足够大大的刚度度，为列列车高速速行驶提提供坚实实、平顺顺的行车车道长期以来来，由于于对结构构振动特特性认识识不足，对结构构振动频频率与列列车速度度之间的的关系认认识不足足，导致致部分桥桥梁结构构在列车车过桥时时产生横横向晃动动，给司司机、旅旅客带来来不安全全感，甚

30、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 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。桥梁出现现较大挠挠度会直直接影响响桥上轨轨道的平平顺性，造成结结构物承承受很大大的冲击击力，旅旅客舒适适度受到到严重影影响，轨轨道

31、状态态不能保保持稳定定，甚至至影响列列车的运运行安全全。随着着列车速速度的提提高，乘乘坐舒适适度要求求桥梁有有较大的的刚度，动力效效应也要要求高速速铁路桥桥梁较之之普通铁铁路线上上的桥梁梁有更大大的刚度度（即较较高的固固有频率率）。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。从设计计荷载的的角度，在列车车中低速速行驶时时，结构构的动力力效应不不明显，一般求求得挠度度冲击系系数，然然后在桥桥梁设计计时为静静态的荷荷载乘以以一个荷荷载放大大系数。随着高高速列车车的出现现及桥梁梁向长大大跨度方方向的发发展，仅仅仅求出出冲击系系数已不不能满足足桥梁设设计要求求，为了了确保高高速行车车的安

32、全全与舒适适，车桥桥动力作作用的研研究增加加了对桥桥梁挠度度及梁段段折角限限值的研研究，列列车过桥桥时的横横向振动动响应也也逐渐成成为一个个重要的的研究内内容。普通客车车乘坐舒舒适度一一般可以以用顺桥桥向及横横桥墩台台顶面的的弹性水水平位移移来保证证。对于于高速铁铁路，满满足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，桥梁下下部结构构的横向向刚度对对车桥耦耦合振动动体系的的影响是是较为明明显的，且横向向刚度的的影响明明显地大大于纵向向刚度的的影响，尤其是是对横向向动位移移的影响响更大。纵向和和横向应

33、应区别对对待。静力计算算的墩台台顶水平平位移值值，是桥桥墩台刚刚度的直直接体现现，是对对车桥耦耦合振动动体系影影响较大大的一个个因素，影响列列车安全全性和旅旅客乘车车舒适度度的指标标，故应应参考有有关规定定进行检检算，予予以控制制。最终终，设计计的桥墩墩台，应应与梁部部结构一一起进行行车桥耦耦合振动动分析，满足列列车安全全性和旅旅客乘座座舒适度度指标的的要求，对于适适用于高高速铁路路的墩台台顶的弹弹性水平平位移的的容许值值，应在在专题研研究的基基础上再再行确定定。此外，为为保证轨轨道的平平顺性还还必须限限制桥梁梁的预应应力徐变变上拱和和不均匀匀温差引引起的结结构变形形。这些些都对高高速铁路路桥

34、梁结结构的刚刚度和整整体性提提出很高高的要求求，对桥桥梁挠度度、梁端端转角、扭转变变形、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）采采用双线线整孔桥桥梁，主主梁整孔孔制造或或分片制制造整体体联结。双线桥桥梁一方方面提供供很大的的横向刚刚度，同同时在经经常出现现的单线线荷载下下，竖向向刚度比比单线桥桥增大了了一倍。（2）除除了小跨跨度桥梁梁外，都都采用双双线单室室箱形截截面；（3）加加大简支支梁的梁梁高，如如欧洲各各国高速速铁路预预应力简简支梁高高跨比一一般选择择1/991/110，而而普通铁铁路

35、的预预应力混混凝土简简支梁的的高跨比比约为11/1001/11（除了跨跨度322m梁因因运输净净空限制制梁高定定为2.5m）；（4）尽尽量选用用刚度大大的结构构体系如如连续梁梁、刚架架、拱桥桥、斜拉拉桥等；鉴于高速速铁路全全封闭桥桥梁数量量多，设设计技术术标准高高，又要要求行车车安全舒舒适，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，且要求求结构物物有较高高的抗扭扭和抗弯弯刚度，通常不不应采用用柔性结结构，而而刚构和和框架结结构可减减少维修修工作量量，且局局部损伤伤并不影影响整体体。日本本是地震震高发区区，因

