高速铁路桥梁主要结构型式.ppt

高 速 铁 路 桥 梁 工 程,主讲:蒲黔辉 教授 13908003012 西南交通大学 桥梁工程系,第一节 概 述 第二节 国外高速铁路桥梁结构型式 第三节 我国高速铁路桥梁结构型式 第四节 高速铁路桥梁合理结构型式 第五节 高速铁路钢-混凝土结合梁桥 第六节 高速铁路大跨度桥梁 第七节 高速铁路特殊结构桥梁 第八节 高速铁路无碴轨道桥梁,高速铁路桥梁主要结构型式,西南交通大学,在高速铁路线上，列车对桥梁的动力作用增大，为满足行车安全、乘坐舒适以及适应高速铁路线路的构造要求，高速铁路桥梁必须具有足够的强度、更高的刚度及良好的稳定性，更大的抗扭能力和较高的减振降噪特性 同时，采用无缝长钢轨的线路，其桥梁体系的构造应能很好地传递列车纵向力，使列车纵向力不能过多地分配给钢轨第一节 概 述,西南交通大学,为满足以上要求，国外一些规定或规范中对高速铁路桥梁的结构型式提出了原则性的建议或要求国际铁路联盟UIC776-2《高速和超高速线路上的桥梁规程》规定，最适宜的桥型应是桥梁上部结构具有尽可能好的刚性，并建议:,第一节 概 述,西南交通大学,对小跨度桥（l≤20 m） ·带道碴的正交异性板 ·外包混凝土的钢梁 ·钢筋混凝土或预应力混凝土板或T梁 ·钢—混凝土组合结构,第一节 概 述,西南交通大学,对中等跨度桥（20 m≤l≤60 m） ·钢筋混凝土或预应力混凝土箱形梁 ·钢—混凝土组合结构 对大跨度桥（l＞60 m） ·上弦设有抗风联结系的双线桥格构梁桥 ·钢、钢筋混凝土或预应力混凝土的拱桥,第一节 概 述,西南交通大学,随着建桥水平的提高及预应力混凝土结构的广泛应用，同时人类对环境的要求越来越高，国外近年修建的高速铁路新线，基本上全部采用钢筋混凝土及预应力混凝土结构，通过采用不同的结构形式，即使100 m以上的大跨度桥，也很少采用钢或钢—混凝土组合结构。

第一节 概 述,西南交通大学,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210 km/h外，其余几条线的设计速度为260 km/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第二节 国外高速铁路桥梁结构型式,西南交通大学,一、日本新干线上的桥梁 表4.3.1 新干线上的桥梁及高架桥所占比重,第二节 国外高速铁路桥梁结构型式,,西南交通大学,一、日本新干线上的桥梁 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确定第二节 国外高速铁路桥梁结构型式,,一、日本新干线上的桥梁,第二节 国外高速铁路桥梁结构型式,西南交通大学,一、日本新干线上的桥梁,第二节 国外高速铁路桥梁结构型式,西南交通大学,一、日本新干线上的桥梁,第二节 国外高速铁路桥梁结构型式,西南交通大学,一、日本新干线上的桥梁 东海道高架桥的几种标准设计形式如图4.3.1所示第二节 国外高速铁路桥梁结构型式,图4.3.1 日本东海道标准设计框架式高架桥（单位: mm）,西南交通大学,一、日本新干线上的桥梁 续图4.3.1 日本东海道标准设计框架式高架桥（单位: mm）,第二节 国外高速铁路桥梁结构型式,西南交通大学,一、日本新干线上的桥梁 除高架桥外，日本新干线上其它桥梁采用了上承钢板梁、结合梁、穿式桁架、钢筋混凝土及预应力混凝土梁，也有少量拱桥。

