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德国高速铁路线上的桥梁结构型式1.设计速度250km/h、全长327km的德国汉诺威—维尔茨堡和全长104km的曼海姆—斯图加特两条新干线上,共有桥梁359座,总延长37km。在359座桥中,152座跨越公路,139座跨越铁路,其余68座为大型山谷桥和高架桥。2.从桥梁总长与线路总长之比来看,德国高速铁路上的桥梁数量远小于日本新干线和我国拟建的京沪高速铁路线。3.德国这两条新干线上的桥梁几乎全部是预应力混凝土和钢筋混凝土桥。其原因一方面是混凝土桥养护维修方便、造价也较低,另一更主要的的原因则是混凝土桥在高速行车条件下的噪音远比钢桥低。4.在德国的这两条新干线上,大部分桥为预应力混凝土简支梁和连续梁。5.简支梁的墩中心距基本上采用44m及58m两种,25m的只有少数几跨。墩中心距44m的梁跨度为42m,58m的梁跨度55.75m。6.为这两条新干线,德国联邦铁路管理中心组织力量制定了一套标准设计图(参考设计),标准设计均为单室单箱形截面预应力混凝土梁,桥面的横断面按《铁路新干线上桥梁的特殊规程》的56条办理,规定的横断面如图4.3.2所示。7.在标准设计中,箱梁底板宽5.0m,桥面板宽14.3(道床部分9.1m)。跨度42m的梁高4.0m,55.75m的梁高5.0m;腹板与铅垂方向成150.6m,支座处0.7m;底板的一般厚度为0.35m,支座处0.6m;梁端还设有0.8m厚的横隔板,横隔板设有可供维修人员及小车通行的洞。图4.3.3所示为两座典型桥梁的横截面,其参数列于表4.3.5中。法国高速铁路线上的高架桥1.运行TGV列车的法国大西洋高速铁路时速为300km/h,总长263km。总共修建了10座双线高架桥,总长3523m,单线高架桥3座,总长455m,其数量相对说来非常少,这些高架桥的基本资料列于表4.3.6中从表4.3.6所反映的情况可见,绝大部分桥都采用预应力混凝土箱梁。施工方法为顶推法施工。由于数量少,因而无标准设计,各类尺寸都是变化的,跨度一般在25m以上,最大跨度50m,用等截面以便于顶推施工。图4.3.9为预应力混凝土箱梁横截面示意图,两侧设有隔音墙。综合德国与法国的情况看,高速铁路线上桥梁多采用单箱单室预应力混凝土简支或连续梁,跨度一般在25m以上、60m以下,施工方法以顶推和现场支架灌注法为主,梁高为跨度的1/10~1/15,箱底板宽5.0~5.5m。目前,修建高速铁路的国家有日本、法国、德国、意大利及西班牙等。日本高速铁路基本以板式轨道(无碴轨道)为主,并采用接近其高速运营列车的P(N)荷载作为设计活载图式;其余国家(包括正在修建高速铁路的韩国)均以有碴轨道为主,采用UIC荷载作为设计活载图式。板式轨道桥面二期恒载要比有碴轨道轻一半,前者约为9t/m,后者为18t/m(双线桥面),而且P荷载也仅为UIC荷载40%左右。欧洲高速铁路采用UIC荷载主要原因是考虑施工及养路机械荷载大,可与其它欧洲铁路联网以及将来在高速铁路上有行走重型车辆的可能。上述差别导致日本的桥梁截面略小于欧洲的桥梁,同时也限制使用重型施工荷载,日本桥梁施工主要采用在桥位上灌筑或用吊机在桥下将预制梁装吊就位。不采用架桥机等重型设备。预应力混凝土桥梁在高速铁路桥梁中占有绝对优势因为预应力混凝土与其它建桥材料相比,具有一系列适合高速铁路桥梁的优点,如刚度大、噪音低、温度引起的变形对线路位置影响小、养护工作量少、造价也较低等。