客運專線橋梁設計

客運專線橋梁設計第1頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一1概述國家 常用跨度 主要施工方案德國42m、56m簡支梁現(xiàn)澆法國 40~60m連續(xù)梁頂推法施工日本 10~15m連續(xù)剛架 現(xiàn)澆韓國3x25m連續(xù)梁 先簡支后連續(xù)

2x40m連續(xù)梁 現(xiàn)澆臺灣高鐵30、35m簡支梁 預制架設、現(xiàn)澆秦沈線24、32m簡支梁 預制架設、現(xiàn)澆第2頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一1概述

我國高速鐵路、客運專線橋梁設計以1998年左右為界，可以大致分為兩個階段。早期的高速鐵路橋梁設計，基本沿襲了普通鐵路控制結構的強度、變形方法，并考慮到架梁水平等因素，常用跨度橋梁多以T梁為主。隨著高速鐵路工作向前的推進、秦沈客運專線的興建，與國外學術交流增多，以及韓國高速鐵路橋梁暴露出來的問題等，高速鐵路、客運專線橋梁設計逐步過渡到了以車橋耦合振動的動力響應分析、并結合控制強度、變形的方法來進行橋梁設計。為更好地滿足橋梁動力仿真分析，橋梁結構更多地采用了箱梁，由此帶動了我國鐵路橋梁設計、施工、架梁等水平的提升。第3頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一2常用跨度橋梁的設計常用跨度一般在50m以內，墩高在30m以內時，一般以32m、24m跨度為經濟。京滬高速鐵路徐州至上海段414km長的橋梁中，95%的橋梁為32m、24m箱梁，其中32m梁為主要梁型，24m梁主要用于配跨。第4頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一2常用跨度橋梁的設計2.1設計原則 洪水頻率：橋梁1/100；涵洞1/100。 豎向荷載：采用ZK荷載。 有碴橋面二期恒載：直線橋梁q=185kN/m 曲線橋梁q=201kN/m。第5頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一2常用跨度橋梁的設計2.1設計原則橋跨的選擇☆優(yōu)先采用32m跨，其次是24m跨?！罨A持力層很好、工后沉降量較小時，選擇連續(xù)箱梁，否則采用簡支箱梁?！羁瓦\專線立交常用結構形式有預應力混凝土箱梁、連續(xù)結合梁、連續(xù)剛構等。為降低路肩高程，可采用連續(xù)剛構或框架橋?！羁缭娇瓦\專線立交的有效凈跨應大于14m?！铑A應力混凝土無碴軌道橋梁的主跨不宜大于80m。

第6頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一2常用跨度橋梁的設計2.1設計原則墩臺的選擇橋臺采用雙線矩形空心臺；橋墩一般采用矩形（圓端形）空心墩、實體墩及雙矩形柱式墩等。橋梁基礎：一般采用擴大基礎和樁基Lp≤40m，樁徑：φ0.55m、φ1.0m、φ1.25mLp＞40m，樁徑：φ1.0m、φ1.25m、φ1.5m、φ1.8m等第7頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一2常用跨度橋梁的設計2.1設計原則墩臺工后沉降限值

第8頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一2常用跨度橋梁的設計2.1設計原則梁部主要施工方法☆24m、32m簡支箱梁，一般采用預制架設施工?！?4m、32m連續(xù)箱梁，以先簡支后連續(xù)為主?！?2m箱梁采用900t級架橋機架設

24m、20m箱梁采用700t級架橋機架設☆一定范圍內的橋梁采用同一噸位的架橋機架梁第9頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一2常用跨度橋梁的設計2.2梁部及墩臺設計

梁跨的約定與普通鐵路橋墩中心線長度相同第10頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一2常用跨度橋梁的設計2.2梁部及墩臺設計

橋面布置第11頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一2常用跨度橋梁的設計2.2梁部及墩臺設計

梁高的選擇 32m簡支箱梁：300cm 24m簡支箱梁：240cm、300cm 20m簡支箱梁：240cm 2×32、3×32m連續(xù)梁：240cm 2×24、3×24m連續(xù)梁：220cm第12頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一2常用跨度橋梁的設計2.2梁部及墩臺設計

梁部預應力筋張拉方式 后張法 先張法箱梁端部構造：箱梁端部中間設置了25cm長、150cm寬的凹槽， 供檢查橋墩支座。第13頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一2常用跨度橋梁的設計2.2梁部及墩臺設計

