《鐵路鴻溝設(shè)計基本規(guī)范》b100021《鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范》 (TB1000212005) 若干問題的說明

《鐵路鴻溝設(shè)計基本規(guī)范》b100021《鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范》(TB1000212005)若干問題的說明

《鐵路橋梁設(shè)計基本標準》（t30002.1-2005）是根據(jù)鐵路施工管理部門的規(guī)定制定的。為了滿足鐵路快速發(fā)展的要求，鐵路橋項目的基本標準（t3002.1-99）已修訂。該規(guī)范編制過程中認真總結(jié)了我國鐵路橋涵建設(shè)的經(jīng)驗和教訓(xùn),借鑒了國內(nèi)外有關(guān)標準的規(guī)定,在廣泛征求意見的基礎(chǔ)上,經(jīng)反復(fù)審查定稿。工程技術(shù)人員執(zhí)行該規(guī)范必須按照“以人為本、服務(wù)運輸、強本簡末、系統(tǒng)優(yōu)化、著眼發(fā)展”的鐵路建設(shè)理念,結(jié)合工程具體情況,因地制宜,充好發(fā)揮主觀能動性,積極采用安全、可靠、先進、成熟、經(jīng)濟、適用的新技術(shù),不能生搬硬套標準?，F(xiàn)將《鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范》修訂的條文若干問題加以說明。1貨物列車提速比例1994年12月28日廣深準高速鐵路正式開通運營,廣深線的成功運營及運輸形勢的變化,引發(fā)了20世紀90年代中期開始的我國鐵路的大提速,旅客列車提速到140~160km/h。十年來我國主要干線鐵路經(jīng)過五次提速相繼開行了快速列車,為提高列車速度積累了設(shè)計、施工、運營等方面的實踐經(jīng)驗。目前鐵道部對我國鐵路主通道“八縱八橫”路網(wǎng)的既有鐵路,繼續(xù)實施提速的戰(zhàn)略,擴大提速效應(yīng)。京廣線等6條干線的部分區(qū)段旅客列車的最高速度已達到時速160km,京廣線、隴海線部分區(qū)段旅客列車的最高速度將達到時速200km,形成主要客運通道旅客列車運行時速達到160km~200km?？蛙囂崴俸?貨物列車與客車速度差距將進一步加大,基于對鐵路運輸組織以及線路軌道結(jié)構(gòu)曲線地段超高所決定的合理通過速度的考慮,提高貨物列車的速度,縮小共線鐵路上客、貨列車運行速度差距勢在必行,實施貨物列車速度的提高對盡快實現(xiàn)我國干線新的運能大幅增長以及鐵路進一步的提速意義重大。在普通貨物列車提速90km/h的基礎(chǔ)上,于2004年在遂渝線、膠新線進行120km/h的提速貨車的綜合性試驗,并取得了成功。一系列提速研究與試驗取得的大量科學(xué)數(shù)據(jù)和結(jié)論,為納入現(xiàn)行規(guī)范創(chuàng)造了條件。本次把《鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范》(TB10002.1—99)(以下簡稱《99橋規(guī)》)的旅客列車最高行車速度140km/h改為旅客列車最高設(shè)計行車速度160km/h,與此對應(yīng)的貨車行車速度為120km/h。由于轉(zhuǎn)8A貨車受構(gòu)造限制設(shè)計行車速度為80km/h,故本規(guī)范轉(zhuǎn)8A貨車行車速度限定在小于或等于80km/h。2主要技術(shù)標準的要求本規(guī)范是按照我國鐵路網(wǎng)中客貨列車共線運行,客貨列車共線運行鐵路是指線路的主要技術(shù)標準必須同時滿足客、貨兩種列車的運輸要求,這與“貨運專線”和“客運專線”是有顯著區(qū)別的。由于受牽引特性、計算荷載、幾何尺寸的限制,故只適用于鐵路網(wǎng)中Ⅰ、Ⅱ級標準軌距的鐵路設(shè)計。對于Ⅲ、Ⅳ級的鐵路設(shè)計采用相應(yīng)規(guī)范。3鋼梁和鋼板梁合理間距關(guān)于橋梁適用跨度以前規(guī)范沒有明確,本次橋規(guī)修訂增加適用跨度主要是根據(jù)我國建橋生產(chǎn)實踐及科學(xué)試驗的現(xiàn)有經(jīng)驗規(guī)定的,我國大跨度鐵路橋梁一覽表見表1。