当需要减轻梁重或快速施工时,结合梁也常被采用。一、日本新干线上的桥梁\在日本的铁路新干线上,除东海道新干线设计速度为210km/h外,其余几条线的设计速度为260km/h。在这些线上,桥梁总延长所占线路长度比重较大,表4.3.1为各条新干线上桥梁及高架桥所占比例。由表4.3.1可见,日本新干线上高架桥的比率,在某些段几乎占了线路总长的一半。由于有这样多的高架桥,因此日本新干线上的高架桥多采用标准设计。日本高架桥标准设计的基本情况如表4.3.2,标准设计中桥面宽度按表4.3.3确定。东海道高架桥的几种标准设计形式如图4.3.1所示。1我国高速铁路桥梁的结构型式装配式双向预应力混凝土T形简支梁桥T形简支梁由于其预制简单、架设方便,在我国普通铁路的中小跨度桥梁中被大量采用;但因为其整体性差、横向刚度弱,在高速铁路中,需要进行改进。双向预应力结构体系具有良好的纵横向刚度和整体性,且构件重量轻,架设方便,因此在秦沈客运专线较小跨度桥梁中广泛采用了装配式双向预应力T形简支梁。如用于16m的简支梁桥,桥跨均采用双线4片式T梁,通过桥面板、横隔板及横向预应力钢筋组装而成。梁高为116m,T梁间距260cm,梁端部和中部设横隔板,如图1所示。1112后张法预应力混凝土简支箱梁简支箱梁具有良好的力学性能,如整体性好、刚度大、抗扭性能好等,很适用于高速铁路桥梁。秦沈客运专线中,简支箱梁的跨度有20m、24m和32m几种,均采用后张法预应力混凝土结构。截面型式分为双线单箱单室和单线单箱单室,双线箱梁采用斜腹板,单线采用直腹板,如图2所示。简支箱梁均不设跨中横隔板;由于采用了整体内模,在结构允许的条件下尽量减小横隔板尺寸;单线箱梁为不对称结构,为控制梁体在施加预应力时发生斜向弯曲,在桥面外悬臂板每隔2m处设置长度为0195m的横向断缝,以调整有效截面的重心位置。图2箱梁截面型式2高速铁路桥梁的特点上面简单叙述了我国高速铁路桥梁上出现的一些常见的桥型以及其不同于公路桥梁的设计。综合这些桥梁及特点,可以看出高速铁路桥梁有着不同于普通铁路及公路桥梁的特点。211桥梁纵向刚度高速铁路采用的是跨区间无缝钢轨,因此对桥梁的纵向位移要求很严。即高速铁路桥梁必须有足够的纵向刚度,在使用荷载作用下不产生过大的纵向位移。相比之下,公路桥梁可以通过设置伸缩缝等措施,使桥梁在有较大纵向位移时仍能保持路面连续。以斜拉桥为例,从受力体系来看,公路斜拉桥往往采用塔梁自由的纵向漂浮体系,这对结构受力有利;但高速铁路上的斜拉桥均采用塔梁固结,或设纵向弹性约束等措施来增强桥梁的纵向刚度。212桥梁动力性能对于公路桥梁和普通铁路桥梁,桥梁设计的控制因素一般是结构强度要求。但对于高速铁路桥梁,由于高速列车对桥梁的动力作用不可忽视,而桥梁的振动对列车也有很大影响,即车桥耦合振动的作用很明显,设计除考虑强度要求外,还必须考虑动力作用。从分析计算的结果来看,控制高速铁路桥梁设计的关键问题已不再是强度,而是动力性能指标,如脱轨系数、轮重减载率以及舒适性指标等。这些指标与车辆、路线以及桥梁等均有关系。反映到桥梁上,桥梁刚度的要求往往成为控制设计的关键。因此,需要采用很多有效的措施来提高高速铁路桥梁的竖向及横向刚度,如增大梁高、采用双线整孔梁、钢桁加劲等等。
本文标题:德国高速铁路线上的桥梁结构型式
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