橋墩通用圖設計共編制了十多種墩臺通用圖第14頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一2常用跨度橋梁的設計2.2梁部及墩臺設計

橋墩通用圖設計矩形空心墩一般為直坡，空心墩臂厚50cm，上實體段厚250cm，下實體段厚100cm。第15頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一2常用跨度橋梁的設計2.2梁部及墩臺設計

橋墩通用圖設計圓端形空心墩：一般為直坡，簡支箱梁橋墩的頂帽尺寸為800x300cm，連續(xù)箱梁橋墩頂帽出尺寸為830x330cm?？招亩毡酆?0cm，上實體段厚250cm，下實體段厚100cm。第16頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一2常用跨度橋梁的設計2.2梁部及墩臺設計

橋墩通用圖設計八邊形空心墩：簡支箱梁橋墩的頂帽尺寸為700x300cm，空心墩臂厚50cm，上實體段厚250cm，下實體段厚100cm。第17頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一2常用跨度橋梁的設計2.2梁部及墩臺設計

橋墩通用圖設計雙線圓柱式橋墩：頂帽尺寸為750x400cm，圓柱直徑400cm。第18頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一2常用跨度橋梁的設計2.2梁部及墩臺設計

橋墩通用圖設計柱式橋墩一：頂帽尺寸為680x300cm，最大墩高10m。第19頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一2常用跨度橋梁的設計2.2梁部及墩臺設計

橋墩通用圖設計柱式橋墩二：頂帽尺寸為680x300cm，最大墩高15m。第20頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一2常用跨度橋梁的設計2.2梁部及墩臺設計

橋臺通用圖設計雙線矩形空心橋臺第21頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一2常用跨度橋梁的設計2.3客運專線橋梁經濟橋跨的比較經濟橋跨的比選原則☆橋上不設溫度調節(jié)器☆橋控制在500m左右（連續(xù)梁的聯(lián)數(shù)不少于5聯(lián)，簡支梁不少于15孔）橋式方案☆24m簡支梁：預制架設☆32m簡支梁：預制架設☆2×24m連續(xù)梁：先簡支后連續(xù)、現(xiàn)澆☆3×24m連續(xù)梁：先簡支后連續(xù)、現(xiàn)澆☆2×32m連續(xù)梁：先簡支后連續(xù)、現(xiàn)澆☆3×32m連續(xù)梁：先簡支后連續(xù)、現(xiàn)澆☆32m：900t架橋機；24m：700t架橋機第22頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一2常用跨度橋梁的設計2.3客運專線橋梁經濟橋跨的比較指標分析橋梁1第23頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一2常用跨度橋梁的設計2.3客運專線橋梁經濟橋跨的比較指標分析橋梁2第24頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一2常用跨度橋梁的設計2.3客運專線橋梁經濟橋跨的比較指標分析橋梁3第25頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一2常用跨度橋梁的設計2.3客運專線橋梁經濟橋跨的比較指標分析橋梁1～3：基礎及橋墩第26頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一2常用跨度橋梁的設計2.3客運專線橋梁經濟橋跨的比較指標分析橋梁1～3：梁部比較第27頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一2常用跨度橋梁的設計2.3客運專線橋梁經濟橋跨的比較指標分析橋梁1～3：橋梁綜合指標第28頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一2常用跨度橋梁的設計2.4箱梁運輸、架設時幾個問題的思考

900t級架橋機一般長60m左右，寬17m左右，高13m左右。運梁車的高度一般在3.6m左右架橋機轉場過立交時，《京滬高速鐵路900t級運架設備研制技術條件》要求“其結構輪廓的寬度一般宜小于17m，高度宜小于7.7m”

。第29頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一2常用跨度橋梁的設計2.4箱梁運輸、架設時幾個問題的思考

架橋機穿過鋼桁梁第30頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一2常用跨度橋梁的設計2.4箱梁運輸、架設時幾個問題的思考

橋隧相連地段橋梁的施工

由于隧道斷面過小，箱梁兩側翼緣板1.7m需要后期澆筑。施工橋位上箱梁兩側翼緣板的底?？衫脴蛄簝蓚鹊摩?5cm泄水孔（橋梁縱向每5m左右一個泄水孔）作為一個固定點。第31頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一3無縫線路橋梁設計

