30 高速鐵路設計規範條文說明 7橋梁

2021-03-24 02:35:11 字數 4768 閱讀 3139

7.1.1 客運專線鐵路車流量大,技術標準高,為保證列車正常執行不受限制,橋涵的洪水頻率標準,按我國鐵路幹線最高等級的ⅰ級幹線標準辦理。

7.1.2 客運專線上的橋梁設計,除須滿足一般鐵路橋樑的要求外,還需滿足一些特殊的要求,這是因為在列車高速執行條件下,結構的動力響應加劇,從而使列車執行的安全性、旅客乘坐的舒適度、荷載衝擊、材料疲勞、列車執行雜訊、結構耐久性等問題都與普通鐵路不同。

所以,橋梁結構必須具有足夠的強度和剛度,必須保證可靠的穩定性和保持橋上軌道的高平順狀態,使客運專線鐵路的橋梁結構能夠承受較大的動力作用,具備良好的動力特性。再一方面,高速列車的運營要求較高,能用於檢查、維修的時間有限。因此,從總體上來說,客運專線鐵路上的橋梁結構應構造簡潔,規格和外形力求標準化,消除構造上的薄弱環節,使得便於施工、建造質量容易得到控制,達到少維修的目的。

7.1.3 國內外大量橋梁的使用經驗說明,結構的耐久性對橋梁的安全使用和經濟性起著決定的作用。

經濟合理性應當使建造費用與使用期內的檢查維修費用之和達到最少,片面地追求較低的建造費用而忽視耐久性,往往會造成很大的經濟損失。因此,客運專線鐵路的橋梁結構,設計中應十分重視結構物的耐久性設計,統一考慮合理的結構布局和結構細節,強調要使結構易於檢查維修以保證橋梁的安全使用。從而滿足結構設計使用年限100年的要求。

7.1.4 國家和鐵道部都頒布了較多的關於工程材料的規範和規定,國內由於地域比較遼闊,特別針對特殊氣候條件如高原高寒地區也都根據當地情況制定了特定的規定。

在設計中應重視材料的合理選用及設計,這是保證結構具有長期耐久性的根本。

7.1.5 各國已建成的高速鐵路中,預應力混凝土橋梁的數量占有絕對優勢,這是因為與其他混凝土建橋材料相比,預應力結構具有一系列適合高速鐵路要求的特性,如剛度大、噪音低,由溫度變化引起的結構位移對線路結構的影響小,運營期間養護工作量少等,而且造價也較為經濟,所以本設計規範要求橋梁上部結構應優先採用預應力混凝土結構。

橋梁的上部結構直接承受列車荷載,由於高速列車執行時動力響應加劇,為保證列車執行安全和旅客乘坐舒適,加強上部結構的豎向剛度、橫向剛度和抗扭剛度,使其滿足剛度限值的要求,以提高結構的動力特性,都是十分必要的。

高架線路上採用多孔等跨簡支梁橋的型式,具有以下優點:

等跨簡支體系的橋跨外形一致、截面相同、構造布置統一,使橋跨密集的高架線路在運營中的管理工作大為簡化,也便於結構的日常檢查和養護維修。

高架線路採用簡支體系的梁橋,更能適應地質不良、地基承載力低的地段。

等跨簡支梁,工程量大,適宜於現場工廠化預製,逐孔架設,能顯著提高施工速度。

多孔等跨布置的連續梁,能夠提高梁部結構整體性和剛度,並且對保持橋上線路的平順性更有利,從而提高橋上行車的舒適性和安全性。採用適當的施工方法能保證橋梁的經濟性和施工進度。

鋼筋混凝土剛架結構,是一種空間靜不定結構,整體性好,具有較好的剛度和抗震效能,日本高速鐵路高架橋多採用這種結構型式,有一定的使用經驗。故當技術經濟條件相宜時,也可採用這種結構型式。

斜交剛架和框構橋在跨越道路等場合,其適應性強,整體性好,可以採用。鋼混凝土結合梁或型鋼混凝土結構跨越能力強,施工方便,並且由於結構重量輕,有顯著的抗震優勢,故在跨越繁忙道路或抗震要求較高的場合適用。