由表1可知我國已建成的大跨度鐵路橋梁數(shù)量還不是很多,因此有一定的局限性。一般講,混凝土梁跨度小于或等于96m;鋼梁跨度在168m以下的單線桁梁和跨度在40m以下的鋼板梁,采用本規(guī)范進行設(shè)計是適宜的。對于更大跨度或其他形式的橋梁,以及當(dāng)采用新材料、新技術(shù)、新工藝設(shè)計時,應(yīng)先進行必要的科學(xué)分析、試驗和試制工作,必要時還應(yīng)進行運營觀測,以取得設(shè)計所需的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗來補充條文之不足,編寫補充設(shè)計規(guī)定,確保橋梁設(shè)計的安全性。4設(shè)計使用年限根據(jù)耐久性的要求,參考國內(nèi)外相關(guān)規(guī)范、標準,新增了橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)按100年正常使用要求設(shè)計的規(guī)定?，F(xiàn)就混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限來說明。以往鐵路工程設(shè)計規(guī)范對混凝土結(jié)構(gòu)沒有明確的設(shè)計使用年限要求,我國最近修訂頒布的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范明確將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限分成4類,即臨時性結(jié)構(gòu)(1~5年)、易于替換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件(25年)、普通房屋和構(gòu)筑物(50年)、紀念性或特殊重要建筑物(100年及以上)。歐共體的規(guī)范規(guī)定了橋梁等主要土木工程結(jié)構(gòu)物的設(shè)計使用年限為100年。美國規(guī)定橋梁的設(shè)計使用年限為不小于75~100年。建設(shè)部《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計與施工指南》對結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限分為三級:一級設(shè)計使用年限約100年,指重要土木基礎(chǔ)設(shè)施工程或重要建筑物;二級設(shè)計使用年限約50年,指次要的土木工程或一般建筑物;三級設(shè)計使用年限約30年,指可替換的易損構(gòu)件。鐵路混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限可按《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計暫行規(guī)定》(鐵科技函157號)進行分級(表2),鐵路混凝土橋梁結(jié)構(gòu)是重要土木基礎(chǔ)設(shè)施工程或重要建筑物,設(shè)計使用年限級別應(yīng)采用一級,設(shè)計使用年限為100年。5大陸運輸車輛運行效能的限制在長大貨物運輸方面,由于我國在制定中-活載圖式時,未曾考慮偶然出現(xiàn)的長大貨物車輛運行對橋梁的影響,所以目前一般采用限速、降低橋梁的安全系數(shù)或?qū)蛄哼M行局部加固等措施來保證長大貨物車輛在橋上的安全運行。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展,國家重點項目中的大型電機、變壓器、軋鋼機、反應(yīng)器等重型超限貨物日益增多。大件運輸需求的不斷提高,長大貨物車輛運行次數(shù)逐漸增多,與現(xiàn)行標準的矛盾也日益突出,約束了鐵路運輸?shù)陌l(fā)展。于是,此次橋規(guī)修訂把長大貨物車限速檢算的內(nèi)容納入了橋規(guī)。5.1高值化汽車檢算、比選目前中鐵工程設(shè)計咨詢集團有限公司(原鐵專院)編制的部通用圖是利用凹底平車D2、雙聯(lián)平車D30、鉗夾車(24軸)D35和鉗夾車(32軸)D35車型進行檢算,其圖式見圖1~圖4。