36、此此，日本本山阳新新干线高高架桥大大量地采采用双线线跨度为为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，也有连连续多孔孔两端无无悬臂的的，常用用于轨道道板梁桥桥，多孔孔连续混混凝土梁梁对受力力有较大大的安全全储备量量。（5）桥桥梁跨度度不宜过过大。法法国高速速铁路直直至修建建地中海海线时才才首次采采用1000m跨跨度的桥桥梁。目目前各国国最大跨跨度的桥桥梁均未未超过1162mm（见表表1.44）。表1.44 各各国高速速铁路跨跨度最大大的桥梁梁国名桥名主跨（mm）结构型式式高速线名名日本第二千曲曲川桥135预应力混混凝土密密束斜拉拉桥

37、北陆新干干线德国法伊茨赫赫希海姆姆美因河河桥162上承式钢钢筋混凝凝土拱桥桥汉诺威一一维尔茨茨堡法国旺塔布伦伦桥100预应力混混凝土连连续梁地中海线线西班牙阿姆波斯斯特桥92预应力混混凝土连连续梁巴塞罗纳纳一瓦朗朗期瑞典伊格尔斯斯塔桥158预应力混混凝土刚刚构高速铁路路桥梁设设计主要要由刚度度控制。尽管高高速铁路路活载小小于普通通铁路，但实际际应用的的高速铁铁路桥梁梁，在梁梁高、梁梁重上均均超过普普通铁路路桥梁。6. 高高架车站站桥较多多高速铁路路多修建建在客运运或货运运量较大大的路段段，或新新建，或或对既有有线进行行改造，无论哪哪种情况况，既有有车站线线路和站站房相交交错或综综合在一一起的现

38、现象是避避免不了了的，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. 全全面采用用无碴轨轨道是客客运专线线发展趋趋势无碴桥面面梁的优优点是：桥上不不用上道道碴，不不用设挡挡碴墙，桥面的的宽度可可以减小小，梁重重相应减减轻。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，能节省省大量维维修养护护费用。目前，虽虽然大部部分国家家的高速速铁路仍仍采用有有碴轨道道，但随随着日本本数十年年来在高高速铁路路上广泛泛应用板板式无碴碴轨道以以及经数数十种刚刚性道床床的试铺铺

39、、改进进，德国国近年也也在新建建高速铁铁路上全全面推广广，无碴碴轨道已已被认为为是高速速铁路的的发展趋趋势。实实践证明明，无碴碴轨道弹弹性均匀匀、状态态稳定、大大减减少线路路维修工工作量。桥梁采采用无碴碴轨道还还能显著著减少二二期恒载载、提高高结构自自振频率率、改善善车桥动动力响应应。但是无碴碴轨道的的缺点也也是明显显的：行行车舒适适度和噪噪声控制制不如有有碴轨道道，桥上上线路高高程的调调整不如如有碴轨轨道方便便，不利利于铺设设渡线，一次性性投资过过大外，对桥梁梁的变形形控制、基础沉沉降、纵纵向力传传递提出出了新的的要求，成为高高速铁路路桥梁需需要研究究的问题题。在大大跨度梁梁桥和长长桥上无无

40、碴轨道道的技术术还有待待进一步步提高，梁的上上拱度控控制（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）、梁的横横向挠曲曲控制还还有许多多的问题题有待解解决。另外，高高速铁路路作为重重要的现现代交通通运输线线，应强强调结构构与环境境协调，重视生生态环境境保护。这主要要指桥梁梁造型要要与周围围环境相相一致并并注重结结构外观观和色彩彩；在居居民点附附近的桥桥梁应有有降噪措措施；避避免桥面面污水损损害生态态环境等等。客运专线线推动了了现代铁铁路技术术的发展展，采用用设计、施工新新理念。桥梁设设计突出出人性化化，通过过满足适适用、舒舒适、耐耐久、环环保、便便于养护护维修等等方面的的要

41、求体体现经济济性。桥桥梁施工工应精细细化、工工业化。第三节高高速铁路路桥梁的的设计要要求1桥梁梁应有足足够的竖竖向、横横向、纵纵向和抗抗扭刚度度，使结结构的各各种变形形很小。高速铁路路上的桥桥梁设计计，除须须满足一一般铁路路桥梁的的要求外外，还需需满足一一些特殊殊的要求求，这是是因为在在高速列列车运行行条件下下，结构构的动力力响应加加剧，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、列车运运行噪声声、结构构耐久性性等等问问题都与与普通铁铁路不同同。所以以，桥梁梁结构必必须具有有足够的的强度和和刚度，必须保保证可靠靠的稳定定性和保保持桥上上轨道的的高平顺顺状态

