客运专线桥梁设计

客运专线桥梁设计第1页，共43页，2023年，2月20日，星期一1概述国家 常用跨度 主要施工方案德国42m、56m简支梁现浇法国 40~60m连续梁顶推法施工日本 10~15m连续刚架 现浇韩国3x25m连续梁 先简支后连续

2x40m连续梁 现浇台湾高铁30、35m简支梁 预制架设、现浇秦沈线24、32m简支梁 预制架设、现浇第2页，共43页，2023年，2月20日，星期一1概述

我国高速铁路、客运专线桥梁设计以1998年左右为界，可以大致分为两个阶段。早期的高速铁路桥梁设计，基本沿袭了普通铁路控制结构的强度、变形方法，并考虑到架梁水平等因素，常用跨度桥梁多以T梁为主。随着高速铁路工作向前的推进、秦沈客运专线的兴建，与国外学术交流增多，以及韩国高速铁路桥梁暴露出来的问题等，高速铁路、客运专线桥梁设计逐步过渡到了以车桥耦合振动的动力响应分析、并结合控制强度、变形的方法来进行桥梁设计。为更好地满足桥梁动力仿真分析，桥梁结构更多地采用了箱梁，由此带动了我国铁路桥梁设计、施工、架梁等水平的提升。第3页，共43页，2023年，2月20日，星期一2常用跨度桥梁的设计常用跨度一般在50m以内，墩高在30m以内时，一般以32m、24m跨度为经济。京沪高速铁路徐州至上海段414km长的桥梁中，95%的桥梁为32m、24m箱梁，其中32m梁为主要梁型，24m梁主要用于配跨。第4页，共43页，2023年，2月20日，星期一2常用跨度桥梁的设计2.1设计原则 洪水频率：桥梁1/100；涵洞1/100。 竖向荷载：采用ZK荷载。 有碴桥面二期恒载：直线桥梁q=185kN/m 曲线桥梁q=201kN/m。第5页，共43页，2023年，2月20日，星期一2常用跨度桥梁的设计2.1设计原则桥跨的选择☆优先采用32m跨，其次是24m跨。☆基础持力层很好、工后沉降量较小时，选择连续箱梁，否则采用简支箱梁。☆客运专线立交常用结构形式有预应力混凝土箱梁、连续结合梁、连续刚构等。为降低路肩高程，可采用连续刚构或框架桥。☆跨越客运专线立交的有效净跨应大于14m。☆预应力混凝土无碴轨道桥梁的主跨不宜大于80m。

第6页，共43页，2023年，2月20日，星期一2常用跨度桥梁的设计2.1设计原则墩台的选择桥台采用双线矩形空心台；桥墩一般采用矩形（圆端形）空心墩、实体墩及双矩形柱式墩等。桥梁基础：一般采用扩大基础和桩基Lp≤40m，桩径：φ0.55m、φ1.0m、φ1.25mLp＞40m，桩径：φ1.0m、φ1.25m、φ1.5m、φ1.8m等第7页，共43页，2023年，2月20日，星期一2常用跨度桥梁的设计2.1设计原则墩台工后沉降限值

第8页，共43页，2023年，2月20日，星期一2常用跨度桥梁的设计2.1设计原则梁部主要施工方法☆24m、32m简支箱梁，一般采用预制架设施工。☆24m、32m连续箱梁，以先简支后连续为主。☆32m箱梁采用900t级架桥机架设

24m、20m箱梁采用700t级架桥机架设☆一定范围内的桥梁采用同一吨位的架桥机架梁第9页，共43页，2023年，2月20日，星期一2常用跨度桥梁的设计2.2梁部及墩台设计

梁跨的约定与普通铁路桥墩中心线长度相同第10页，共43页，2023年，2月20日，星期一2常用跨度桥梁的设计2.2梁部及墩台设计

桥面布置第11页，共43页，2023年，2月20日，星期一2常用跨度桥梁的设计2.2梁部及墩台设计

梁高的选择 32m简支箱梁：300cm 24m简支箱梁：240cm、300cm 20m简支箱梁：240cm 2×32、3×32m连续梁：240cm 2×24、3×24m连续梁：220cm第12页，共43页，2023年，2月20日，星期一2常用跨度桥梁的设计2.2梁部及墩台设计

梁部预应力筋张拉方式 后张法 先张法箱梁端部构造：箱梁端部中间设置了25cm长、150cm宽的凹槽， 供检查桥墩支座。第13页，共43页，2023年，2月20日，星期一2常用跨度桥梁的设计2.2梁部及墩台设计