鐵科院承擔(dān)的鐵道部科技司項目《鐵路橋梁活載標準研究》2005年11月通過了鐵道部科研成果評審,其中長大貨物車活載圖式見圖5。該圖式是采用歐洲鐵路聯(lián)盟推薦的SW/2重車荷載圖式,可以基本包絡(luò)我國近期的長大貨物車荷載和發(fā)展的需要。5.2長中國鐵路、大中國工程對大中國鐵路的影響新橋規(guī)要求長大貨物車限速檢算可按現(xiàn)行的《鐵路橋梁檢定規(guī)范》(鐵運函120號)的有關(guān)規(guī)定辦理?！惰F路橋梁檢定規(guī)范》對長大貨物車限速檢算主要有如下的兩條規(guī)定:(1)長大貨物車限速行駛的速度在60km/h及以下時,動力系數(shù)可以折減;(2)長大貨物車作為臨時特殊荷載檢算。當(dāng)長大貨物車采取限速措施,降低的動力系數(shù)可分別按下列公式計算:對鋼梁對混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土梁式中L——跨度,m;v——限制速度,km/h。對于長大貨物車限制速度標準,目前規(guī)范尚無具體要求。為保持鐵路運營線的通行能力,各鐵路局對長大貨物車行駛速度在不同線路都有一定的要求,干線鐵路要求一般在45km/h以上,故此新建鐵路橋梁檢算長大貨物車限速行駛的速度不應(yīng)取值太低。長大貨物車的構(gòu)造速度一般為60km/h,中鐵工程設(shè)計咨詢集團有限公司(原鐵專院)新編的部通用圖一般能夠滿足長大貨物車不限速即60km/h的要求。長大貨物列車橋梁檢算有以下幾方面要求:(1)對鋼梁不作疲勞檢算;(2)預(yù)應(yīng)力混凝土梁①全預(yù)應(yīng)力混凝土梁抗裂檢算安全系數(shù)不小于1.1;②對不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力的構(gòu)件σct≤0.6fct;③對允許出現(xiàn)拉應(yīng)力但不允許開裂的構(gòu)件σct≤fct;④對允許開裂構(gòu)件的特征裂縫寬度不得大于0.15mm。(3)墩臺、基礎(chǔ)可按現(xiàn)行《鐵路橋涵混凝土和砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(TB10002.4)和《鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(TB10002.5)的特殊荷載進行檢算。(4)根據(jù)鐵科院的研究成果,鋼梁檢算時其容許應(yīng)力可提高20%。6平穩(wěn)性問題評價列車通過橋梁時將引起橋梁結(jié)構(gòu)的振動,而橋梁的振動又反過來影響車輛的振動,這種相互作用、相互影響的問題就是車輛與橋梁之間振動耦合的問題。列車運行的安全性主要涉及車輛在橋上是否會出現(xiàn)脫軌的問題。對于此問題,車輛力學(xué)上是用脫軌系數(shù)Q/P、輪重豎向減載率ΔP/P及輪軌橫向水平力等幾個參數(shù)來限定。乘坐舒適性(平穩(wěn)性)問題也是判定橋梁豎向和橫向剛度是否合適的一個重要標準,可用Sperling(斯佩林)評價指標和豎向加速度限制標準進行評判。出于列車運行安全性與平穩(wěn)性(舒適性)的考慮,對于旅客列車設(shè)計行車速度為160km/h、貨車列車設(shè)計行車速度為120km/h路段,特殊結(jié)構(gòu)及代表性橋梁應(yīng)結(jié)合車橋耦合動力響應(yīng)綜合分析。橋梁進行車橋耦合動力響應(yīng)綜合分析的目的是讓橋梁的動力特性去適應(yīng)機車或車輛的快速運行,使之能滿足《鐵道車輛動力學(xué)性能評定和試驗鑒定規(guī)范》(GB5599)和《鐵道機車動力學(xué)性能試驗鑒定方法及評定標準》(TB/T2360)的有關(guān)要求。同濟大學(xué)的研究成果表明,客車運行速度160km/h、貨車運行速度80km/h的客貨共線的既有線路上,實測貨車過橋時的橋梁跨中橫向振幅最大值明顯大于客車過橋時的橋梁跨中橫向振幅最大值。因此客車運行速度160km/h、貨車運行速度120km/h的客貨共線的橋梁進行的車橋耦合動力響應(yīng)綜合分析重點是貨車過橋,尤其是空載貨車(或混編貨車)通過時對其安全性指標進行的評判。