根據以上分析,本規範建議優先採用預應力混凝土結構,根據需要也可採用鋼筋混凝土結構,鋼結構和鋼—混凝土結合結構。

我國既有鐵路線上的混凝土連續梁,無論是單線橋或雙線橋,無一例外的全部都是採用箱形截面構造。這是因為箱形截面整體性強,抗扭剛度大,是當代混凝土橋特別是大跨度混凝土橋的主要形式。用於客運專線鐵路上,其動力特性更顯得優越。

但是,對於跨度40m以下的混凝土簡支箱梁,應考慮梁體運輸、架設問題。目前,我國既有鐵路,除個別工點外,基本上是採用t形截面構造。這種截面形式的混凝土梁,分片預製,分片架設後將橫隔板橋面聯成整體,若用於客運專線鐵路上,為保證橋跨的整體性,架設後必須通過現澆混凝土將橋面、隔板聯成整體並施加橫向預應力。

說明圖7.1.5a)給出跨度32m預應力混凝土整體箱梁和分片t梁兩種截面形式,在樑高相同條件下的截面剛度(以i表示)的計算結果,從圖中可以看出,兩者的豎向剛度,彼此相差不大,而箱形截面的橫向剛度和抗扭剛度明顯大於t形截面。

說明圖7.1.5b)是對跨度16m梁的計算結果,從圖中可以看出,兩種截面形式的混凝土梁的豎向剛度和扭轉剛度是比較接近的,說明對於16m這樣較小跨度的混凝土梁,採用t形截面也是可行的。

a) 跨度32m梁

b) 跨度16m梁

說明圖7.1.5 截面剛度比較圖

總之,箱形截面梁,剛度大,整體性好,具有較好的動力特性,架設(或製造)可一次到位,無工地聯接工作,工期較短,應當是中小跨混凝土梁部結構的首選型式。它的主要缺點是自重大,橋面寬,預製架設需要重型裝置等。

至於在雙線並列情況下,梁部結構是採用單線梁的分離式結構,還是採用雙線整體式結構的問題,經研究認為,對於中等跨度的連續梁結構,考慮到一般均採用懸臂灌注法施工,顯然以採用整體式結構較為合理。而對於小跨度簡支梁結構,則需要從製造、運輸、架設和運營、養護、特別是結構動力效能等諸方面,進行分析比較。比較結果認為:

單箱單室雙線整體箱形截面梁,具有腹板少,圬工省,較厚的腹板有利於布置鋼筋和提高耐久性等優點。單線單箱單室箱梁結構尺寸較小,重量較輕,便於運輸和架設,施工裝置動力要求較小,但其圬工用量較多,且列車執行平穩指標比雙線整體結構要差一些。尤為重要的是,雙線單箱整體式結構,由於結構橫向剛度大,改善了旅客乘坐舒適度。

北方交通大學在研究中曾先用16m和32m高速鐵路混凝土簡支梁,保持頻率不變,改變橋梁的質量和剛度(各增大一倍)計算在高速列車通過時的車體加速度、旅客乘坐舒適度的斯佩林指標和輪重減載率進行對比。計算結果,16m單線簡支梁的車體加速度最大值為22cm/s2幾乎為雙線橋的兩倍,16m單線橋的斯佩林指標最大值為2.21,雙線橋為1.

79,指標降低了0.42,舒適度大為改善,16m雙線橋的輪重減載率也有所降低。l=24m的混凝土簡支箱梁的舒適度指標,從單線梁的2.

229降至雙線整孔梁的1.8效果十分明顯。32m簡支樑得計算結果與此基本一致。

因此,從保證高速列車執行乘坐舒適度的角度來看,聯成整體的雙線橋比單線橋優越,故宜優先考慮,但考慮到有些地區或特定的條件,如在山區橋隧相連地段,整孔雙線箱梁難以從兩邊隧道運輸通過,同時就地現澆架設條件也很困難,故也有採用並置的單線箱型截面梁,如在石太客運專線上,這種情況也是有的。

對於跨度16m及以下的橋梁,鋼筋混凝土框架橋、鋼筋混凝土連續剛架、小跨度剛架連續梁、整體式鋼筋混凝土板梁、橫向聯結的多片式t梁等均能滿足高速行車的要求,故可以根據工點的實際情況、施工條件等來選擇合理的結構型式。

