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1、新建时速200ｋｍ客货共线铁路桥梁设计摘 要：通过铁路桥梁在提速状态下的实测结果研究分析，结合国外最新的铁路桥梁结构设计，分析我国既有铁路常用桥梁对速度200ｋｍ/ｈ客车、120ｋｍ/ｈ货车的适用性，提出新建时速200ｋｍ客货共线铁路桥梁设计一般规定的建议。Tranbbs.Com关键词：时速200ｋｍ铁路；客货共线铁路；铁路桥梁；箱梁；Ｔ梁；桥墩中图分类号：442．5+1 文献标识码：Ｃ 文章编号：(2004)1 概述我国既有铁路桥涵大量采用标准设计,常用跨度桥梁一般采用单线钢筋混凝土及预应力混凝土双片式Ｔ梁桥,两
2、片Ｔ梁通常用横隔板联结,部分20ｍ以下的双片式Ｔ梁无横向联结;钢桥跨度小于等于40ｍ时多采用简支钢板梁,再大跨度多采用半穿式或穿式桁梁桥,桥面系采用明桥面;桥墩一般采用实体墩,为节省圬工,也采用了一些轻型墩台和柔性桥墩。由于当时考虑的列车设计速度较低,客车一般按120ｋｍ/ｈ,货车在规范中没有明确规定,但实际运营速度一般只能达到60ｋｍ/ｈ。因此,桥梁设计主要满足承载能力和节省材料,而对桥梁的结构构造、刚度、长期变形、动力性能和耐久性考虑不足,造成了在长期运营中桥梁存在整体性和耐久性差、养护维修投入大等问题;并在提速试
3、验中发现一些跨度和结构形式的桥梁(包括梁体和桥墩)刚度不足和动力性能差等问题。这些桥梁的设计在当时条件下应该是正常的,但随着桥龄增长,铁路交通发展很快,客货车的速度不断提高,既有桥梁的问题便逐渐显露出来。因此,桥梁的设计标准和理念急需更新。为适应铁道部跨越式发展的要求,部建设司组织编制《新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定》,本文通过我国铁路桥梁在提速状态下的实测结果研究分析,总结了既有桥梁设计经验教训,结合国外最新的铁路桥梁结构设计,分析了常用铁路桥梁结构形式对速度200ｋｍ/ｈ客车、120ｋｍ/ｈ货车的适用性
4、,提出了新建时速200ｋｍ客货共线铁路桥梁设计一般规定的建议。2 既有桥梁结构存在的问题我国既有铁路桥梁的设计,由于当时条件和认识上的限制,通常都偏重于一次建设投资的经济性考虑和便于快速施工。常用跨度混凝土桥梁均采用工厂预制、火车运输、架桥机架设的双片式Ｔ梁标准化设计,设计的结构以满足承载力要求,节省材料为主,对桥梁的刚度、长期变形、动力性能和耐久性则考虑不足。因此,在长期运营中和提速中出现一些问题,制约了铁路运输的发展。主要可归纳为桥梁长期使用状态问题和提速问题两大类。2．1 长期使用状态问题混凝土梁的设计主要由于结
5、构构造处理不当以及对耐久性和混凝土材料性能认识不足,造成:(1)横隔板断裂;(2)预应力梁上拱度过大;(3)混凝土碱骨料反应造成部分桥梁严重的纵向水平裂纹;(4)混凝土保护层过薄,放排水系统失效,污水流经梁体表面,造成钢筋严重锈蚀。钢梁均采用明桥面,明桥面的木枕用钩头螺栓固定于纵梁上,但钩头螺栓的紧固作用差,木枕易变位,桥上轨道维修量大。钢支座锈蚀严重,纵向活动支座不活动;板式橡胶支座横向没有约束。涵洞主要是石砌边墙破损严重。因此,为避免新建时速200ｋｍ客货共线铁路桥梁设计出现同样的问题,保证新建桥梁的良好使用状态和
6、耐久性,并尽量减少桥梁在运营期间的维修量,有必要对新建桥梁的设计和构造作出规定。2．2 提速问题广深准高速铁路改造是将客车速度提高到160ｋｍ/ｈ;4次大提速将三大干线的客车速度由原来的100ｋｍ/ｈ提高到140ｋｍ/ｈ,货车速度由60ｋｍ/ｈ以下提高到70～80ｋｍ/ｈ。铁科院和一些铁路局桥检队对提速后桥梁的动力性能进行了大量测试和分析,发现提速后既有桥梁存在的一些问题,主要包括以下内容。(1)既有混凝土双片式Ｔ梁的桥面不成整体、横向联结弱,造成有些跨度的桥梁横向自振频率偏低,当提速货车通过桥上时,由于货物列车的横向
7、激振频率与梁体的横向有载自振频率接近,从而产生剧烈的横向振动现象。如32ｍ梁,货物列车提速至70～80ｋｍ/ｈ时,实测32ｍ梁的横向振幅一般达到9～13ｍｍ,大大超出当时桥梁检定规范的限值Ｌ/16．5=1．94ｍｍ。从国外情况来看,前苏联乌克兰科学院院士鲍达尔教授研究了客车200ｋｍ/ｈ、货车120ｋｍ/ｈ运行条件下梁体的振动问题,认为梁体横向振幅的限值一般可取客车0．2Ｌ(ｍｍ)、货车0．3Ｌ(ｍｍ)(其中Ｌ以ｍ计),由此计算出32ｍ梁的振幅限值应为客车6．4ｍｍ、货车9．6ｍｍ。可见我国32ｍ梁横向振动已超出这个限
8、值。德国的最新规范对客车300ｋｍ/ｈ和货车120ｋｍ/ｈ条件下单线钢桁梁的横向自振频率作了规定,这个规定可以用在混凝土简支梁上,即梁体横向自振频率不应小于120/ＬＨｚ,而前苏联的规定是100/ＬＨｚ。表1列出了混凝土标准梁实测横向自振频率及标准限值,一些跨度的横向自振频率不满足德国和前苏联的限值要求,如16ｍ及32ｍ预应力混凝
