桥梁结构及技术指标ppt课件.ppt

高速铁路桥隧基本知识,郑州铁路局 张长建,高速铁路桥隧基本知识,一、 高速铁路混凝土箱梁构造及技术要求二、 高速铁路桥梁技术标准基本知识三、 高速铁路桥梁施工简介,高速铁路桥隧基本知识,高速铁路桥隧基本知识,第一节：桥面构造及技术 要求一、桥面构造及技术要求（一）桥面构造高速铁路桥梁无砟桥面结构一般由轨道、作业通道、遮板、防护墙、梁缝伸缩装置、桥面防水层和泄水管等组成；有砟桥面还设有梁缝挡砟板和伸缩缝钢盖板等（如图2-1所示）。,桥面总体布置图,高速铁路桥隧基本知识,我国高速铁路无砟轨道结构总体上分为两大类，即预制板式无砟轨道和现浇混凝土式无砟轨道。以CRTS板式无砟轨道为例简单介绍（如图2-2所示）。桥梁地段CRTS板式无砟轨道结构由钢轨、弹性不分开式扣件、轨道板、水泥沥青砂浆填充层、底座板、滑动层、高强度挤塑板、侧向挡块及弹性限位板等部分组成。桥梁地段底座板为跨过梁缝的连续结构，底座板与梁面通过“两布一膜”滑动层以减少梁体因温差伸缩对底座板受力的影响。在每孔梁的固定支座上方，通过在梁体预设锚固销和齿槽与梁体固结，采用侧向挡块实现轨道结构横向和垂向的稳定性，防止在温度荷载、列车荷载等因素作用下的屈曲失稳。梁缝处约3.1m范围内的梁面铺设50mm厚硬泡沫塑料板，用于缓冲梁端变形对轨道结构的影响。,高速铁路桥隧基本知识,图2-2 预应力混凝土简支梁桥和桥上CRTS型板式轨道基本组成,高速铁路桥隧基本知识,（二）桥面技术要求有砟桥轨下枕底道砟厚度不小于35cm，以保证轨道的弹性；直线段和曲线内股不大于45cm，以控制桥梁恒载。桥面两线路中心线间距按设计速度等级确定（见表2-1）。线路中心距作业通道栏杆内侧之间的距离宜为4.1m，对250km/h区段无砟桥面不应小于3.45m，有砟桥面不应小于3.75m。作业通道宽度不小于0.8m。为了既保证列车脱轨后的安全，桥面设防护墙，不设护轮轨，有砟轨道防护墙兼作挡砟墙。有砟轨道线路中心至防护墙内侧净距不小于2.2m，以满足大型养路机械清筛的空间要求，无砟轨道不小于1.9m。防护墙顶宽一般为0.2m，顶面高程不低于相邻轨面，且不侵入限界。,高速铁路桥隧基本知识,高速铁路桥隧基本知识,最小线间距,主梁翼缘悬臂板端部设钢筋混凝土遮板，并作为桥梁栏杆、声屏障的基础。遮板、栏杆等在梁的活动端处均应断开或在梁缝处设伸缩缝，间隙满足梁的伸缩要求。防护墙外侧桥面设置电缆槽。钢筋混凝土电缆槽盖板厚度不小于60mm（可通行桥梁检查小车的钢筋混凝土电缆槽盖板厚度不小于90mm），混凝土强度等级不低于C40；活性粉末混凝土（RPC）电缆槽盖板厚度不小于25mm，抗压强度不小于120MPa；宜在沿线路每10m铺设带凹口的活动盖板。在梁缝处设纵横向限位装置，防止电缆槽盖板在梁缝处串动，影响人身安全。,高速铁路桥隧基本知识,相邻梁间、梁与桥台间桥面梁缝设置伸缩装置，具有梁缝防水功能，伸缩量满足结构伸缩要求。对于有砟桥面，伸缩装置安装平直，防水橡胶带全部嵌固于异型耐候钢或异型铝合金型材凹槽内，不得积水，且沿梁缝全长设置，防水橡胶带不得有接缝。桥面梁端处设置橡胶止水带，其作用是防止雨水从梁缝漫流到梁体，特别是防止雨水漫流到梁端，使梁端封锚混凝土长生病害。为提高伸缩缝钢盖板的使用年限，减少维修工作量，有砟桥面伸缩缝钢盖板应使用耐候钢板，伸缩缝钢盖板异型钢采用不低于Q345B的耐候钢或异型铝合金型材，厚度不小于16mm，活动端应加工成约14的斜坡，斜坡尖厚度约4mm；钢盖板长度与防护墙内侧净距一致，与梁顶面的接触宽度不小于10cm，顶面与防水层的保护层顶面齐平，并固定在梁体伸缩量小的一侧，简支梁应固定在固定支座一侧，桥头固定在桥台胸墙一侧（如图2-3、2-4所示）。,高速铁路桥隧基本知识,图2-3 无砟桥面梁缝伸缩装置,高速铁路桥隧基本知识,图2-4 有砟桥面梁缝伸缩装置,高速铁路桥隧基本知识,根据轨道结构形式，桥面横向排水构造为六面坡三列排水，或四面坡两侧排水，或两面坡中间排水；排水坡度不小于2%，泄水管处设有汇水坡，泄水管纵向间距一般在4.0m左右。防护墙过水孔高度和宽度均不小于15cm，与防护墙过水孔对应位置的中间电缆槽竖墙设置高度和宽度均不小于10cm的过水孔。