42、，使高速速铁路的的桥梁结结构能够够承受较较大的动动力作用用，具备备良好的的动力特特性。2避免免结构出出现共振振和过大大振动在进行车车桥耦合合动力分分析时，对于车车桥系统统的激振振源，目目前存在在两种处处理办法法，一种种是将轨轨道不平平顺作为为系统的的激励源源，另一一种是将将转向架架构架的的实测波波形或人人工蛇行行波作为为系统的的激励源源，也有有采用轮轮对蛇行行波。车桥系统统的空间间耦合振振动主要要是竖向向振动和和横向振振动。前前者已有有较多研研果，并并己在一一些国家家的设计计标准或或规范中中有所反反映，而而后者则则不然。一是由由般中小小跨度桥桥梁结构构本身的的构造己己自然满满足横向向刚度的的要

43、求，因而横横向振动动在相当当长一段段时期被被忽略了了；二是是横向振振动的机机理尚不不完全清清楚，所所涉及出出因素都都很复杂杂，研究究难度较较大，这这些都限限制了车车桥横向向振动的的研究和和发展。研究结果果表明，桥梁的的竖向固固有频率率（自振振频率）是促使使桥梁动动力系数数出现峰峰值的根根本原因因。桥梁梁动力系系数出现现峰值，就意味味着共振振的发生生，意味味着激烈烈的振动动，这就就会造成成道床松松散，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，可以采采用不同同的结构构形式和和不同的的材料

44、，并具有有不同的的固有频频率，但但都要满满足强度度和刚度度的要求求。所以以，对于于跨度一一定的桥桥梁而言言，其固固有频率率是有一一定范围围的，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结构构符合耐耐久性要要求并便便于检查查预应力混混凝土结结构，具具有刚度度大、噪噪音低，由温度度变化引引起的结结构位移移对线路路结构的的影响小小，运营营期间养养护工作作量少造造价也较较为经济济等优点点。从耐耐久性的的角度来来看，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。高性能混混凝土是是近年来来一些发发达国家家基于混混凝土结结构耐久久性设计计提出的的新概念念混凝

45、土土。区别别于传统统混凝土土，高性性能混凝凝土把混混凝土结结构的耐耐久性作作为首要要的技术术指标。高性能能混凝土土是在传传统混凝凝土中加加入了超超塑化剂剂和其它它外加剂剂以及矿矿物细掺掺料(例粉煤煤灰等)，采用用低水胶胶比，它它具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。它根据据需要，在硅酸酸盐水泥泥中掺入入不同的的矿物细细掺料及及高性能能外加剂剂，可以以降低水水灰比，减小混混凝土的的收缩、徐变，降低混混凝土温温升，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，高性能能混凝土土可使结结构使用用寿命提

46、提高一倍倍以上甚甚至更长长。将高高性能混混凝土用用于高速速铁路梁梁体和墩墩台结构构，可以以达到事事半功倍倍的效果果，具有有极大的的经济和和社会效效益。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、质量控控制的研研究，积积极参加加高性能能混凝土土验收及及相关标标准和施施工规范范的制定定，提高高整体竞竞争实力力。4常用用跨度桥桥梁力求求标准化化并简化化规格、品种从施工工的角度度，桥梁梁跨度和和墩身截截面形式式应尽可可能标准准化，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

47、复复使用，有利于于合理组组织施工工，从而而最终降降低建造造成本。5长桥桥应尽量量避免设设置钢轨轨伸缩调调节器根据高速速行车和和采用无无缝线路路的实际际情况，在计算算荷载项项目上，暂规规增列列了长钢钢轨纵向向水平力力、长钢钢轨断轨轨力。桥上无缝缝线路的的钢轨，由于疲疲劳、纵纵向力过过大或其其他原因因损伤而而可能造造成断轨轨，从而而产生断断轨力。断轨力力按一跨跨简支梁梁或一联联连续梁梁长范围围内的线线路纵向向阻力之之和计算算，最大大断轨力力不超过过最大温温度拉力力值。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，而断轨轨力的值值又比较较大，所所以，规规定不论论单线或或双线桥桥梁，只只计