第二节 国外高速铁路桥梁结构型式,西南交通大学,一、日本新干线上的桥梁 表4.3.4列出了各条新干线上采用的混凝土桥与组合梁桥、钢桥等各自在除高架桥外所占的比例第二节 国外高速铁路桥梁结构型式,西南交通大学,一、日本新干线上的桥梁,第二节 国外高速铁路桥梁结构型式,西南交通大学,一、日本新干线上的桥梁 表4.3.4中的数据说明: 除东海道新干线上采用了较多的组合梁桥和钢桥外，后来修建的新干线大量地采用了混凝土桥，只在万不得已的情况下才用组合梁桥和钢桥第二节 国外高速铁路桥梁结构型式,西南交通大学,一、日本新干线上的桥梁 东海道新干线建成运营十年后，发现桥梁存在许多问题，尤以钢梁更突出，通过调查发现主要原因是设计处理不当及桥梁振动、疲劳等原因所致；另外钢梁桥的噪音比混凝土桥也大得多，因此，在后来修建的几条新干线上大量采用了混凝土桥梁， 这样可增大结构阻尼、减小桥梁振动和噪音、减小维修工作量第二节 国外高速铁路桥梁结构型式,西南交通大学,一、日本新干线上的桥梁 在选择结构型式时，尽量采用有碴桥面梁，联邦德国DS804规范规定，铁路桥一般应采用上承式桥，在任何情况下都必须设置道碴道床日本东海道新干线上，曾经采用过明桥面钢梁，但经过几年行车后，在34孔明桥面穿式板梁中，有8孔在纵梁、横梁端部腹板的断面变化处出现向上斜裂缝，后根据裂缝发展情况，予以更换或加强。

东海道以后的新干线，只在万不得已的情况下才采用第二节 国外高速铁路桥梁结构型式,西南交通大学,一、日本新干线上的桥梁 在日本新干线上，大量采用标准设计的预应力混凝土桥，共截面形式有T梁和箱梁T梁跨度在15～45 m，双线主梁片数从3片到8片不等主梁截面形式以箱梁为主，在跨度较小、梁高较低的桥梁也使用少量的T梁；从施工方法上看，以支架施工、悬臂施工和顶推 施工为主，预制拼装施工的极少第二节 国外高速铁路桥梁结构型式,西南交通大学,联邦德国铁路管理总局《铁路新干线上桥梁的特殊规程DS899/59》第72条对预应力混凝土桥梁的接头进行了规定: “简支梁上不允许设接头，连续梁上接头每跨限制为两道”，这条规定就限制了各类结构所采用的施工方法和规模第二节 国外高速铁路桥梁结构型式,西南交通大学,一、日本新干线上的桥梁 高速行车噪音引起沿线居民强烈不满的问题，一直困扰着日本的新干线运输 为减少新干线桥梁的噪音，现在的做法是在高架桥上设隔音板在钢梁上设隔音板，但是这种措施要使噪音降至70 dB以下，目前来说是难以达到的第二节 国外高速铁路桥梁结构型式,西南交通大学,一、日本新干线上的桥梁 为从根本上解决这一问题，不采用或尽量少采用钢及钢—混凝土组合梁是一比较明智的决策。

另外，无碴桥面梁的行车噪音也比有碴的大，因此，日本后期建造的新干线，基本上都采用有碴桥面第二节 国外高速铁路桥梁结构型式,西南交通大学,二、德国高速铁路线上的桥梁结构型式 设计速度250 km/h、全长327 km的德国汉诺威—维尔茨堡和全长104 km的曼海姆—斯图加特两条新干线上，共有桥梁359座，总延长37 km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第二节 国外高速铁路桥梁结构型式,西南交通大学,二、德国高速铁路线上的桥梁结构型式 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 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第二节 国外高速铁路桥梁结构型式,西南交通大学,二、德国高速铁路线上的桥梁结构型式 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 简支梁的墩中心距基本上采用44 m及58 m两种，25 m的只有少数几跨墩中心距44 m的梁跨度为42 m，58 m的梁跨度55.75 m。