跨越铁路、公路、城市道路和居民区的立交桥，当桥下对排水有要求或需要考虑景观时，需要设置纵、横向排水管和竖向落水管集中从梁端排水。纵、横向排水管设置排水坡度不小于1%。落水管出口设弯管，弯管口距自然地面高差一般控制在0.51.0m，地面设消能槽和简易排水沟，简易排水沟与周边排水系统顺接。纵、横向排水管和竖向落水管的连接要求牢固（如图2-5所示）。,高速铁路桥隧基本知识,图2-5 集中排水设施,高速铁路桥隧基本知识,桥面排水管系统由泄水管、管盖、纵向排水管、横向排水管、竖向落水管、顺T型接头、三向接头、弯管接头和排水管支架等组成。泄水管直径应根据实际排水量要求确定，内径不小于15cm，泄水管出口外露长度要保证排水不污染梁体、支座、墩台检查设施等，最小长度不小于15cm。管盖厚度不小于38mm，开孔最大尺寸一般为20mm。为预防冻裂，严寒地区泄水管壁厚一般不小于8mm。对于无砟桥面轨道底座板与桥面有隔离层时，全桥面设防水层。防水层目前一般采用底涂、喷涂聚脲防水涂料、脂肪族聚氨酯面层组成的喷涂聚脲防水层。聚脲防水涂料涂膜厚度在1.62.0mm之间；脂肪族聚氨酯面层涂膜总厚度不小于200m。聚脲防水涂料涂膜一般采用深灰色，脂肪族聚氨酯面层一般采用中灰色。喷涂聚脲防水层上不设保护层。,高速铁路桥隧基本知识,对于无砟桥面轨道底座板与桥面直接连接，底座板范围以外的桥面铺设卷材类防水层和保护层。防水层上设厚度不小于6.0cm的纤维混凝土保护层，保护层沿防护墙弯起高度5.0cm。保护层与防护墙接缝应采用聚氨酯防水涂料封边，封边高度不小于8.0cm。对于有砟轨道，全桥铺设防水层和保护层。防护墙间宜铺设卷材类防水层，防护墙根部加铺卷材附加层，附加层沿防护墙弯起高度5.0cm，水平向宽度15cm。防水层上设厚度不小于4.06.0cm的纤维混凝土保护层，保护层与防护墙接缝应采用聚氨酯防水涂料封边，封边高度不小于8.0cm。保护层纵向每隔4.0m设置宽10mm深20mm的横向预裂缝，并用聚氨酯防水涂料填实。,高速铁路桥隧基本知识,二、梁跨、墩台结构（一）梁跨结构高速铁路桥梁以32m预应力混凝土整孔简支箱梁为主，整孔简支箱梁具有整体性好、抗扭刚度大等优点。设计速度为350km/h高速铁路无砟轨道，跨度32m预应力混凝土双线整孔简支箱（单箱单室）梁，跨中截面（如图2-6所示）。当跨越较宽道路、较大河流和山谷时，采用预应力混凝土连续梁或其它特殊结构。常用跨度预应力混凝土连续梁有（32+48+32）m和抛物线变高度梁（40+56+40）m、（40+64+40）m、（48+80+48）m、（60+100+60）m等。箱梁内净空高度一般不小于1.6m，并设置进人孔，进人孔设置在两孔梁梁缝处或梁端附近的底板上。梁体混凝土最小净保护层，除顶板顶层为3.0cm外，其余均为3.5cm。 预应力混凝土梁的封锚及接缝处，在构造上采取防水措施，防止雨水渗入。各种接缝尽可能避开最不利环境作用的部位。对于结构有可能产生裂缝的部位，适当增设普通钢筋限制裂缝发展。湿接缝新老混凝土之间应无错台，混凝土表面应平整，无蜂窝麻面、露筋、夹缝。墩台上相邻梁间、梁端与桥台胸墙间的间距，应能保证梁体自由伸缩，误差不应超过设计梁缝的10%。,高速铁路桥隧基本知识,图2-6 32m简支箱梁跨中截面（尺寸单位：mm）,高速铁路桥隧基本知识,（二）墩台结构高速铁路桥梁墩台结构一般采用混凝土或钢筋混凝土墩台，保证桥梁和轨道结构的安全、舒适、耐久和良好的动力性能。由于高速铁路设计的ZK活载较中活载小，在结构受力上，桥台力学指标不控制桥台设计，无需采用大体积重力式桥台，而是大量采用一字型桥台或空心桥台。高速铁路一般路基填土厚度不高，一字型桥台较好地适用于台后路基填土高度10m以下桥梁（如图2-7所示）；空心桥台与实体桥台相比大大节约了主体混凝土，并有利于台后填土的压实，可适用于高度14m以下填土高度桥梁。,高速铁路桥隧基本知识,图2-7 双线一字型桥台（单位：cm）,高速铁路桥隧基本知识,支承垫石、墩帽（或墩身上部不少于1.5m范围）采用钢筋混凝土；寒冷地区墩台托盘一般采用钢筋混凝土。