48、算一一轨的断断轨力，而且将将其作为为特殊荷荷载，称称为长钢钢轨断轨轨力。在在荷载组组合上，只考虑虑它与主主力相组组合，不不与其他他附加力力组合。对常用跨跨度不同同纵向水水平刚度度的桥梁梁，分析析其钢轨轨附加应应力和梁梁轨快速速移动相相对位移移量，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以人人为本，与环境境相协调调(美观、降噪、减振)噪声污染染是一种种物理污污染，它它虽然并并不致命命，但对对人的健健康危害害却很大大。经常常生活在在强噪声声环境中中，将引引起健忘

49、忘、乏力力、耳鸣鸣和耳聋聋，同时时，噪声声也对人人的心理理产生危危害、干干扰通话话和语言言交流，使人烦烦躁，造造成疲劳劳和降低低工作效效率。铁铁路噪声声原本存存在，随随着高速速铁路的的诞生，噪声污污染问题题就更显显突出。高速铁路路的噪声声主要由由以下几几方面的的原因引引起:（1）车车轮与钢钢轨接触触振动产产生的轮轮轨噪声声；（2）由由受电弓弓滑板产产生的滑滑动噪声声、滑板板瞬时滑滑脱接触触导线的的瞬态放放电噪声声以及受受电弓的的空气动动力学噪噪声三部部分组成成的集电电系统噪噪声；（3）列列车在空空气中高高速移动动，压力力在非恒恒定的气气流中发发生变化化而产生生的空气气动力噪噪声；（4）由由于运

50、动动列车的的动力作作用，使使建筑结结构如桥桥梁、声声屏障等等振动产产生的结结构物噪噪声。桥梁结构构因其类类型和型型式的不不同而具具有不同同的噪声声特点，合理选选择桥梁梁型式，并分别别采取相相应的减减振降噪噪措施，可以降降低桥梁梁的结构构噪声和和轮轨辐辐射噪声声。这些些措施大大体上可可分为二二类:一一类是从从噪声源源上进行行治理，对桥梁梁来说就就是尽量量减小结结构的振振动，降降低噪声声发生源源的振动动和噪声声声强，另一类类从传播播途径上上加以控控制，即即设置声声屏障、隔音板板等。桥上声屏屏障的设设置，一一般应根根据环境境影响评评价的结结果，预预测保护护目标的的限值和和距离，与环保保专业共共同商定

51、定设置声声屏障的的高度、型式和和范围。第二章 高速铁铁路桥梁梁技术标标准针对高速速铁路桥桥涵设计计的特点点，我国国的设计计计算方方法仍然然采用容容许应力力法，所所以，荷荷载的分分类及荷荷载的组组合原则则，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，增列了了长钢轨轨纵向水水平力、长钢轨轨断轨力力和高速速行车引引起的气气动力。桥梁因温温度变化化而伸缩缩，因列列车荷载载作用而而发生挠挠曲。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，钢轨产产生两种种纵向水水平力，分别称称之为伸

52、伸缩力和和挠曲力力，同时时，两种种力也反反作用于于梁，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。桥上无缝缝线路的的钢轨，由于疲疲劳、纵纵向力过过大或其其他原因因损伤而而可能造造成断轨轨，从而而产生断断轨力。断轨力力按一跨跨简支梁梁或一联联连续梁梁长范围围内的线线路纵向向阻力之之和计算算，最大大断轨力力不超过过最大温温度拉力力值。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，而断轨轨力的值值又比较较大，所所以，规规定不论论单线或或双线桥桥梁，只只计算一一轨的断断轨力，而且将将其作为为特殊荷荷载，称称为长钢钢轨断轨轨力。在在

53、荷载组组合上，只考虑虑它与主主力相组组合，不不与其他他附加力力组合。气动力是是指高速速列车运运行时带带动周围围空气随随之运动动，形成成的列车车风在临临近列车车的建筑筑物上产产生的波波动压力力，它与与列车形形状、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、负压力力波形式式。气动动力属主主力。除增列了了上述三三项荷载载外，其其他荷载载项目及及有关荷荷载组合合的规定定，都与与现行铁路桥桥涵设计计规范相同。第一节 高速铁铁路桥梁梁设计荷荷载一、标准准荷载高速铁路路的竖向向荷载设设计图式式，是高高速铁路路桥梁设设计的基基础，是是最重要要的参数数之一。

