7×24m米高速铁路预应力混凝土连续梁桥结构设计.doc

7×24m米高速铁路预应力混凝土连续梁桥结构设计 第1章：绪论 1.1高速铁路桥梁的发展现状 自有铁路以来，速度一直是人们追求的目标，一般认为时速低于200km/h的铁路，称为普通铁路或快速铁路，高于200km/h的称为高速铁路。 1964年世界第一条高速铁路——日本东海道新干线建成，行车速度达到210km/h，揭示了铁路这一运输工具同其它运输行业竞争的巨大潜力。高速铁路速度快，运输能力大，节省能源及土地，环境污染轻，是一种有发展前途的现代化交通工具。继东海道新干线之后，日本及西欧积极开展高速铁路技术研究与建设。现在全世界高速铁路总营业里程已超过15 000 km，最高运营时速为300 km，最高试验时速达515.3 km。 与普通铁路相比，高速铁路在动力牵引、信号安全系统、线路建筑和养护等方面都有很高的技术要求。 就高速铁路桥梁而言，可分为高架桥、谷架桥和跨越河流的一般桥梁。由于高速铁路的运营密度及对舒适性、安全性的要求均高于普通线路，因此对桥梁结构的要求也更高。 1.1.1高速铁路桥梁特点 (1)比例大，高架长桥多。对于我国既有铁路总长约70000km，桥梁长度约2500km，比例为3.6％。在线路总长为13l6km的京沪高铁中桥梁比例高达 97％以上，特大桥占85％以上。在武广客运专线中桥梁比例同样也大于30％。 (2)以中小跨度为主。由于高速铁路对桥梁刚度要求严格，因此，桥梁不宜采用大跨度，应以中、小跨度为主。 (3)刚度大，整体性好。为了保证列车高速、舒适、安全行驶，高速铁路桥梁必须具有足够大的竖向和横向刚度以及良好的整体性，以防止桥梁出现较大挠度和振幅。同时，还必须严格控制由混凝土产生的徐变上拱和不均匀温差引起的结构变形，以保证轨道的高平顺性。 (4)梁部多采用感热迟钝材料。 (5)墩台基础刚度大(限制纵向力作用下结构产生的位移)。 (6)重视改善结构耐久性，便于检查、维修。高速铁路是极其重要的交通运输设施，桥梁结构物应尽量做到少维修或免维修，因此，设计时需要将改善结构物的耐久性作为设计原则，统一考虑合理的结构布局和构造细节，并在施工中加以严格控制，保证质量。另一方面，高速铁路运营繁忙，列车速度高，维修时间都放在夜间“天窗”时间进行，一般为4h，因此，桥梁结构构造应易于检查和维修。 (7)强调结构与环境的协调。在桥梁设计构思时，除了考虑结构安全性与经济性之外，还同时从桥梁美学效果综合考虑桥梁形式美、功能美以及与环境的协调性，从时代的需求出发，努力塑造新颖、美观的桥梁造型。 1.1.2高速铁路桥梁设计原则 作为线路的组成部分，高速铁路的桥梁设计主要有下述几个方面的特点：①刚度要求。高速铁路车速比提速列车的速度要高得多，为保证列车过桥的乎稳性和旅客的舒适度，对桥梁的刚度要求相当严格。②桥型选择及构造要求。高速铁路桥梁由于要求有足够的竖向、横向刚度，因此在桥型选择上有其特点，国际铁路联盟推荐尽量采用刚劲的上部结构。日本已修建的高速铁路桥梁中预应力混凝土梁占绝大多数。采用T形截面时，各片梁之间要通过横隔板牢固地连成一体，以增加桥梁的整体性及横向刚度。大跨度桥梁其结构型式多为连续刚构、连续梁桥等 斜拉桥也在北陆新干线中采用，为增加桥梁刚度，主梁大都采用刚度较大的箱形截面、塔梁固接，如屋代桥和第二干曲川桥等。纵横梁桥面体系的钢桁梁在高速铁路桥梁一般不予采用，当必须采用钢桁桥时，往往将桥面系做成正交异性钢桥面板结构或做成钢与混凝土结合梁结构。软土路基地段往往采用一种高架桥(俗称板凳桥)来代替路堤。这种桥梁一般跨度为10 m左右，可以做成多孔连续，如北陆新干线是10孔连续。与路堤相比．采 用高架桥占地面积小，避免采用路堤时不易控制的沉降、翻浆、冒泥等问题 所以在日本高速铁路的修建中被大量采用。③主要设计参数。高速铁路与普通铁路桥梁设计参数上的差别要反映在设计荷载和动力系数这2方面。目前世界各国已建成的高速铁路，大部分都是客运线，只有少数线路采用客货混跑，所以，设计荷载一般都比普通线路小，我国拟建的京沪高速铁路其设计，荷载采用0．8UIC(国际铁路联盟)荷载。高速铁路桥梁设计中的冲击系数与一般铁路设计中的表达式不同。一般铁路桥梁的冲击系数表示为跨度(或影响线加载的长度)函数，尚有很多不合理成分，实际上桥梁冲击系数与移动载荷大小、速度、桥梁的刚度、轨道的平顺性等因素有关，高速铁路速度高，速度效应就显得突出。 因此，高速铁路桥梁采用以下设计原则： (1)采用双线整孔桥梁。 (2)多采用双线单室箱型截面：部分小跨度桥梁采用T型截面或板梁。 (3)增大梁高，高跨比一般为1/12～1/9。 (4)尽量选用刚度大的结构体系。 (5)跨度不宜过大 1.1.3高度铁路桥梁建设关键技术 (1)挠度控制与预应力技术 在高速铁路