7提高運輸收率及綜合效益雙層集裝箱運輸已在美國、加拿大、墨西哥、澳大利亞等國家得到廣泛應(yīng)用。美國鐵路在開行雙層集裝箱運輸后,運輸成本降低了25%~40%。有關(guān)研究表明,我國鐵路發(fā)展雙層集裝箱運輸具有較好的經(jīng)濟效益。在運輸能力和運輸收入方面,雙層較單層每列可提高運輸能力40%,相應(yīng)可增加運輸收入40%;在綜合效益方面,開行雙層集裝箱列車雖然增加了擴大建筑限界引起的工程投資,但可以釋放繁忙干線能力用于其他貨物運輸,并節(jié)省運營成本。據(jù)有關(guān)研究資料,雙層集裝箱每萬噸公里成本較單層集裝箱列車可節(jié)省運營成本12%~3%;新建線路考慮雙層集裝箱運輸方案,限界擴大而引起的工程投資增加不多,根據(jù)鐵道第一勘察設(shè)計院在蘭新線蘭州至武威增建二線設(shè)計驗證,按照2個40ft超高箱運輸方案,限界擴大引起的工程投資約占總投資的2.5%。因此,對規(guī)劃為雙層集裝箱運輸網(wǎng)中的線路,應(yīng)按照開行雙層集裝箱運輸列車的限界要求進行設(shè)計。雙層集裝箱運輸列車的限界可按《200km/h客貨共線鐵路雙層集裝箱運輸建筑限界(暫行)》(鐵科技函157號)執(zhí)行。8相互間運行的影響考慮到鋪設(shè)無碴軌道的鐵路橋梁有特別的要求,《客運專線無碴軌道鐵路設(shè)計指南》即將出臺,時速120km的提速貨車適應(yīng)性的依據(jù)是建立在科技司組織開展的遂渝、膠新線試驗基礎(chǔ)上,隨著120km/h貨車大量地上路運行,貨車對橋梁結(jié)構(gòu)的作用得到進一步認識,相關(guān)部門擬對開行120km/h貨車作出補充規(guī)定。故此,本規(guī)范規(guī)定,鋪設(shè)無碴軌道或開行120km/h貨車的鐵路橋梁,除應(yīng)滿足本規(guī)范規(guī)定外,尚應(yīng)滿足有關(guān)補充規(guī)定的要求。9《鐵路線路設(shè)計規(guī)范》規(guī)定的立交條件本規(guī)范規(guī)定Ⅰ級鐵路與道路交叉應(yīng)采用立體交叉,同時也要滿足《鐵路線路設(shè)計規(guī)范》(GB50090)關(guān)于立交條件的規(guī)定。是貫徹《鐵路主要技術(shù)政策》,體現(xiàn)了鐵路建設(shè)“以人為本”的基本思想。《鐵路線路設(shè)計規(guī)范》(GB50090)關(guān)于立交條件的有關(guān)規(guī)定如下:鐵路與高速公路、一級公路和城市道路中的快速路交叉,必須設(shè)置立體交叉。鐵路與其他道路交叉,符合下列條件之一者應(yīng)設(shè)置立體交叉。(1)Ⅰ級鐵路與其他道路交叉;(2)鐵路與二級公路交叉;(3)鐵路路段旅客列車設(shè)計行車速度大于或等于120km/h的地段;(4)鐵路與道路交叉交付運營第5年的道口折算交通量大于或等于表3規(guī)定的數(shù)值。道路上的車輛、行人折合成標準車輛數(shù)的折合系數(shù)應(yīng)采用表4規(guī)定的數(shù)值;(5)結(jié)合地形或橋涵構(gòu)筑物情況,有設(shè)置立體交叉條件者;(6)確有特殊需要者。10鐵路與道路立交橋限高防護設(shè)施本規(guī)范規(guī)定道路在鐵路下面通過的立交橋,其建筑限界應(yīng)符合國家現(xiàn)行有關(guān)標準和規(guī)范,并設(shè)置限高標志。鐵路立交橋下的鄉(xiāng)村道路凈空,還應(yīng)符合《鐵路線路設(shè)計規(guī)范》(GB50090)現(xiàn)行的有關(guān)規(guī)定。當(dāng)通過機動車輛且橋下凈空不滿足5m時,應(yīng)有充分技術(shù)經(jīng)濟依據(jù),并設(shè)置限界防護架?！惰F路線路設(shè)計規(guī)范》(GB50090)關(guān)于鐵路與道路立體交叉的建筑限界有關(guān)規(guī)定如下:(1)鐵路的建筑限界應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準《標準軌距鐵路建筑限界》(GB146.2)的規(guī)定,有雙層集裝箱運輸需求的鐵路,應(yīng)滿足雙層集裝箱運輸限界的要求;(2)公路、廠外道路、城市道路的建筑限界應(yīng)符合國家現(xiàn)行的有關(guān)標準和規(guī)范的規(guī)定;(3)鐵路立交橋下的鄉(xiāng)村道路凈空,應(yīng)根據(jù)通道種類和交叉條件與有關(guān)單位協(xié)商確定,但不得小于表5規(guī)定的數(shù)值。