铁路斜拉桥展望

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1、新世纪中国铁路斜拉桥发展展望邵长宇（同济大学桥梁系）【摘要】新世纪铁路建设加快了步伐，对铁路桥梁建设提出了更高要求．斜拉桥是未来跨越各大水系的必然选择。本文根据近年来铁路斜拉桥的设计研究情况，对各类型斜拉桥的适用范围、公铁合建的技术问题、主梁结构型式可能的发展及铁路桥采用斜拉一悬索协作体系问题进行了探讨。关键词铁路斜拉桥发展展望公铁合建一、铁路斜拉桥的现状与特点1.发展现状现代斜拉桥自上世纪70年代在中国开始修建以来，20多年来获得了迅速发展，至今已建成100多座。铁路斜拉桥的发展却十分缓慢，目前国内仅有两座铁路斜拉桥。近年来，铁路建设加快了步伐，在一些新线的

2、桥梁方案研究中提出了斜拉桥方案，特点是京沪高速铁路前期工作的开展，使铁路斜拉桥的设计研究工作得以深入进行，这是跨越各大水系的必然选择。目前所开展的铁路斜拉桥研究跨度已覆盖从200多米到800m的范围，这些研究工作的开展，为铁路斜拉桥的建设打下了坚实的基础，成为今后铁路斜拉桥发展的重要保证。高速铁路的桥梁建设在我国尚属空白，目前尚处在规划研究阶段，由于高速列车安全舒适运行对桥梁结构提出了更高的要求，因此大跨度的高速铁路斜拉桥所要解决的技术问题更加复杂。自日本北陆新干线上建成了混凝土斜拉桥之后，突破了高速铁路一般不采用柔性结构的禁区，也标志着高速铁路桥梁向结构新型

3、化和大跨度发展的趋势。我国在未来的铁路建设中，修建大跨斜拉桥已经成为必然。目前世界上已经建成和国内处于设计研究阶段的部分铁路斜拉桥见表1。表中国外桥梁的铁路荷载大部分是不足4t／m的客运轻载，往往不足我国中一活载、ZK荷载的一半。2.铁路荷载及特点现行铁路规范所采用的即普通线路的话载标准为中一活载，荷载图示见图1。目前高速铁路运输组织方式采用高、中速列车关线运行，逐步过渡到全部开行高速列车的客运专线，设计活载采用ZK活载，ZK活载及中、高速列车活载图示见图1。ZK活载即UIC活载的80％，UIC据我与中一活载相当。铁路设计活载与公路设计活载相比要大很多，质映到

4、桥梁结构上有一个重要特征，即：活载在整个荷载中所占比例高，活载与恒载比值大。而恰恰列车运行对结构刚度要求高功。加之铁路桥梁二期恒载也较大，更增加了结构设计的技术难度。3.桥面构造特点铁路一般为单线或双线建设，实际所需宽度较窄，按高速铁路双线的建筑限界推算，线间距5m，车辆宽3.4m，两侧各1.2m风压带及lm人行道，全宽12.8rn，普通铁路则更小。为保证列车运行的安全性与旅客乘坐的舒适性，对桥梁竖向和横向刚度有较高要求．高速铁路比普通铁路要求更严。由于功能所需桥面宽度有限，故大跨度桥梁为满足横向刚度需要，往往要在行车所需净宽基础上增加桥梁宽度。4.铁路对斜拉

5、桥的性能要求斜拉桥本身属于柔性结构，斜拉桥结构用于铁路，由于列车荷载大，运行安全性和平稳性要求高，往往是结构刚度控制设计。故铁路斜拉桥在体系处理上要有利于提高结构整体刚度，这就要求塔高偏大取用且有较大截面，加劲梁也必须有较大的截面刚度，在条件允许时，尽可能设置辅助墩，约束主梁纵向位移等，这都是提高结构体系刚度的有效途径。采用钢架时，由于自重较轻，相应斜拉索用量较小，这将带来斜拉桥体系刚度下降的不利，需用其他方式弥补。由于铁路荷载大，在斜拉桥中跨满载时，边墩将产生很大负反力，采用拉力支座技术上有很大难度，故此，往往需采用较大的边跨，虽能解决负反力问题，但却带来受

6、力及刚度下降的不利。斜拉桥采用混凝土箱梁时边跨通过压重解决边墩负反力问题相对容易，采用钢桁梁则有一定困难。铁路斜拉桥对梁端转角限制很严，典型三跨斜拉桥往往边跨梁端转角较大，这对结构设计提出了更高要求。就影响结构整体刚度的各种因素的重要性而言，结构体系布置是第一位的，其次才是索梁塔构件，索梁塔三者之中，梁塔自身刚度加大对结构整体刚度影响相对迟缓，斜拉索刚度的增加对提高结构整体刚度更直接有效，但它必须具备足够的初始反应才能发挥作用。此外，斜拉桥的尾索所受交变应力幅度较大，往往是疲劳控制设计。从上述可见，铁路斜拉桥的设计必须结合铁路荷载特点、列车运行要求及斜拉桥的力

7、学特点，综合考虑各种因素才能解决问题，构思采用新结构、新技术是最为经济有效的途径。二、各类型铁路斜拉桥及其适用性1混凝土梁斜拉桥已经进行设计研究的三座铁路混凝土斜拉桥具有一定的代表性，三座斜拉桥主跨跨度分别为240m，293m，360m。三座斜拉桥均在边跨设有辅助撤。前两座均为双线高速铁路桥，后一座为单线普通铁路桥。双线高速铁路桥面宽度按净空尺寸，再加上斜拉索的锚固尺寸总宽应在15m左右，这一主梁宽度对主跨24Om，293m也即主跨在300m以内的斜拉桥，横向刚度均可满足高速列车运行要求，但为满足受力要求，主跨293m斜拉桥方案梁高需3.3m～3.5m。主跨3

8、60m斜拉桥因是单线普通铁路桥，实际行