桥墩通用图设计共编制了十多种墩台通用图第14页，共43页，2023年，2月20日，星期一2常用跨度桥梁的设计2.2梁部及墩台设计

桥墩通用图设计矩形空心墩一般为直坡，空心墩臂厚50cm，上实体段厚250cm，下实体段厚100cm。第15页，共43页，2023年，2月20日，星期一2常用跨度桥梁的设计2.2梁部及墩台设计

桥墩通用图设计圆端形空心墩：一般为直坡，简支箱梁桥墩的顶帽尺寸为800x300cm，连续箱梁桥墩顶帽出尺寸为830x330cm。空心墩臂厚50cm，上实体段厚250cm，下实体段厚100cm。第16页，共43页，2023年，2月20日，星期一2常用跨度桥梁的设计2.2梁部及墩台设计

桥墩通用图设计八边形空心墩：简支箱梁桥墩的顶帽尺寸为700x300cm，空心墩臂厚50cm，上实体段厚250cm，下实体段厚100cm。第17页，共43页，2023年，2月20日，星期一2常用跨度桥梁的设计2.2梁部及墩台设计

桥墩通用图设计双线圆柱式桥墩：顶帽尺寸为750x400cm，圆柱直径400cm。第18页，共43页，2023年，2月20日，星期一2常用跨度桥梁的设计2.2梁部及墩台设计

桥墩通用图设计柱式桥墩一：顶帽尺寸为680x300cm，最大墩高10m。第19页，共43页，2023年，2月20日，星期一2常用跨度桥梁的设计2.2梁部及墩台设计

桥墩通用图设计柱式桥墩二：顶帽尺寸为680x300cm，最大墩高15m。第20页，共43页，2023年，2月20日，星期一2常用跨度桥梁的设计2.2梁部及墩台设计

桥台通用图设计双线矩形空心桥台第21页，共43页，2023年，2月20日，星期一2常用跨度桥梁的设计2.3客运专线桥梁经济桥跨的比较经济桥跨的比选原则☆桥上不设温度调节器☆桥控制在500m左右（连续梁的联数不少于5联，简支梁不少于15孔）桥式方案☆24m简支梁：预制架设☆32m简支梁：预制架设☆2×24m连续梁：先简支后连续、现浇☆3×24m连续梁：先简支后连续、现浇☆2×32m连续梁：先简支后连续、现浇☆3×32m连续梁：先简支后连续、现浇☆32m：900t架桥机；24m：700t架桥机第22页，共43页，2023年，2月20日，星期一2常用跨度桥梁的设计2.3客运专线桥梁经济桥跨的比较指标分析桥梁1第23页，共43页，2023年，2月20日，星期一2常用跨度桥梁的设计2.3客运专线桥梁经济桥跨的比较指标分析桥梁2第24页，共43页，2023年，2月20日，星期一2常用跨度桥梁的设计2.3客运专线桥梁经济桥跨的比较指标分析桥梁3第25页，共43页，2023年，2月20日，星期一2常用跨度桥梁的设计2.3客运专线桥梁经济桥跨的比较指标分析桥梁1～3：基础及桥墩第26页，共43页，2023年，2月20日，星期一2常用跨度桥梁的设计2.3客运专线桥梁经济桥跨的比较指标分析桥梁1～3：梁部比较第27页，共43页，2023年，2月20日，星期一2常用跨度桥梁的设计2.3客运专线桥梁经济桥跨的比较指标分析桥梁1～3：桥梁综合指标第28页，共43页，2023年，2月20日，星期一2常用跨度桥梁的设计2.4箱梁运输、架设时几个问题的思考

900t级架桥机一般长60m左右，宽17m左右，高13m左右。运梁车的高度一般在3.6m左右架桥机转场过立交时，《京沪高速铁路900t级运架设备研制技术条件》要求“其结构轮廓的宽度一般宜小于17m，高度宜小于7.7m”

。第29页，共43页，2023年，2月20日，星期一2常用跨度桥梁的设计2.4箱梁运输、架设时几个问题的思考

架桥机穿过钢桁梁第30页，共43页，2023年，2月20日，星期一2常用跨度桥梁的设计2.4箱梁运输、架设时几个问题的思考

桥隧相连地段桥梁的施工

由于隧道断面过小，箱梁两侧翼缘板1.7m需要后期浇筑。施工桥位上箱梁两侧翼缘板的底模可利用桥梁两侧的φ15cm泄水孔（桥梁纵向每5m左右一个泄水孔）作为一个固定点。第31页，共43页，2023年，2月20日，星期一3无缝线路桥梁设计

