浅谈中国高速铁路大跨度桥设计特点与关键技术.doc

浅谈中国高速铁路大跨度桥设计特点与关键技术
[摘要]中国高速铁路正处于高速发展的黄金时期。桥梁尤其是大跨度桥梁正逐渐发挥着越来越重要的作用。大跨度桥应尽可能采用刚度较大的结构,综合考虑车辆、轨道与桥梁之间的动力相互作用,进而采取有效的控制策略,减小桥梁的动力响应,满足列车高速运营的需要。本文介绍了中国高速铁路大跨度桥的设计特点与关键技术,具有一定的参考价值。
[关键词]高速铁路大跨度桥设计特点关键技术
中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)04-0492-01
0 引言
21世纪以来, 随着中国高速铁路规模的迅速发展,高速铁路桥梁建设已占据了越来越重要的地位。在已建和在建的高铁线路中,高架桥占线路比例在50%以上,其中京津城际铁路、京沪高速铁路、%、%%。其中,由于跨越大江、大河以及深谷的需要,高速铁路大跨度桥梁的修建不可避免,随着像京沪高速铁路南京大胜关大桥、郑州黄河公铁两用大桥等典型大跨度桥的竣工,我国正逐渐形成一套具有中国特色的高速铁路大跨度桥设计特点与关键技术。
1 我国高速铁路大跨度桥梁建设的设计特点
桥梁是高速铁路建设的重点,桥梁设计亦是高速铁路建设的关键技术,大跨度桥在整个线路中发挥到了控制作用,但我国高速铁路大跨度桥上速度目标值却与其他路段保持一致,这就增加了大跨度桥梁的设计建造难度。我国地域辽阔,大江大河众多,尤其在西南山区,高山密布,沟壑纵横,河流湍急,需要建造高桥墩大跨度的桥梁。本文从以下四个方面介绍我国高速铁路大跨度桥的设计特点:
具有足够的刚度和自振频率
中国高速铁路设计规范对于大于80m的多跨梁,规定梁体竖向挠跨比应不大于1/1000。其中梁式桥或刚度较大的拱桥,设计的刚度可以满足规范的要求,但大于300m的桥梁目前只能采用钢梁桥,如此才能保证其具有足够的刚度,才能更好地解决高速铁路采用大跨度钢梁桥面对的桥面系问题和高速列车运行的舒适性问题。对于具体的挠跨比和自振频率,并没有明确地规定,日本挠跨比采用值约为1/400,而我国则根据已建成桥梁的实际表现,通过计算机模拟仿真获得大跨度桥的刚度参数,但大跨度桥梁挠度变形曲线较和缓,挠跨比不宜成为主要关注的控制指标,影响行车安全和舒适的主要位于刚度突变区域,如梁端、主塔、桥墩等,需要对局部范围的轨面变形进行限制。
限制纵向力作用下结构产生的位移
避免桥上无缝线路出现过大的附加力。由于桥梁结构的列车制动、温度变化、桥梁挠曲会使桥梁在纵向产生一定的位移,引起桥上无缝线路钢轨产生附加应力,过大的附加应力会导致桥上无缝线路失稳,影响行车安全。因此,要求大跨度桥梁墩、台具有足够的纵向刚度,以尽量减少钢轨附加应力和梁轨间的相对位移。
控制梁体变形
梁体变形主要是混凝土收缩徐变变形和弹性变形。
中国铁路大跨度混凝土结构主要采用两向或三向预应力索的配置,但梁体的主拉应力主要依靠腹板索控制,基本不过分依赖竖向预应力的分力,这就基本消除了竖向短索预应力损失后,梁体主应力失控的情况,但腹板索是配置在1/4 跨的上缘及1/2跨的下缘,这就造成恒载下混凝土梁体上下缘的应力差,控制梁体各部上下缘的应力差就可以控制大跨度混凝土结构