高速铁路桥梁主要技术标准

第1页目录1设计荷载......................................................................1（一）恒载...................................................................1（二）活载...................................................................2（三）列车横向摇摆力............................................................3（四）制动力或牵引力............................................................3（五）长钢轨纵向力和长钢轨断轨力................................................4（六）铁路机车车辆脱轨荷载......................................................4（七）动压力及动吸力荷载........................................................4（八）侧向土压力................................................................5（九）汽车撞击力................................................................6（十）地震力...................................................................6（十一）其它荷载................................................................62梁体刚度与变形控制...........................................................163高性能混凝土.................................................................211.高性能混凝土耐久性指标......................................................212.高性能混凝土原材料..........................................................234桥梁结构耐久性...............................................................281.提高桥梁耐久性的必要性......................................................282.国内外研究现状..............................................................293.提高客运专线桥梁耐久性措施..................................................32第1页高速铁路桥梁主要技术标准1设计荷载设计荷载可分为主要荷载、附加荷载及特殊荷载三种。桥梁结构设计应根据结构的特性和检算内容，按表1-1所列的荷载就其昀不利组合荷载进行设计。表1-1桥涵荷载荷载分类荷载名称恒载结构构件及附属设备自重预加力混凝土收缩和徐变的影响基础变位的影响土压力水浮力及静水压力主力活载列车活载公路活载（需要时考虑）列车竖向动力作用长钢轨纵向水平力横向摇摆力离心力列车活载所产生的土压力人行道及栏杆荷载气动力附加力制动力或牵引力风力流水压力冰压力温度变化的影响特殊荷载列车脱轨荷载船只或排筏的撞击力汽车撞击力施工临时荷载地震力长钢轨断轨力注:1．如杆件的主要用途为承受某种附加力，则在计算此杆件时，该附加力应按主力考虑；2.长钢轨纵向力及其与制动力或牵引力的组合，按新建铁路桥上无缝线路设计有关规定办理；3．流水压力不与冰压力组合，两者也不与制动力或牵引力组合；4．列车脱轨荷载、船只或排筏的撞击力、汽车撞击力以及长钢轨断轨力，只计算其中的一种荷载，且不与其它附加力组合；5．地震力与其它荷载的组合见《铁路工程抗震设计规范》(GBJ111)。（一）恒载1．自重自重由整个结构的重量构成，可根据所采用材料的容重及结构的尺寸进行计算。一般常用材料的容重应按《桥规》第4.2.1条采用。对2.5m以上的长悬臂，设计时其自重应考虑1.2倍的增大系数。2．桥面恒载桥面恒载包括防水层、栏杆、照明设备、信号设备、接触网支柱及声屏障、轨枕、道碴、钢轨、扣件、轨下垫板及电缆等。在计算道碴荷载时应根据维修养护规则计及其局部超碴或移除的可能性。3．预加应力计算预应力混凝土结构的预加力与有效预应力时，应按《桥规》第6.3条办理。4．混凝土收缩徐变影响混凝土收缩的影响应按《桥规》第4.4.5条计算。施工中与施工后结构体系发生变化的超静定结构应考虑混凝土徐变引起的超静定力。5．土压力第2页作用于墩台上的土的侧压力，应按《桥规》第4.2.2条计算。6．水浮力水浮力应按《桥规》第3.2.4条计算。7．地基基础变位的影响超静定结构应按实际可能发生的基础变位计算其超静定次内力，并应计入混凝土收缩徐变对此项内力的影响。（二）活载1．列车荷载设计列车竖向活载必须采用ZK活载，其计算图式与加载按下列规定办理:1)跨度或影响线加载长度大于6.0m的简支和连续结构，采用ZK标准活载作为设计活载图式，见图1-1(a)。跨度或影响线加载长度等于及小于6.0m的简支和连续结构，采用ZK特种活载作为设计活载图式，见图1-1(b)。2)对于单线或双线的桥梁结构，应按ZK活载作用于每一条线路。