混凝土强度等级分别不低于C40和C35；混凝土桥墩墩身设护面钢筋，混凝土强度等级不低于C35。桥墩混凝土保护层厚度不小于4.0cm。桥墩台顶面尺寸要符合架梁施工和运营后的检查、养护、维修、支座更换及顶梁要求，墩台顶面设有不小于2%的排水坡。为方便日常检查维修，高速铁路桥梁墩台顶支撑垫石高度一般不小于35cm，墩顶在横向支撑垫石之间对应于梁底进入孔位置设置深0.5m、横向宽1.5m、纵向与顶帽等宽的凹槽。在6度及以上地震设防区段，梁底与墩台顶之间的支座内侧设置防落梁装置。墩台身施工时，预埋测量观测标，是精密工程控制测量网测点的组成部分，运营后用于桥墩台沉降观测。双线桥墩顶帽（如图2-8所示）。,高速铁路桥隧基本知识,图2-8 350km/h双线整孔简支箱梁桥桥墩顶帽结构示意图（单位：cm）,高速铁路桥隧基本知识,三、支座构造与布置（一）支座构造高速铁路桥梁一般采用盆式橡胶支座、球型钢支座，大跨度梁也可采用铰轴滑板支座；墩台基础工后沉降大的桥梁，采用了调高支座。盆式橡胶支座具有承载能力大、水平位移量大、转动灵活等特点，且重量轻，结构紧凑，构造简单，建筑高度低，加工制造方便，节省钢材，降低造价等优点，在高铁桥梁中被广泛使用。盆式橡胶支座主要由上支座板、下支座板、滑板、铜密封圈、中间钢衬板、橡胶承压板等组成。（如图2-9所示）球形钢支座传力可靠，承载能力比盆式橡胶支座大，容许支座位移大，而且转动灵活，能更好地适应支座大转角的需要。球型钢支座主要由上支座板、下支座板、平面滑板、球冠衬板、球面滑板等组成（如图2-10所示）。,高速铁路桥隧基本知识,图2-9 盆式橡胶支座,高速铁路桥隧基本知识,图2-10 球型钢支座,高速铁路桥隧基本知识,铰轴滑板支座结合了传统铰轴支座和盆式支座的优点，上下摆以铰轴为中心转动满足桥梁的转动功能，采用摩擦系数极低的填充聚四氟乙烯复合夹层滑板与不锈钢板组成的滑动摩擦副，实现支座结构的位移功能，摩擦副使竖向力的传递由点接触或线接触变成了面接触，改善了结构的受力性能，铰轴滑板支座具有受力均匀、转动和滑动灵活，易养护、少维修、寿命长等优点。对于区域性地面沉降地段，桥梁采用可调高支座，以补偿区域性沉降的影响，目前国内外支座调高方式主要有：垫板调高、螺旋调高、楔块调高、压注可固化体调高（如图2-11所示）等方式。垫板调高方式可实现最大调高60mm，普通支座也可通过加设钢垫板进行调高，最大调高量20mm。加设钢垫板采用Q235D，加设钢垫板优先选择在上支座板顶与梁底之间加垫，加垫完毕将支座与钢板间的缝隙进行封堵，并用油漆进行防护。,高速铁路桥隧基本知识,图2-11 压注式可调盆式橡胶支座示意图,高速铁路桥隧基本知识,（二）支座布置高速铁路桥梁主要采用双线整孔箱梁，因横向宽度大，故桥梁支座分为固定支座、横向活动支座、纵向活动支座和多项活动支座，以解决纵、横向受力变位和温度位移、转动。对支座架梁时临时连接件，使用中应解开或拆除。同一座桥梁中，支座布置应避免相邻梁端横向反方向温度位移。支座布置应符合下列规定：1. 同一座桥上固定支座的设置，应避免梁缝处相邻梁端横向反方向温度位移。2. 在坡道上，固定支座宜设在较低一端；在车站附近，宜设在靠车站一端。3. 对斜交梁，支座纵向位移方向应与梁轴线或切线一致。4. 双线整孔简支箱梁，每孔梁一端应安装一个固定支座（GD）和一个横向活动支座（HX），另一端安装一个纵向活动支座（ZX）和一个多向活动支座（DX）。固定支座和纵向活动支座应在梁的同一侧，横向活动支座与多向活动支座应在梁的另一侧。,高速铁路桥隧基本知识,5. 双线并置简支箱梁，每孔梁一端应安装两个固定支座和两个横向活动支座，另一端安装两个纵向活动支座和两个多向活动支座。固定支座、纵向活动支座应安装在内侧，横向活动支座和多向活动支座应安装在外侧。6. 单线简支箱梁（支座中心距4.0m）和简支T梁，每孔梁一端应安装两个固定支座，另一端应安装两个纵向活动支座。7. 多片简支T梁，中梁一端应安装固定支座，另一端安装纵向活动支座，边梁在中梁固定支座端应全部安装横向活动支座，另一端应全部安装多向活动支座。8. 双线连续梁，每联梁应在一个墩顶（一般为中间墩）安装固定支座和横向活动支座，其余墩顶安装纵向活动支座和多向活动支座。