道路在鐵路下面通過的立交橋設(shè)置限高標志、限界防護架,鐵路與道路立交橋上設(shè)置安全防護設(shè)施的規(guī)定,是為貫徹國務(wù)院頒發(fā)的《鐵路運輸安全保護條例》保障鐵路橋梁結(jié)構(gòu)物和行車安全方面考慮的。據(jù)鐵道部運輸局不完全統(tǒng)計,截止2005年9月底,為保護14574座“鐵跨公”立交橋涵而設(shè)立的限高防護架,已累計被撞400余次,可見設(shè)置鐵路橋梁限高防護架對鐵路行車安全起到了保護作用。鐵道部《關(guān)于發(fā)布鐵路線路安全警示、保護標志和防護設(shè)施設(shè)計圖的通知》(鐵運函239號)明確規(guī)定:鐵路在建及新建工程的鐵路線路安全警示、保護標志和防護設(shè)施,必須與主體工程同時設(shè)計、同時施工、同時投入生產(chǎn)和使用。安全設(shè)施投資納入建設(shè)項目概算。發(fā)布的鐵路橋梁限高防護架設(shè)計圖目前有兩種規(guī)格,即專橋設(shè)(05)8184-2~5(4.5m以下)和專橋設(shè)(05)8184-6~15(4.5m~5m)。大于5m的鐵路橋梁限界防護架規(guī)范中沒有具體規(guī)定,可根據(jù)需要設(shè)置。11城市軌道交通框架式巷道橋采用框架結(jié)構(gòu)能有效地減小梁部高度,因而可節(jié)約占地,改善橋下公路縱坡;由于框架為封閉形式,其基礎(chǔ)有較大的承壓面積,因而能適應(yīng)不良地質(zhì),甚至淤泥、流砂層上也能適用。同時這種結(jié)構(gòu)抗震性能好,外形輕巧美觀,適于城市市政建設(shè),受到了普遍的歡迎和重視。近年來城市道路和公路工程發(fā)展迅速,己經(jīng)形成了包括路面寬度在內(nèi)的一整套工程技術(shù)標準,通過認真調(diào)查鐵路跨越道路的框架式地道橋現(xiàn)狀和發(fā)展,中鐵工程設(shè)計咨詢集團有限公司(原鐵專院)提供的框架式地道橋采用的凈寬標準表(表6)。該表橋下凈寬結(jié)合公路機動車道和非機動車道及人行道的布置,能夠滿足城市道路及公路工程技術(shù)標準有關(guān)要求,可供設(shè)計參考。其凈空高度除應(yīng)符合交通部現(xiàn)行《公路工程技術(shù)標準》的規(guī)定外,同時還應(yīng)考慮施工誤差及公路路面厚度對凈高的影響,必要時尚應(yīng)與使用部門協(xié)商確定橋下凈寬和凈高。12厚度設(shè)計擋碴墻內(nèi)側(cè)距線路中心不應(yīng)小于2.2m的規(guī)定是應(yīng)工務(wù)部門的要求新增加的內(nèi)容,以滿足采用大型養(yǎng)路機械進行橋梁養(yǎng)護作業(yè)需要。由于提速列車技術(shù)要求的提高,混凝士橋跨結(jié)構(gòu)有碴軌道橋面道床厚度應(yīng)適當(dāng)加大,新設(shè)計梁圖的軌底到梁頂高度已由原設(shè)計梁圖的50cm改為60cm,以減少提速列車對橋梁的沖擊。由于道床厚度加大,原規(guī)范的不宜小于3.9m道碴橋面的道碴槽頂面外緣寬度已不能滿足構(gòu)造要求,也需要相應(yīng)加寬,同時也可改善橋面養(yǎng)護維修作業(yè)條件。道碴槽內(nèi)的道床厚度應(yīng)有足夠的彈性,一般是比照石質(zhì)路堤的道床來考慮?？紤]行車和大型機械化養(yǎng)路作業(yè)的要求,《99橋規(guī)》規(guī)定的枕下道碴厚度0.25m應(yīng)該提高,經(jīng)調(diào)研,Ⅰ級鐵路軌下枕底道碴厚0.30m比較合適。在改建鐵路困難條件下,可考慮減小橋上道碴厚度,但以不小于0.25m為宜。13第4類:道咯結(jié)構(gòu)本次橋規(guī)修訂考慮到工務(wù)部門的意見,對道碴橋面的區(qū)間內(nèi)的小橋和車站內(nèi)的小、中、大、特大橋的線路中心至人行道欄桿內(nèi)側(cè)凈距進行了調(diào)整。