3)对于多于两线的桥梁结构，应按下列昀不利情况考虑:a．按两条线路在昀不利位置承受ZK活载，其余线路不承受列车活载。b．所有线路在昀不利位置承受75%的ZK活载。4)设计加载时，活载图式可任意截取。对多符号影响线，活载图式可隔开，即在同符号影响线各区段进行加载，中间的异符号影响线区段不加载。5)用空车检算桥梁各部分构件时，其竖向活载采用每米线路10kN计算。6)桥跨结构或墩台尚应按其实际使用的施工机械加以检算。2．冲击系数列车活载包括冲击力时，应将静活载所产生的竖向效应（弯矩和剪力）乘以动力系数φ，动力系数φ的值为:913.02.0996.01+−=φφL851.02.0494.12+−=φφL式1-1Lφ为加载长度，以米计。简支梁时，Lφ为梁的距度；n跨连续梁时，Lφ值见下表。n234≥5Lφ1.20Lm1.30Lm1.40Lm1.50Lm注:1．Lm为平均跨度，)(121nmLLLnLL++=；2．Lφ不能小于昀大跨度Lmax。数值φ1用于剪力，数值φ2用于弯矩。图1-1ZK活载图式第3页涵洞结构的动力系数φu按下式计算:1.40.1(0.5)uCHφ=−−式1-2HC为涵洞顶至轨底的填料高度，以m计。φu应不小于1.0。计算实体墩台、基础和土压力时，不计动力系数。支座动力系数的计算公式与相应的桥跨结构φ1的计算公式相同。3．离心力桥梁在曲线上时，需考虑列车竖向静活载产生的离心力。离心力的大小须按下式确定:对集中活载N:RfvNF1272⋅=式1-3对分布活载q:RfvqF1272=式1-4式中，N──ZK活载图式中的集中荷载(kN)；q──ZK活载图式中的分布荷载(kN/m)；v──设计速度(km/h)；R──曲线半径(m)；f──荷载折减系数。当采用ZK标准活载时，按下式计算:当采用ZK特种活载时，按上式计算的f值，还须乘以系数0.8。当L≤2.88m或v≤120km/h时，f=1.0⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−⎟⎠⎞⎜⎝⎛+−−=Lvvf88.2175.181480012025.1≤1式1-5L──桥上曲线部分荷载长度(m)。离心力水平向外作用于轨顶以上1.8m处。离心力与100kN的横向摇摆力同时作用。曲线桥梁还应考虑没有离心力时列车活载作用的情况。4．人行道活载作业通道设计时竖向静活载应采用5kN/m2。主梁设计时人行道的竖向静活载不应与列车活载同时计算。在检算栏杆立柱及扶手时，水平推力应按0.752/kNm考虑。对于立柱，水平推力作用于立柱顶面处。立柱和扶手还应按1.0KN的集中荷载检算。（三）列车横向摇摆力横向摇摆力应取100kN，作为一个集中荷载取昀不利位置，以水平方向垂直线路中线作用于钢轨顶面。多线桥梁，只计算任一线上的横向摇摆力。空车一般不考虑横向摇摆力。（四）制动力或牵引力桥上列车制动力或牵引力为纵向力，施加在轨顶，按列车竖向静活载的10%计算。制动力或牵引力与列车离心力或列车竖向动力作用同时计算时，制动力或牵引力应乘以折减系数0.7。对双线桥只计算一线的制动力或牵引力；对多线桥只计算两线的制动力或牵引力。按此计算的制动力或牵引力不考虑ZK活载对竖向活载进行折减的规定。第4页（五）长钢轨纵向力和长钢轨断轨力长钢轨纵向力和长钢轨断轨力引起的墩台顶纵向水平力，应按梁轨共同作用进行计算，并作用于墩台上的支座中心处。具体计算请参阅相关文献。当桥跨结构两端设有钢轨伸缩调节器时，对桥梁固定支座只需计算制动力或牵引力。否则应根据梁轨共同作用计算其纵向水平力，并按制动力＋50%温度附加力进行组合。固定区的钢架结构不应计长钢轨纵向力。断轨力为特殊荷载，单线及多线桥均只计算一根钢轨的断轨力。（六）铁路机车车辆脱轨荷载长度大于15m的桥梁，应考虑列车脱轨荷载。在桥面不设护轮轨时，应在设计计算中考虑列车脱轨荷载。列车脱轨荷载不计动力系数，亦不考虑离心力。多线桥上，只考虑一线脱轨荷载，且其它线路上不作用列车活载。按下列两种情况（见图1-2、图1-3）计算列车脱轨荷载的影响。(1)列车脱轨后一侧轮子仍停留在桥面轨道范围内的情况:两条平行于线路中线，相距为1.4m的线荷载，作用于线路中线两侧各2.0m范围以内的昀不利位置上。该线荷载在长度为6.4m的一段上为50kN/m，前后各接以25kN/m。图1-2列车脱轨荷载1图1-3列车脱轨荷载2单个200kN的荷载，作用于线路中线两侧各2.0m范围以内的昀不利位置上。(2)列车脱轨后已离开轨道范围，但没有坠落桥下，仍停留在桥面边缘的情况:一条长度为20m，平行于线路中线，作用于挡碴墙内侧的线荷载，其值为64kN/m。（七）动压力及动吸力荷载第5页由于驶过的列车引起的动压力或动吸力荷载垂直于所涉及的作用面，作用方向可为水平向或垂直向。水平向荷载作用于轨顶之上昀多5m处。该荷载由一个5m长的移动面荷载＋q及一个5m长的移动面荷载－q组成。见图1-4，qh可由图求得，qv可由qh求得，对顶盖下的建筑，qh与qv应乘以1.5的阻挡系数。)kN/m(2122vCqchρ=式1-6)kN/m(10030722+=chvaqq式1-7式中:Cp为压力系数，v为列车速度(m/s)，ac为作用线qh与线路中线之距离，ρ为空气密度，一般取2s/mkN25001.0⋅=ρ。面荷载qh与qv应与风荷载叠加。图1-4动压力及动吸力荷载（八）侧向土压力活载在桥台后破坏棱体上引起的侧向土压力，应按活载换算为当量均布土层厚度计算，如图1-5所示。第6页图1-5活载换算土层厚度图活载换算当量土层厚度0h（m），可按下式计算：0qhγ=式1-8式中q—轨底平面上活载竖向压力强度（kPa）；计算时横向分布宽度按3.0m计；纵向分布宽度，当采用集中轴重时为轴距；当采用每延米荷重时为1.0m；γ—土的重度（3/kNm）（九）汽车撞击力墩柱有可能受到汽车撞击时，应设置坚固的防护工程。当无法设置防护工程时，必须考虑汽车对墩柱的撞击力。撞击力顺行车方向采用10