固定支座和纵向活动支座在梁的同一侧，横向活动支座与多向活动支座在梁的另一侧。9. 单线连续梁，每联梁应在一个墩顶（一般为中间墩）安装两个固定支座，其余墩顶全部安装纵向活动支座。10. 同一座桥梁中，当各桥跨固定支座安装条件相互抵触时，应首先满足线路一侧的支座横向位移约束条件相同的要求，即同桥同侧的要求。其次再按水平力作用影响较大的情况设置。简支箱梁支座布置（如图2-12所示）。,高速铁路桥隧基本知识,高速铁路桥隧基本知识,图2-12 简支箱梁桥墩顶支座布置示意图,高速铁路桥隧基本知识,四、救援疏散通道特点高速铁路大量采用高架桥，单座桥梁长度数公里以上已为常见，桥梁救援疏散通道成为高铁铁路防灾救援安全保障体系的重要组成部分。运营中，为应对列车在桥上可能发生的诸如火灾、电力中断、设备故障、地震等突发事件；以便旅客安全、快速的疏散和抢险人员快速上桥救援；同时，在正常情况下，兼顾养护维修通道的功能，供工务、通信、信号、供电维护人员上线作业之用，方便桥上固定设备养护维修。桥梁救援疏散通道设置在铁路用地范围内，沿桥梁全长每隔3km左右，结合地面道路条件，在线路两侧交错设置。救援疏散通道侧对应的桥上栏杆或声屏障位置应预留出口。桥梁救援疏散通道有基础、立柱、梯梁、梯板、平台、栏杆、扶手、安全防护罩（围墙）、安全门、桥上疏散指示标识等组成。分顺坡式、折向式、旋转式三种（如图2-13所示）。为了快速疏散，救援疏散通道优先采用顺坡式、折向式。折向式、旋转式仅适用于无地面维修通道一侧。基础、立柱、梯梁、梯板、休息平台混凝土强度等级不低于C35。,高速铁路桥隧基本知识,顺坡式救援疏散通道,高速铁路桥隧基本知识,折向式救援疏散通道 旋转式救援疏散通道,高速铁路桥隧基本知识,桥梁救援疏散通道要求与地面道路驳接平顺，设置在铁路征地范围内，并不应影响桥下地面维修通道的使用。桥梁救援疏散通道设置在有地面维修通道一侧时，应保证桥墩与疏散通道之间的净宽不小于3.0m。救援疏散通道与梁部独立；通道顶部平台一般设置在桥墩位置，救援疏散通道应与桥面作业通道顶面相对高差不大于8.0cm。平台顶面与桥面遮板之间的缝隙一般要求在5.010.0cm之间，避免触碰和间隙过大。桥梁救援疏散通道宽度不小于1.5m；踏步长度不小于1.25m，宽度0.30m，高度0.150.17m。顶部休息平台宽度不小于1.75m；栏杆扶手顶面与踏步面高差不得小于1.2m；踏步面层要采取防滑措施。桥梁救援疏散通道下方和与桥面相接处的通道平台上都必须设安全防护门。在距地面3.0m高度范围内的部分，设置金属安全防护罩或砖、石、混凝土等砌体围墙。对设安全防护罩的疏散通道，为提高疏散通道防爬性能，对周边人员环境复杂地段，可将通道下方安全防护门和安全防护罩同步上移至地面3.0m以上。,高速铁路桥隧基本知识,五、附属设施和安全检查设备桥面作业通道栏杆高度不小于1.0m，立柱和扶手的水平推力要求能承受0.75kN/m均布荷载和1.0kN集中荷载的要求，栏杆与遮板连接锚固螺栓直径不应小于16mm，在梁端梁缝处断开，间隙满足梁的伸缩要求（如图2-1B所示）。对环保有要求地段，高速铁路应设置声屏障，桥梁上的声屏障设在作业通道栏杆处，声屏障的高度不宜超过轨面以上2.05m，特殊地段声屏障高度超过轨面以上2.05m部分采用透明材料，以尽量减少对旅客视线的遮挡。声屏障一般采用H型钢插板、直立结构，采用铝合金复合吸声板（如图2-1C所示）。在设计声屏障时应考虑人行道检查车和桥面作业通道的通行。设计速度350km/h桥面宽度13.4m和设计速度250km/h桥面宽度13m的桥梁，每辆检查车的工作范围不宜超过10km。,高速铁路桥隧基本知识,高速铁路桥梁墩顶中央设置凹槽，双线墩凹槽宽一般不小于1.5m、单线墩一般不小于0.8m，凹槽深0.5m，纵向贯通。对无法采用道路升降高空作业车检查，且梁底至地面的高度超过6.0m时宜设置吊篮（京沪高速铁路规定梁底至地面的高度大于10m，或水中墩设置吊篮），吊篮宽度不小于梁底宽度；为方便进入梁内进行检查，梁与墩顶之间设置设置检查梯。为保证接触网高压电下的作业人员安全，钢桁梁应配备防电检查维修车。