54、活载标标准的制制定历来来为各国国所重视视。活载载标准应应满足运运输能力力的需要要，满足足机车车车辆发展展的需要要，并保保证据此此确定的的承重结结构具有有足够的的可靠度度，能确确保运输输安全。对于高高速铁路路还要考考虑较高高的旅客客乘坐舒舒适度的的要求。桥梁是铁铁路线上上主要承承重结构构，京沪沪高速铁铁路桥梁梁长度占占全线很很大比例例，活载载图式制制定的合合理与否否，直接接影响到到行车安安全和工工程造价价，如果果选定的的活载图图式标准准偏低，则会危危及行车车安全或或影响运运输能力力，标准准过高则则会造成成浪费。所以说说，活载载设计图图式的选选定不单单单是个个技术问问题，更更是一个个经济政政策的问

55、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。影响设计计活载图图式的因因素很多多，活载载的图式式和大小小与线路路上运行行的机车车车辆本本身的参参数如列列车类型型、轴距距、轴重重、编组组以及车车辆的发发展有密密切的关关系，还还与运输输模式（是单一一的客运运还是客客货混运运）、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。所以说说，实际际运行的的机车车车辆本身身的参数数，并不不等于活活载图式式。这牵牵涉到“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、动效应应，应大大于各类类实际运运

56、行的机机车车辆辆所产生生的静、动效应应，同时时考虑其其发展以以及其他他难以预预见的因因素，还还应留有有适当的的强度储储备。1国外外高速铁铁路设计计活载图图式概况况及其特特点国外高速速铁路活活载图式式大体上上分为两两种体系系。其一一是欧洲洲普遍采采用的UUIC（国际铁铁路联合合会）活活载，其其基本图图式是一一致的（见图22-1），仅根根据各国国具体情情况有所所补充；另一种种是日本本采用的的高速列列车专用用荷载NN、P荷荷载（见见图2-2）。欧洲各国国普遍采采用的UUIC活活载，它它包络了了六种运运营列车车的活载载图式（见图22-3），能够够概括当当前和可可预见的的将来在在欧洲铁铁路上出出现的荷荷

57、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。日本高速速铁路标标准设计计活载，非常接接近日本本实际的的高速运运营列车车活载。标准PP活载和和UICC活载图图式中包包含的时时速3000kmm的高速速轻型高高速列车车活载的的轴重、轴距相相差不大大。说明明图2-4给出出了日本本P活载载与UIIC活载载所概括括的高速速轻型运运营列车车活载对对各种跨跨度简支支梁的跨跨中等效效弯矩图图。图211 UIIC活载载图式N标准活活载重注：图内内轴距长长度

58、单位位为m。轴距(mm)轴重Q(tf)LVL1L2L316202.82.212.8817203.52.212.11P标准活活载重图222NPP活载图233 UIIC活载载包络的的六种运运营列车车活载图244 日本本高速铁铁路P活活载与UUIC包包络的3300kkm/hh运营列列车活载载跨中等等效弯矩矩比较2我国国高速铁铁路设计计活载图图式概况况及其特特点我国新新建时速速2000公里客客货共线线铁路设设计暂行行规定中规定定：列车车竖向静静活载采采用中华华人民共共和国铁铁路标准准活载，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、其余按按铁路路桥涵设设计基本本规范（TBB100

59、002.1-220055）办理理。但是，在在制定客客运专线线高速铁铁路活载载图式时时，首先先是考虑虑基础设设施按3350kkm/hh的要求求，同时时也要考考虑我国国跨线列列车轴重重较大的的可能。我国过过去没有有高速铁铁路，只只能参考考借鉴国国外高速速铁路的的经验，特别是是同我国国高速铁铁路目标标值和运运营模式式相近的的外国高高速铁路路，对我我们就更更具有参参考价值值。分析当前前国外高高速铁路路活载图图式的两两种体系系，日本本基本上上是单一一的轻型型高速列列车体系系。而UUIC活活载却概概括了现现在欧洲洲的轻型型和重型型运营列列车荷载载，并留留有列车车发展的的余地，这与我我国京沪沪高速铁铁路的目

60、目标值和和本线与与跨线列列车混运运的模式式是很接接近的。再者，根据专专家意见见，应考考虑必要要时高速速铁路线线可运行行货物列列车，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，认为采采用UIIC活载载的模式式来制定定我国高高速铁路路活载图图式是比比较合适适的。UIC活活载概括括了现在在欧洲的的轻型和和重型运运营列车车荷载，并留有有列车发发展的余余地，这这与我国国京沪高高速铁路路的目标标值和本本线与跨跨线列车车混运的的模式是是很接近近的。我我国客运运专线和和高速铁铁路桥梁梁采用ZZK活载载图式(0.8UIIC)以以及与欧欧洲一致致的冲击击系数。图255 ZKK标准活活