我國既有鐵路在進行無縫線路改造時，長鋼軌力的大小受到限制，所以橋上均采用了小阻力扣件，把長鋼軌力傳到路基或更多的橋跨上，以減小每個墩臺的長鋼軌力。京滬高速鐵路在研究橋上無縫線路時，結合國外的先進理念，在國內首次提出了橋墩線剛度概念，目的在于增加橋墩臺抵抗長鋼軌力的能力，取消小阻力扣減，增加無縫線路的穩(wěn)定性。第32頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一3無縫線路橋梁設計

橋墩線剛度的設計墩高45m、基礎為柱樁的墩身圬工數(shù)量比較表：雙線橋墩線剛度的前提：

簡支梁：制動力+牽引力同時達到最大控制長鋼軌內力。

連續(xù)梁：制動力或牽引力控制長鋼軌內力（《京滬高速鐵路常用跨度連續(xù)梁設計研究》）。第33頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一3無縫線路橋梁設計

無縫線路橋梁的橋式方案選擇為保證無縫線路的穩(wěn)定，減少維修養(yǎng)護的工作量，應盡量減少設置無縫線路溫度調節(jié)器。設置溫度調節(jié)器的條件： 預應力混凝土梁溫度跨超過120m； 鋼梁溫度跨超過100m。橋式方案的選擇： 盡管下承式鋼桁梁給兩側的簡支梁施工帶來了比較大的麻煩，但溫度調節(jié)器的限制，促成了80m、96m鋼桁梁等下承式結構可能被更多的采用，這是痛苦的選擇。

第34頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一4無碴軌道橋梁設計

橋上無碴軌道技術條件預應力混凝土梁徐變上拱值不應超過10mm；橋墩基礎工后均勻沉降≤20mm；

不均勻沉降≤5mm；

梁部豎向加速度≤0.5g。秦沈線控制徐變的措施設計：24m、32m簡支梁梁高增加20cm以減小徐變；施工：控制混凝土的水灰比、水泥用量。第35頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一4無碴軌道橋梁設計

橋式方案選擇客運專線橋梁有利于設置無碴軌道的條件：客運專線梁部豎向剛度要求大、梁高高度比較大等。經過工點橋梁的初步計算分析，采用無碴軌道的預應力混凝土橋梁建議主跨不宜超過80m。在預應力混凝土連續(xù)梁施工時，應嚴格控制施加預應力和鋪設無碴軌道的時間，同時須控制混凝土澆筑時的水灰比及水泥用量等。必要時，大跨度橋式方案可以選擇鋼結構。影響大跨度預應力混凝土梁的徐變因素復雜，國內研究不多，發(fā)展無碴軌道受到了制約，有必要開展研究工作。

第36頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一5橋梁基礎沉降的控制墩臺沉降量S限值普通鐵路：S≤20·L1/2mm，S24=98mm，S32=113mm?？瓦\專線：有碴軌道S≤

30mm；無碴軌道S≤

20mm。普通鐵路按強度設計基礎的方法是可行的。在客運專線行不通，地質條件較差時，必須按樁基沉降量、樁基承載力雙控進行基礎設計。

第37頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一5橋梁基礎沉降的控制控制墩臺沉降的方法從計算公式分析，控制沉降的最有效方法是讓樁基的持力層放在壓縮模量Es值較高的地層內。經初步計算分析，如果樁基持力層位于Es小于10MPa的土層內，控制沉降將非常困難。根據土層沉降的特性，采取主動的方式，把樁基持力層放在砂層內，使基礎的沉降能在較短的時間內完成，以保證鋪軌后工后沉降能控制在規(guī)定范圍內。沉降量計算公式第38頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一5橋梁基礎沉降的控制解決超預估沉降的方法由于受地質鉆孔取樣、化驗等條件的限制，有關計算沉降的參數(shù)難以得到準確值，同時由于沉降計算理論的粗糙，難于將沉降量計算準確，所以計算的沉降量只能作為一個預估值，設計中需充分考慮這些因素。為防止超預估的沉降發(fā)生，在工程上應積極采取恢復軌面高程的預備措施，如設調高支座、采用有碴軌道等措施。第39頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一6特殊結構橋梁設計

大跨度橋梁的特點數(shù)量多：受平面選線的技術條件限制，客運專線經常不可避免