空心墩、斜拉桥、拱等安装相应的检查设备。涵洞、护锥、桥台及隧道洞口处，路堤及路堑边坡高度大于3.0m时，设置检查台阶。下穿铁路桥梁、涵洞且通行机动车辆的道路，当桥梁、涵洞净高小于5.0m时，设置限高防护架和车辆通过限高标志，限高防护架的架身应喷涂黑黄相间条纹。限高防护架设置的宽度不得小于道路路面的实际宽度，设置位置应在铁路安全保护区范围内；限高防护架横梁底至路面净高在任何情况下都应低于桥下净高20100mm，并与警示标志“限高”一致。,高速铁路桥隧基本知识,第二节：高速铁路桥隧 技术标准基本知识,一、 荷 载ZK活载作为中国高速铁路设计活载，其静、动载效应均大于跨线列车和高速列车的静、动载效应，并有一定余量，且设计活载与实际运营活载间的余量和既有铁路设计活载（中-活载）与实际运营活载间的余量相当（如图2-29所示）。需要特别说明的是，我国设计时速300350公里的高速铁路均采用ZK活载，但是设计时速200250公里的铁路分为三类：（1）采用ZK活载，例如昌九、海南东环、长吉线；（2）同时考虑ZK活载和中活载，例如合宁、合武、石太、温福、甬台温和福厦线；（3）采用ZC活载，成灌和广珠线。,高速铁路桥隧基本知识,ZK 标准活载图式,ZK 特种活载图式,图2-29 高速铁路ZK活载图式,高速铁路桥隧基本知识,二、 限 界桥隧建筑限界应满足铁路技术管理规程的规定，建筑限界基本尺寸及轮廓线（如图2-30所示）。,轨面；区间及站内正线（无站台）建筑限界；有站台时建筑限界；轨面以上最大高度 线路中心线至站台边缘的距离（正线不适用）,图2-30 高速铁路建筑限界图（单位：mm）,高速铁路桥隧基本知识,曲线地段建筑限界应考虑因超高产生车体倾斜对曲线内侧的限界加宽。其加宽量W（mm）为：HW=_ h 1500 式中： H轨顶面至计算点的高度（mm）； h外轨超高值（mm）。加宽范围包括全部圆曲线、缓和曲线和部分直线，采用阶梯加宽方法（如图2-31）。即缓和曲线中点外13m之间的曲线加宽W，缓和曲线中点外13m至直缓点外22m加宽0.5倍W。,高速铁路桥隧基本知识,图2-31 高速铁路桥隧建筑限界曲线阶梯加宽范围,高速铁路桥隧基本知识,三、孔径与净空行洪桥涵孔径应能正常通过1/100频率的检算洪水；技术复杂、修复困难或重要的特大、大桥能安全通过1/300校验频率的洪水。对特大桥及大中桥，若观测洪水（包括调查洪水）频率小于1/100，但不小于1/300时，将观测洪水频率作为检算洪水频率；频率小于1/300时，按1/300作为检算洪水频率。不通航的行洪桥下净空高度（见表2-7）。通航的桥孔，其桥下净空高度及航行水位，按设计确定的标准执行。行洪涵洞孔径一般按无压状态检定，即按涵洞净高的1.2倍临界状态的水位检定。无压涵洞内顶点高出洞内检定水位的净空满足（见表2-8）的要求。桥涵排水与自然水系、地方排灌系统、市政排水系统等衔接完善。,高速铁路桥隧基本知识,不通航的行洪桥下净空高度,注： 1. 实体无铰拱桥洪水期无大漂流物时，检定洪水位到拱顶净空高度不应小于拱矢高的1/4。2. 严重泥石流时，或在洪水期有特大漂流物通过时，可视具体情况，采用大于表列的净空高度。3. 表列水位及注1中所指水位应根据河流具体情况，计入可能产生的壅水、浪高、水拱、局部股流涌高、河流超高和河床淤积等影响的高度。,高速铁路桥隧基本知识,涵洞净空高度,注：拱（框构）桥与拱（框构）涵的区分：跨度6m，且拱或框构顶至轨底的高度（即填土高度）1m 为拱（框构）桥，否则为拱（框构）涵。,高速铁路桥隧基本知识,在铁路线路下通行机动车辆的立交桥涵，其桥涵下净空高度不足5.0m时，设置限高防护架。（如图2-32所示）,图2-32 限高防护架设施,高速铁路桥隧基本知识,四、刚 度桥涵设备要求具有足够的刚度、良好的动力性能及耐久性，满足轨道稳定性、平顺性要求，满足高速列车安全运行和旅客乘坐舒适度的要求。（一）梁体竖向挠度变形挠度是衡量桥跨结构竖向刚度的标志，限制挠度的主要原因：一是挠度大引起桥跨结构端部转角大，各跨相邻处线路不能成为连续的平顺曲线，使此处受到冲击力而产生病害，还会引起车辆振动加大，影响行车安全及旅客舒适度；二是挠度大引起桁梁杆件次应力也大。