我国既有铁路在进行无缝线路改造时，长钢轨力的大小受到限制，所以桥上均采用了小阻力扣件，把长钢轨力传到路基或更多的桥跨上，以减小每个墩台的长钢轨力。京沪高速铁路在研究桥上无缝线路时，结合国外的先进理念，在国内首次提出了桥墩线刚度概念，目的在于增加桥墩台抵抗长钢轨力的能力，取消小阻力扣减，增加无缝线路的稳定性。第32页，共43页，2023年，2月20日，星期一3无缝线路桥梁设计

桥墩线刚度的设计墩高45m、基础为柱桩的墩身圬工数量比较表：双线桥墩线刚度的前提：

简支梁：制动力+牵引力同时达到最大控制长钢轨内力。

连续梁：制动力或牵引力控制长钢轨内力（《京沪高速铁路常用跨度连续梁设计研究》）。第33页，共43页，2023年，2月20日，星期一3无缝线路桥梁设计

无缝线路桥梁的桥式方案选择为保证无缝线路的稳定，减少维修养护的工作量，应尽量减少设置无缝线路温度调节器。设置温度调节器的条件： 预应力混凝土梁温度跨超过120m； 钢梁温度跨超过100m。桥式方案的选择： 尽管下承式钢桁梁给两侧的简支梁施工带来了比较大的麻烦，但温度调节器的限制，促成了80m、96m钢桁梁等下承式结构可能被更多的采用，这是痛苦的选择。

第34页，共43页，2023年，2月20日，星期一4无碴轨道桥梁设计

桥上无碴轨道技术条件预应力混凝土梁徐变上拱值不应超过10mm；桥墩基础工后均匀沉降≤20mm；

不均匀沉降≤5mm；

梁部竖向加速度≤0.5g。秦沈线控制徐变的措施设计：24m、32m简支梁梁高增加20cm以减小徐变；施工：控制混凝土的水灰比、水泥用量。第35页，共43页，2023年，2月20日，星期一4无碴轨道桥梁设计

桥式方案选择客运专线桥梁有利于设置无碴轨道的条件：客运专线梁部竖向刚度要求大、梁高高度比较大等。经过工点桥梁的初步计算分析，采用无碴轨道的预应力混凝土桥梁建议主跨不宜超过80m。在预应力混凝土连续梁施工时，应严格控制施加预应力和铺设无碴轨道的时间，同时须控制混凝土浇筑时的水灰比及水泥用量等。必要时，大跨度桥式方案可以选择钢结构。影响大跨度预应力混凝土梁的徐变因素复杂，国内研究不多，发展无碴轨道受到了制约，有必要开展研究工作。

第36页，共43页，2023年，2月20日，星期一5桥梁基础沉降的控制墩台沉降量S限值普通铁路：S≤20·L1/2mm，S24=98mm，S32=113mm。客运专线：有碴轨道S≤

30mm；无碴轨道S≤

20mm。普通铁路按强度设计基础的方法是可行的。在客运专线行不通，地质条件较差时，必须按桩基沉降量、桩基承载力双控进行基础设计。

第37页，共43页，2023年，2月20日，星期一5桥梁基础沉降的控制控制墩台沉降的方法从计算公式分析，控制沉降的最有效方法是让桩基的持力层放在压缩模量Es值较高的地层内。经初步计算分析，如果桩基持力层位于Es小于10MPa的土层内，控制沉降将非常困难。根据土层沉降的特性，采取主动的方式，把桩基持力层放在砂层内，使基础的沉降能在较短的时间内完成，以保证铺轨后工后沉降能控制在规定范围内。沉降量计算公式第38页，共43页，2023年，2月20日，星期一5桥梁基础沉降的控制解决超预估沉降的方法由于受地质钻孔取样、化验等条件的限制，有关计算沉降的参数难以得到准确值，同时由于沉降计算理论的粗糙，难于将沉降量计算准确，所以计算的沉降量只能作为一个预估值，设计中需充分考虑这些因素。为防止超预估的沉降发生，在工程上应积极采取恢复轨面高程的预备措施，如设调高支座、采用有碴轨道等措施。第39页，共43页，2023年，2月20日，星期一6特殊结构桥梁设计

大跨度桥梁的特点数量多：受平面选线的技术条件限制，客运专线经常不可避免