第二节 国外高速铁路桥梁结构型式,西南交通大学,二、德国高速铁路线上的桥梁结构型式 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所示第二节 国外高速铁路桥梁结构型式,西南交通大学,二、德国高速铁路线上的桥梁结构型式,第二节 国外高速铁路桥梁结构型式,西南交通大学,二、德国高速铁路线上的桥梁结构型式 在标准设计中，箱梁底板宽5.0 m，桥面板宽14.3（道床部分9.1 m）跨度42 m的梁高4.0 m，55.75 m的梁高5.0 m；腹板与铅垂方向成15，其正常厚度为0.6 m，支座处0.7 m；底板的一般厚度为0.35 m，支座处0.6m；梁端还设有0.8 m厚的横隔板，横隔板设有可供维修人员及小车通行的洞第二节 国外高速铁路桥梁结构型式,西南交通大学,二、德国高速铁路线上的桥梁结构型式 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中第二节 国外高速铁路桥梁结构型式,西南交通大学,二、德国高速铁路线上的桥梁结构型式,第二节 国外高速铁路桥梁结构型式,西南交通大学,二、德国高速铁路线上的桥梁结构型式,第二节 国外高速铁路桥梁结构型式,西南交通大学,二、德国高速铁路线上的桥梁结构型式 由图4.3.3可见，在桥面的两侧设有略向外倾并沿全桥布置的挡板。

挡板是一种装饰构件，它不仅在外观上加强了桥的纤细效果，而且也以明亮的形体掩盖其处在阴影下的箱梁主体设计规程规定，当梁高为3.6～5 m时，挡板高度应为1.1 m这个比例是可以调整的第二节 国外高速铁路桥梁结构型式,西南交通大学,二、德国高速铁路线上的桥梁结构型式 为了减小噪音影响，德国新干线桥梁上大多采用了防噪音墙，防噪音墙分内外两层，其高度一般要求高于檐板1.35～2.5 m图4.3.4为德国新干线上隔音墙的设置情况第二节 国外高速铁路桥梁结构型式,西南交通大学,二、德国高速铁路线上的桥梁结构型式,第二节 国外高速铁路桥梁结构型式,西南交通大学,二、德国高速铁路线上的桥梁结构型式 在德国的新干线上，对桥梁与线路的共同作用问题非常重视，桥上尽可能地采用焊接无缝线路，要求上部结构跨度要短，下部结构要是非柔性的为减小列车制动和牵引引起的钢轨内过大的附加应力，新干线铁路桥梁采用如下几种体系:,第二节 国外高速铁路桥梁结构型式,西南交通大学,二、德国高速铁路线上的桥梁结构型式 简支梁体系（跨度25、44、58 m） 带有辅助设施的简支梁体系（如串联简支梁） 连续梁体系 其它体系,第二节 国外高速铁路桥梁结构型式,西南交通大学,二、德国高速铁路线上的桥梁结构型式 前三种体系的简图示于图4.3.5。

第二节 国外高速铁路桥梁结构型式,西南交通大学,二、德国高速铁路线上的桥梁结构型式 在以上简支梁体系中，应遵守如下设计原则: 连续使用固定-活动支座，且一端固定于桥台的支座布置形式，适用于墩高小于20 m，且基础较好的情况； 两端桥台均用固定支座，适用于墩高超过20 m，且基础相对较差的情况；,第二节 国外高速铁路桥梁结构型式,西南交通大学,二、德国高速铁路线上的桥梁结构型式 用纵向力连接器将各跨简支梁连接起来，且一端固定于桥台； 用液压传力的纵向徐变连接器将各跨简支梁连接起来，两端固定于桥台该体系能承受短时间作用的纵向力，能很好地将制动力和牵引力传递到桥台第二节 国外高速铁路桥梁结构型式,西南交通大学,二、德国高速铁路线上的桥梁结构型式 德国新干线上的桥梁，大量采用了徐变连接器装置，其目的在于严格限制由于轨道参与传递纵向水平力所引起的钢轨应力 它应具有不对温度、徐变等缓慢变形起任何作用而对短时间作用荷载不产生变形只传力的特性第二节 国外高速铁路桥梁结构型式,西南交通大学,二、德国高速铁路线上的桥梁结构型式 图4.3.6为纵向力连接的构造图连接器设在梁端部两腹板的中性轴处，由12根各能承受2MN拉力的预应力钢束和一对尺寸为90 cm×75 cm的板式橡胶支座组成。

预应力钢束采用无粘结形式，便于检查、补充张拉或更换第二节 国外高速铁路桥梁结构型式,西南交通大学,二、德国高速铁路线上的桥梁结构型式,第二节 国外高速铁路桥梁结构型式,西南交通大学,二、德国高速铁路线上的桥梁。