活载作用下，梁体竖向挠度限值主要根据乘坐舒适度来确定。旅客的乘坐舒适度评定的最基本指标是车体的竖、横向振动加速度。梁部结构在ZK竖向静活载作用下，梁体的竖向挠度不应大于所列数值（见表2-9）。,高速铁路桥隧基本知识,梁体的竖向挠度限值 表2-9,注：1. 表中限值仅适用于跨度不大于96m的混凝土结构。2表中限值适用于3跨及以上的双线简支梁，对3跨及以上一联的连续梁，梁体竖向挠度限值按表中数值的1.1倍取用；对2 跨一联的连续梁、2跨及以下的双线简支梁，梁体竖向挠度限值按表中数值的1.4倍取用。3对单线简支或连续梁，梁体竖向挠度限值按相应双线桥限值的0.6倍取用。,高速铁路桥隧基本知识,拱桥、刚架及连续梁桥的竖向挠度，除考虑列车竖向静活载作用外，还要计及温度的影响。轨道铺设完成后，预应力混凝土梁的竖向残余徐变变形：对有砟轨道桥面，梁体的竖向变形不大于20mm；对无砟轨道桥面，跨度50m及以下，梁体的竖向变形不大于10mm；跨度大于50m，梁体的竖向变形不大于跨度的1/5000，且不大于20mm。对于设有纵向坡度的无砟轨道桥梁，要求考虑梁体纵向伸缩引起的梁缝两侧钢轨支承点竖向相对位移对轨道结构的影响。,高速铁路桥隧基本知识,（二）梁体横向变形控制梁体横向挠度和梁端横向折角，主要是为了保证轨道的方向性。在列车横向摇摆力、离心力、风力和温度的作用下，梁体的水平挠度不大于梁体跨度的1/4000； 无砟轨道桥梁相邻梁端之间、梁端与桥台之间钢轨支点处的横向相对位移不大于1.0mm。,高速铁路桥隧基本知识,（三）梁体扭曲变形桥面过大扭曲会产生较大的轮重减载，影响行车安全。ZK静活载作用下梁体扭曲引起的轨面不平顺限值，以一段3.0m长的线路为基准，一线两根钢轨的竖向相对变形量t不大于1.5mm（如图2-33所示）。,图2-33 桥面扭曲变形示意图（S为钢轨中心距）,高速铁路桥隧基本知识,（四）跨度不大于96m的简支梁竖向自振频率影响高速铁路桥梁动力作用的因素有桥梁结构的竖向固有频率（自振频率）、列车轮对的间距、列车通过桥梁的运行速度、桥梁结构的重量和阻尼、桥梁及桥面系均匀分布的支撑和结构（例如：横梁、轨枕）、车轮的缺陷（轮缘扁疤）、轨道的垂直缺陷等。其中桥梁的竖向固有频率（自振频率）是促使桥梁动力系数出现峰值的根本原因。1.简支梁竖向自振频率不应低于下列限值：L20m 时 no=80/L20mL96 m时 no=23.58L-0.592式中 no 简支梁竖向自振频率限值（Hz）； L 简支梁跨度（m）。 2. 跨度不大于32m预应力混凝土双线简支箱梁，其竖向自振频率不低于（见表2-10）限值时，可不进行车桥耦合动力响应检算。,高速铁路桥隧基本知识,可不进行车桥耦合动力响应检算的双线简支箱梁竖向自振频率限值 表2-10,高速铁路桥隧基本知识,（五）在ZK竖向静活载作用下，有砟轨道和无砟轨道桥梁梁端竖向转角梁端竖向转角（如图2-34所示）是控制桥上列车运行安全性和平稳性的控制因素之一。在ZK竖向静活载作用下，有砟轨道和无砟轨道桥梁梁端竖向转角限值要求符合（见表2-11）所规定的限值,高速铁路桥隧基本知识,梁端竖向转角限值 表2-11,高速铁路桥隧基本知识,注：为梁体的梁端竖向转角，1、2分别为相邻梁跨梁梁体各自的梁端竖向转角。,图2-34 梁端转角示意图,高速铁路桥隧基本知识,（六）梁端水平折角对于高速铁路，满足高速运行时列车安全性和旅客乘坐舒适度要求的桥墩台横向刚度的要求应更高，桥梁下部结构的横向刚度对车桥耦合振动体系的影响是较为明显的，尤其是对横向动位移的影响更大。在ZK活载、横向摇摆力、离心力、风力和温度力的作用下，墩顶横向水平位移引起的桥面处梁端水平折角不大于1.0弧度。梁端水平折角（如图2-35所示）。,高速铁路桥隧基本知识,图2-35 水平折角示意图,高速铁路桥隧基本知识,（七）墩台顶纵向水平线刚度我国高速铁路采用跨区间无缝线路，为保证桥上无缝线路的稳定和安全性，必须检算由于温度变化、列车制动（起动）等产生的钢轨附加应力。同时为了保证桥梁的受力安全，检算相应墩台附加力。位于有砟轨道无缝线路固定区的混凝土简支梁，墩台顶纵向水平线刚度符合（见表2-12）的限值要求。