直線上和R>3000m曲線上的區(qū)間內(nèi)的道碴橋面小橋,線路中心至人行道欄桿內(nèi)側(cè)的凈距由2.45m改為3.00m;車站內(nèi)的道碴橋面小、中、大、特大橋,直線上和R>3000m曲線上由3.00m改為3.20m,3000m≥R≥600m曲線上由3.25m改為3.50m。部混凝土T梁通用圖專橋(05)2101系列人行道寬度有80cm和110cm兩檔,就是對應(yīng)線路中心至人行道欄桿內(nèi)側(cè)的最小凈距3.20m和3.50m。明橋面原有規(guī)定沒有修改。14橋臺與路堤間的摩擦臺后路橋過渡段設(shè)計在《鐵路路基設(shè)計規(guī)范》(TB10001—2005)中已有規(guī)定,本條對《99橋規(guī)》相應(yīng)內(nèi)容進行了修改。由于橋臺與路堤的動靜剛度相差懸殊,列車通過時,橋臺與路堤之間就會出現(xiàn)變位差,雖然其數(shù)值很小,但因車速很高,會對軌道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的沖擊,同時反過來軌道結(jié)構(gòu)對列車也會產(chǎn)生沖擊,從而降低列車運行的平穩(wěn)性、舒適度,加快結(jié)構(gòu)物和車輛的損壞。為此,需要在臺后的一定距離之內(nèi)設(shè)置過渡段,以減小沖擊。臺后路橋過渡段的設(shè)計及填料和壓實標準設(shè)置應(yīng)采用《鐵路路基設(shè)計規(guī)范》(TB10001)的規(guī)定。15橋上反向曲線上的利用同一座橋梁如設(shè)在反向曲線上,列車過橋時,由一曲線進入另一曲線,擺動劇烈,運行不夠安全,對橋梁受力也不利。同時由于線路養(yǎng)護撥道不易正確就位,梁上產(chǎn)生偏心,尤其是明橋面橋超高更難調(diào)整,故對于各類型橋面的橋上均應(yīng)避開反向曲線。如不得已而設(shè)在反向曲線上時,應(yīng)采用道碴橋面,還宜設(shè)計較長的夾直線,其夾直線長度宜大于運行列車長度,亦可參考該線的到發(fā)線長度取值。否則在進行車橋動力分析后,決定是否限速通過。16折減過程及偏心結(jié)果分析本次橋規(guī)修訂的離心力計算公式表達形式、折減系數(shù)及離心力組合有關(guān)規(guī)定主要取自UIC規(guī)范,離心力作用點仍為《99橋規(guī)》位于鋼軌頂以上2.0m處。關(guān)于折減系數(shù)f的含義,德國DS804規(guī)范解釋為:為使這些公式能用于計算UIC71荷載圖式的離心力,該荷載必須乘以一個折減系數(shù)f,這是因為車輛高速行駛時,車輛的軸重將比UIC71荷載圖式要小得多。因此,橋梁所受到的離心力也大為減小。我國目前運行時速達160km的旅客列車,離心力最大最集中的位置為機車,而適應(yīng)這種條件的機車可能為SS8或更先進的電力機車或內(nèi)燃機車,其軸重都會比普通機車輕。當(dāng)旅客列車為SS8+雙層客車時,其荷載強度大約只占中-活載的50%。因此可以認為:當(dāng)行車速度>120km/h離心力的折減,其折減實質(zhì)上是列車活載圖式中豎直荷載的折減。折減后的離心力組合時,墩身偏心計算的相應(yīng)荷載如何取值曾經(jīng)進行了研究,以24m和32m跨度160km/h速度時橋墩偏心計算與離心力有關(guān)的9種組合狀態(tài),根據(jù)不同的折減系數(shù)(從0.1至1.0共10級)分為離心力、活載和制動力同時折減、離心力折減而活載和制動力不折減、離心力和制動力折減而活載不折減、按UIC規(guī)范公式計算值四種情況的設(shè)計偏心進行對比計算,得到離心力、活載和制動力同時采用UIC規(guī)范公式計算的折減系數(shù)對墩身進行的偏心計算是安全的等結(jié)論。當(dāng)行車速度很低,離心力很小的曲線上的橋梁還應(yīng)考慮沒有離心力時,即按直線行車的列車活載作用情況進行檢算。17橫向擺動力的計算列車產(chǎn)生橫向搖擺力的原因很多,其中以列車蛇行運動為主要原因。《99橋規(guī)》認為當(dāng)風(fēng)力或離心力較大時,風(fēng)力和離心力將會阻礙列車橫向搖擺,因此列車的橫向搖擺力減為很小,所以規(guī)定列車橫向搖擺力不與最大離心力、風(fēng)力同時組合,也就是說搖擺力值不與最大離心力值、風(fēng)力值同時計算。