7.1.6 斜交橋梁由於梁體兩側撓度差異,將會影響高速列車的執行安全和旅客乘坐的舒適度,故一般不宜設定斜樑。斜交不可避免時,應做成與橋軸線小於60o的斜交。

出於同樣的原因,為避免台後軌枕一頭支於橋台另一頭支於路基會造成不均勻沉降影響行車的平穩性,故本條規定,一般斜交橋後邊線,宜做成與線路中線垂直。

7.1.7 客運專線鐵路橋面設定與普通鐵路不同,目前鐵路客運專線的軌道形式也呈多樣性,如有砟軌道、無砟軌道等,無砟軌道又分crtsⅰ型和crtsⅱ型;同時橋上附屬設施較多,如各種電纜、接觸網支柱、安全防護設施及疏散通道等等,以及養護維修的檢查通道等,在客運專線設計時應全面考慮這些設施的統籌布置,既要滿足其功能使用要求又要考慮其經濟合理。

7.1.8 涵洞結構處在路基之內,洞頂有填土,高速列車的動力響應相對地影響較小,所以,普通鐵路的涵洞,一般來說也可用於客運專線鐵路。

本條規定是根據既有普通鐵路線上涵洞使用多年的經驗,以及目前在建的京津城際、武廣、鄭西等客運專線均大量採用了鋼筋混凝土框架涵的現狀,推薦採用整體性好,適應性強,又方便施工,便於檢查維修的矩形框架涵。

7.1.9 橋涵結構物與路基的結合部,由於路基與橋涵結構物的剛度不同,以及路基與橋涵結構物的沉降不一致,會造成高速行車的跳車現象。

相對地涵洞由於洞頂有填土對高速行車的影響小一些。

對於橋梁,兩橋橋台之間的淨距離過近時,會造成短時間內兩次跳車,對旅客乘車的舒適性產生影響。另外,由於兩橋後均要設定過渡段,距離過近,剩餘的普通路基已不多,故與兩橋連起來相比,經濟上已沒有多大差別。

對於涵洞或框構,由於客運專線鐵路路基的填築要求很高,一般應採用大型機械壓實。涵或框構之間的淨距過小,會造成施工困難。

根據以上分析,並參考秦沈客運專線的經驗,綜合各種因素提出兩橋之間、框構或涵(橋涵)之間路基長度適宜的淨距離。

但對於一些特殊情況,如兩溝當中的山包設定路基長度不滿足最小長度要求,而設橋又是路塹內設橋,明顯不合理,故對於這種類似的情況路基應特殊處理使之滿足一般路基過渡段的要求。

7.1.10 橋梁和涵洞的設定應和原有自然水系及排灌系統的排水做好銜接,使排水通暢,對上下游的影響最小為宜。為了保證橋涵附近路堤的穩定,橋涵設計時應滿足路基排水的需要。

7.1.11 線路位於深切沖溝等特殊地貌、地質條件地段不能簡單設定涵洞通過,要進行橋梁、涵洞方案比較確定。

設定涵洞時容易積水或排水不通暢對特殊地貌、地質條件下的路基工程造成較大不安全影響時,宜採用橋梁通過。

7.1.12 客運專線行車對軌道平順性提出了高要求,是影響軌道平順性的最重要的因素,通過試驗觀測橋涵發生的變形和沉降成為必然。

故對於客運專線無砟橋涵應設立觀測基準點,進行系統觀測與分析,其測點布置、觀測頻次、觀測週期應符合《客運專線鐵路無砟軌道鋪設條件評估指南》的有關規定。

7.1.13 現行鐵路工程橋涵專業設計規範對混凝土結構主要考慮結構的承載能力,而較少考慮環境作用引起的材料效能裂化對結構的影響。

為了使我們橋涵混凝土結構設計能夠適應鐵路工程建設的需要,並有利於可持續發展的戰略,已頒布制定了《鐵路混凝土結構耐久性設計暫行規定》。我們客運專線橋涵結構的設計也按此規定辦理。

7.2.1 本規範有關荷載的內容是在現行鐵路橋涵設計規範的基礎上,針對客運專線鐵路橋涵設計的特點,進行必要的修訂和補充。

所以,荷載的分類及荷載的組合原則仍然沿用鐵路橋涵設計規範的規定,只是根據高速行車和採用無縫線路的實際情況,在荷載專案上,增列了長鋼軌伸縮力、撓曲力和斷軌力和高速行車引起的氣動力。

25 高速鐵路設計規範條文說明 2術語

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05 高速鐵路設計規範條文 5線形

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高速鐵路設計規範條文 10站場 帶強制條文

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