非纵联型无砟轨道亦可采用该限值。,高速铁路桥隧基本知识,墩台顶纵向水平线刚度限值 表2-12,注：高架车站到发线有效长度范围内双线墩台的纵向 水平线刚度限值按表内单线墩台的2.0倍取值。,高速铁路桥隧基本知识,（八）脱轨系数、轮重减载率、轮轨横向水平力及构架横向加速度列车运行安全性主要涉及车辆在桥上是否会出现脱轨及对轨道产生过大横向力的问题，一般采用脱轨系数、轮重减载率、轮轨横向水平力及构架横向加速度来限定。1.脱轨系数、轮重减载率、轮对横向水平力、车体竖向和横向振动加速度指标脱轨系数： Q/P 0.8轮重减载率： P/P 0.6轮对横向水平力：Q 10+P0/3 (P0为静轴重，单位kN) 2.桥面竖向振动加速度指标桥面在20Hz及以下强振频率的竖向振动加速度限值：有砟桥面：0.35g无砟桥面：0.50g3.旅客乘坐舒适度指标车体竖向振动加速度：z 0.13g（半峰值）（g为重力加速度）车体横向振动加速度：y 0.10g（半峰值）斯佩林舒适度指标： W 2.50 优2.50 W 2.75 良2.75 W 3.00 合格,高速铁路桥隧基本知识,（九）道岔区桥梁结构要求符合道岔对结构变形和变位的要求。,高速铁路桥隧基本知识,五、基础沉降墩台基础的沉降量应按恒载计算。墩台基础工后均匀沉降量和相邻墩台沉降量差满足（见表2-13）限值要求；对超静定结构，除满足限值要求外，还要根据沉降差对结构产生的附加应力的影响确定。,高速铁路桥隧基本知识,墩台基础工后沉降量限值 表2-13,涵洞基础工后沉降量限值要求与相邻路基工后沉降量限值相一致。隧道基础工后沉降量限值不大于15mm。无砟轨道区段桥台、涵洞边墙、隧道洞口与路基交界处的工后沉降差不大于5.0mm，工后沉降差造成的折角不应大于1/1000。工后沉降量超过限值时，要求有计划进行整治、加固。,高速铁路桥隧基本知识,六、基础埋置深度（一）墩台明挖基础和沉井基础基底埋置深度1.位于河道非岩石地基上的桥跨不应采用明挖基础。2.冻胀、强冻胀土，在冻结线以下不小于0.25m，同时满足冻胀力计算的要求；弱冻胀土，不小于冻结深度。3.无冲刷处，在地面下不小于2.0m。4.有冲刷处，在墩台附近最大冲刷线以下不小于下列安全值对一般桥梁，在检算洪水频率流量下，安全值为2.0m加冲刷总深度（自河床面算起的一般冲刷深度与局部冲刷深度之和）的10%；在校验洪水频率流量下，安全值为1.0m加冲刷总深度的5%。对技术复杂、修复困难或重要的特大桥、大桥，在检算洪水频率流量下，安全值为3.0m加冲刷总深度的10%；在校验洪水频率流量下，安全值为1.5m加冲刷总深度的5%。5.对于不易冲刷磨损的岩石，墩台基础底应嵌入基本岩层深度不小于0.5m。如嵌入风化、破碎、易冲刷磨损岩层，按未嵌入岩层考虑。,高速铁路桥隧基本知识,（二）墩台桩基础和承台的埋置深度1.承台底面在土中时，要求承台板底面位于冻结线以下不小于0.25m，或在最大冲刷线下不小于2m（桩入土中深度不明时）。2.承台底面在水中时，要求位于最低冰层底面以下不小于0.25m。3.钻（挖）孔灌注桩为柱桩时，桩底嵌入基本岩层深度不小于0.5m。4.桩基在最大冲刷线下的埋置深度必须保证墩台稳定，满足承载力、刚度和沉降控制要求。,高速铁路桥隧基本知识,（三）涵洞基础涵洞基础除设置在非冻胀地基土上者外，出入口和自两端洞口向内各2.0m范围内的涵身基底埋深：对于冻胀、强冻胀土应在冻结线以下0.25m；对于弱冻胀土，不小于冻结深度。严寒地区，当涵洞中间部分的埋深与洞口埋深相差较大时，其连接处设有过渡段。对出现基础冻胀病害的涵洞，要求有计划进行整治。,高速铁路桥隧基本知识,七、 斜交、过渡段、填土厚度桥梁结构斜交时，桥梁轴线与支承线夹角一般不小于60，斜交桥台的台尾边线与线路中线垂直，否则应有特殊措施与路基过渡。斜交涵洞的斜交角一般不大于45。两桥相邻台尾边线之间的路基过渡长度不小于150m；两框构涵相邻边墙之间、桥梁台尾线与相邻框构涵边墙之间的路基过渡长度不小于30m。涵洞顶至轨底的填土厚度一般不小于1.5m，框构涵沉降缝不应设在轨道下方，可设在两线中间，轨下涵节长度不宜小于5.0m。