但是鐵道科學(xué)研究院的試驗提出,列車橫向搖擺力與離心力是同時存在的。在德國鐵路橋梁及其工程結(jié)構(gòu)物規(guī)范DS804第17A條中規(guī)定:求算水平折角用的荷載組合時,列車橫向搖擺力與離心力、風(fēng)力是組合的。因此在本修訂橋規(guī)中,考慮了列車橫向搖擺力與離心力、風(fēng)力的組合,井將列車橫向搖擺力列入主力中。本次橋規(guī)修訂的橫向搖擺力計算規(guī)定主要取自UIC規(guī)范。歐盟通過大量的計算和試驗研究得出,列車的橫向搖擺力對橋梁的最大作用是:兩輛車前車后轉(zhuǎn)向架和后車前轉(zhuǎn)向架同一方向達到最大,也就是4個輪軸的橫向集中力各達到25kN,因此德國DS804規(guī)范中的橫向搖擺力按4×25kN=100kN計算。這是一個集中力,在與線路成直角方向(向左或向右)水平作用于軌道頂面,作用位置以能對所在的構(gòu)件中產(chǎn)生最大效應(yīng)來考慮。在連續(xù)的道碴道床橋面上,橫向搖擺力可沿線路方向均勻分布在L=4.0m的長度上?？紤]到客車160km/h、貨車120km/h的鐵路線上列車的橫向作用還會加劇,故此本修訂橋規(guī)按列車橫向搖擺力以100kN取值,其作用方向和作用點與UIC規(guī)范的規(guī)定相同。空車荷載僅為10kN/m,所以空車不再考慮橫向搖擺力。對于大跨度橋梁橫向搖擺力的取值可另行考慮。18軌道縱向位移阻力作用于墩臺頂?shù)拈L鋼軌縱向水平力(伸縮力或撓曲力)和長鋼軌的斷軌力,都應(yīng)該按梁軌共同作用進行計算。梁軌共同作用計算的基礎(chǔ)是要解決軌道縱向伸移阻力規(guī)律和梁軌相互作用的計算模型,對此,國內(nèi)外都進行過大量的實驗研究。由于各國的具體情況不同,在軌道位移阻力的取值,梁軌相互作用計算方法以及橋上鋼軌附加應(yīng)力的組臺方式和限值都有所不同。德國高速鐵路軌道縱向位移阻力取值較高,日本采用常量阻力法,計算簡單;我國以前一直采用的鋼軌變形微分方程法,適合于剛性墩臺的情況,由于未能較合理地考慮鋼軌和墩頂變形協(xié)調(diào)關(guān)系,在墩臺頂縱向水平剛度較低時,會出現(xiàn)一定的誤差。按梁軌共同作用進行計算的無縫線路長鋼軌縱向水平力和長鋼軌斷軌力,其大小是由軌道專業(yè)根據(jù)伸縮區(qū)和固定區(qū)不同布置和墩臺剛度情況計算完成的,而墩臺頂縱向水平力作用點是參照《新建鐵路橋上無縫線路設(shè)計暫行規(guī)定》確定的。19結(jié)構(gòu)物的破壞我國對脫軌荷載的研究不多,目前是按照國外規(guī)范的有關(guān)規(guī)定取值。由歐州規(guī)范有關(guān)橋梁上脫軌結(jié)構(gòu)要求和等效荷載的規(guī)定可以得知:脫軌荷載的第一種情況的線荷載,大致相當(dāng)于實際運行列車脫軌后產(chǎn)生的荷載,在此情況下結(jié)構(gòu)物的主要部分,如橋面板和主梁等,不應(yīng)產(chǎn)生嚴重破壞,鋼筋應(yīng)力應(yīng)在屈服點以內(nèi),混凝土不形成寬裂縫;脫軌荷載的第二種情況的線荷載,相當(dāng)于列車脫軌,雖沒有墜落橋下,但已作用于橋面邊緣,在此情況下,須確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。20要設(shè)置可靠的防護工程跨越公路的橋梁,設(shè)在公路上或緊鄰公路邊緣的橋墩,當(dāng)其可能受到汽車撞擊時,應(yīng)根據(jù)實際情況,設(shè)置堅固可靠的防護工程。如采用攔板、防沖架、防撞墻等措施以防止橋墩被撞,當(dāng)無法設(shè)置防護工程時,必須考慮汽車對橋墩的撞擊力。此力屬特殊荷載,不與其他附加荷載同時考慮,只與主力相組合。汽車撞擊力的大小和作力點,是參考德國《鐵路橋梁及其他工程結(jié)構(gòu)物規(guī)范》的有關(guān)內(nèi)容擬定的。21橋跨結(jié)構(gòu)橫向自振頻率實測為了保證車輛以規(guī)定的高速安全地通過橋梁,既有鐵路橋梁是用橫向振幅行車安全限值[Amax]5%為檢驗標準。當(dāng)橋跨結(jié)構(gòu)的橫向振幅超過上述限值,車輛過橋必須限速。為了提供一個限速程度的建議,《鐵路橋梁檢定規(guī)范》提出“適應(yīng)不同車速條件的橋跨結(jié)構(gòu)橫向自振頻率值”。橫向自振頻率值是提供限速時的參考值,行車速度最終還必須通過實測橫向振幅值確定。由于目前橫向振幅的準確計算較為困難,希望能夠通過橋跨結(jié)構(gòu)橫向自振頻率理論計算值最終確定車輛過橋運行安全性。同濟大學(xué)收集各種不同結(jié)構(gòu)類型(58孔橋梁,特別是包括了15孔已加固的橋跨結(jié)構(gòu))鐵路橋梁現(xiàn)場實測橫向自振頻率f與實測最大橫向振幅值A(chǔ)max進行分析回歸?，F(xiàn)場實測不同結(jié)構(gòu)類型鐵路橋梁橫向自振頻率f與實測最大橫向振幅值A(chǔ)max相關(guān)性較好,同時橫向自振頻率實測值與理論計算比較接近,在設(shè)計中采用的橫向自振頻率理論計算值能夠較好地反映列車運行的狀態(tài)。22橫向撓度的影響歐盟試行標準采用梁端轉(zhuǎn)角和梁體橫向水平撓度形成的曲線半徑雙控制,從轉(zhuǎn)角控制值推算出橫向水平撓度限值當(dāng)120km/h<V≤220km/h時為L/2000(假定橫向撓度為圓曲線),從橫向水平撓度形成的曲線半徑控制標準推算出的橫向撓度限值為≤L/4000;UIC標準直接用梁體橫向水平撓度控制,限值為L/4000。梁體的橫向變形的檢算荷載為:考慮動力系數(shù)的UIC71活載、風(fēng)荷載、橫向搖擺力、離心力和上部結(jié)構(gòu)兩側(cè)溫差。日本1992年的規(guī)范在正式條文中未作明確規(guī)定,但在條文解釋中認為橫向水平方向的撓度限制值可取垂直撓度的1/2,約為L/4000。我國《京滬高速鐵路設(shè)計暫行規(guī)定》也采用L/4000作為梁體的橫向變形限值,因此本規(guī)范亦按此辦理。23有墩臺均勻總沉降量之差的限定值在列車活載作用下,墩臺、基礎(chǔ)及地基的變形、變位共同引起橋上軌道的變位。對于基礎(chǔ)的沉降量的限制,是為了減小橋上軌道的變位量,保證線路平順,不致影響行車的安全性和舒適性。參考有關(guān)資料,同時考慮臺后過渡段的沉降要求,建議有碴橋面墩臺均勻總沉降量限定值取70~80mm。相鄰墩臺均勻沉降量之差的限定值,沿用《99橋規(guī)》的取值辦法,可不大于墩臺均勻沉降量的一半,建議取35~40mm。對于外靜不定結(jié)構(gòu),仍按《99橋規(guī)》規(guī)定,其相鄰墩臺均勻沉降量之差的容許值,根據(jù)沉降時結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的附加應(yīng)力的影響而定。明橋面工后沉降量調(diào)整比較困難,其工后沉降控制應(yīng)該更加嚴格,故此明橋面墩臺均勻總沉降量及相鄰墩臺均勻沉降量之差的限定值取有碴橋面的一半。橋梁由于恒載作用下的沉降變形,有些在施工期間已經(jīng)產(chǎn)生,橋梁的高度可以在施工中得到調(diào)整,因此僅計竣工后的沉降。由于活載作用下的沉降變形是瞬時的、彈性的,一般可以恢復(fù),所以墩臺的沉降僅按恒載計算。24墩頂橫向位移本次規(guī)范修訂計算橋墩橫向位移時考慮了日照溫差的影響。規(guī)范修訂同時將橫向搖擺力列入主力,因此在計算墩頂橫向位移時,也應(yīng)將離心力和橫向搖擺力組合。橋墩橫向水平位移限值主要是從軌道方向不平順的要求出發(fā),是軌道的靜力不平順(幾何不平順)問題。國外包括德國、歐盟、日本,其橋墩靜力橫向水平位移限值的提出均是基于軌道方向不平順,為保證列車運行安全和舒適度方面考慮的。25縮變形引起的附加應(yīng)力鋪設(shè)焊接長鋼軌的橋梁的下部結(jié)構(gòu),其縱向水平剛度取決于兩方面的因素,一是橋上軌道強度和穩(wěn)定性;二是在制動力作用下梁軌相對位移的大小。橋上鋼軌除承受長鋼軌鎖定時的溫度應(yīng)力和列車通過時的動彎應(yīng)力外,還要承受由于列車制動和梁體伸縮變形所引起的附加應(yīng)力,為保證橋上軌道的強度和穩(wěn)定性,經(jīng)研究,當(dāng)采用UIC60鋼軌時,這個附加應(yīng)力的最大拉應(yīng)力不得超過81MPa,最大壓應(yīng)力不得超過61MPa。而這個附加應(yīng)力值的大小