,高速铁路桥隧基本知识,八、桥隧混凝土结构物耐久性结构物耐久性是指结构及其部件在各种可能导致材料性能劣化的环境因素长期作用下维持其应有功能的能力，结构物的使用寿命则是指结构及其部件被建造完工以后，在预定的维修和使用条件下，其所有性能均能满足预定要求的期限。结构物的耐久性与其使用寿命密切相关。实践证明，荷载和环境的长期作用都有可能引起混凝土材料性能的劣化。但长期以来，我国铁路混凝土结构设计主要考虑的是荷载作用下结构承载力(强度)的安全性与适用性，较少顾及长期使用过程中因环境作用而引起的混凝土材料性能的劣化，导致结构的耐久性过早失效。荷载长期作用引起混凝土材料性能劣化的主要表现为混凝土的强度降低，这在通常的结构承载力（强度）设计中已用持久强度、疲劳强度等参数予以考虑；环境长期作用引起混凝土性能劣化的主要表现为钢筋的锈蚀和混凝土的腐蚀与损伤，这与结构和混凝土的耐久性密切相关。通常情况下，结构和混凝土的耐久性越好，结构抵抗环境的侵蚀能力越强，结构的使用寿命越长。,高速铁路桥隧基本知识,桥涵结构应具有足够的耐久性，为了满足桥梁主体结构使用寿命要求，梁体、墩台、基础均采用了高性能混凝土。高速铁路对桥梁结构要求具有很好的耐久性和动力性能，采用高性能混凝土可以延长使用寿命、便于施工且具有抗侵蚀的能力，在桥梁主体工程上应用具有十分重要的意义。铁路混凝土结构的设计使用年限定为100年、60年和30年三个级别。桥隧各部件使用年限（见表2-14）。,高速铁路桥隧基本知识,桥隧各部件使用年限 表2-14,高速铁路桥隧基本知识,根据铁路沿线气候、水质、土质等环境条件，确定铁路混凝土结构服役期间所处的环境类别及作用等级。按照混凝土材料和钢筋的腐蚀机理，结构服役期间面临的环境条件分碳化环境（T）、氯盐环境（L）、化学侵蚀环境（H）、盐类结晶破坏环境（Y）、冻融破坏环境（D）、磨蚀环境（M）六类（表5.10）。每种环境类别，根据环境的严酷程度不同，划分不同的作用等级。碳化环境划分为T1、T2、T3；氯盐环境划分为L1、L2、L3；化学侵蚀环境划分为H1、H2、H3、H4；盐类结晶破坏环境划分为Y1、Y2、Y3、Y4；冻融破坏环境划分为D1、D2、D3、D4；磨蚀环境划分为M1、M2、M3；其中，L3、H4、Y4、D4和M3级环境为严重腐蚀环境。 铁路混凝土（TB/T3275）对作用等级的具体分级标准作了详细规定。,高速铁路桥隧基本知识,为保证各部件达到规定的使用年限，对处于严重腐蚀环境（D4、L3、H4环境）中的混凝土结构，还要有可靠的防腐蚀强化措施。混凝土结构的防腐蚀强化措施是指在采取提高混凝土密实性和增加钢筋的混凝土保护层厚度等常规措施仍不足以保证混凝土结构耐久性的前提下，进一步对混凝土结构采取的其它防腐蚀措施。当铁路混凝土结构处于严重腐蚀环境（L3、H4、Y4、D4、M3）条件时，可根据的具体情况，对混凝土结构采取外包钢板、表面防腐防水涂层、表面浸渍等一种或多种防腐蚀强化措施。对严重的氯盐环境，还可采用涂层钢筋、防水卷材、钢筋阴极保护防腐蚀强化措施。对严重的化学侵蚀和盐类结晶破坏环境，还可采用降低地下水位、换填土等防腐蚀强化措施。,高速铁路桥隧基本知识,九、隧道内轮廓尺寸隧道内轨顶面以上净空横断面面积（见表2-2），内轮廓尺寸见（如图2-36所示）。,隧道内轨顶面以上最小净空面积 表2-2,高速铁路桥隧基本知识,250km/h双线隧道内轮廓（单位：cm）,高速铁路桥隧基本知识,300km/h、350km/h双线隧道内轮廓（单位：cm）,高速铁路桥隧基本知识,250km/h单线隧道内轮廓（单位：cm）,高速铁路桥隧基本知识,300km/h、350km/h单线隧道内轮廓（单位：cm）图2-36 高速铁路单、双线隧道内轮廓图（见设计规范）,高速铁路桥隧基本知识,曲线上的隧道内轮廓可以不加宽。隧道内安全空间应设在距线路中线3.0m以外，单线隧道在救援通道一侧设置，多线隧道在双侧设置。安全空间的高度不小于2.2m，宽度不小于0.8m；安全空间的地面高程不应低于轨面高度，安全空间的地面应平整。,高速铁路桥隧基本知识,不妥之处，请批评指正！,2019年5月于郑州 张长建,谢谢大家！,高速铁路桥隧基本知识,