浅析高速铁路桥梁的施工技术

浅析高速铁路桥梁的施工技术

聂培森

关键词：高速铁路，桥梁施工，技术指标

在高速铁路建设中，桥梁设计与建造已成为关键技术之一。进入21世纪以来，随着中国高速铁路规模的迅速发展，通过广泛借鉴世界高速铁路桥梁先进技术和成功建设经验，在我国高速铁路桥梁建设实践过程中，逐步形成了具有中国特色的高速铁路桥梁建设关键技术。

1.高速铁路对桥梁工程的要求

(1)桥梁结构动力性能的要求

由于列车高速运行，桥梁结构承受的动力作用大增，冲击和振动强烈，有可能引发车桥共振，造成灾害。因而，桥梁结构除满足一般的强度要求外，还必须具有足够的刚度，严格限制结构变形，保证可靠的稳定性和保持桥上轨道的高度平顺状态。桥梁设计除进行一般的静力计算外，还要按动态计算方法，进行车桥相互作用的动力仿真分析，使桥梁结构具备良好的动力性能。

(2)轨道平顺性的要求

为了保证桥上高速列车的安全性、平稳性和旅客乘坐的舒适性，轨道结构对预应力混凝土梁部结构的徐变上拱度和桥梁基础的工后沉降，提出了更加严格的要求。

(3)无碴轨道的要求

由于铺设无碴轨道桥梁进行起、拨道作业时，在线路水平、高低方向上的调整量十分有限，梁缝两侧的钢轨支点由于支座横向的构造间隙、梁端竖向转角、支座弹性压缩变形以及坡道梁活动支座的水平移动等因素的影响，会产生横向和竖向相对位移，造成钢轨、扣件等局部受力。尤其梁端竖向转角的影响，造成在梁缝处的轨道局部隆起，接缝两侧的钢轨支点分别产生钢轨上拨和下压现象，上拨力大于钢轨扣件的扣压力时将导致钢轨与其下垫板脱开，当垫板所受压应力大于材料疲劳允许应力时将导致垫板发生疲劳破坏。故铺设无碴轨道的桥梁比有碴轨道的桥梁有更高的要求。

(4)桥梁施工的要求

铁路客运专线的桥梁标准高、体量大，桥梁结构型式不同于一般铁路干线的桥梁，从而对桥梁工程施工的制架技术、施工组织和施工工艺都提出了新的要求。

(5)养护维修的要求

铁路客运专线行车密度大，检查、维修时间有限，任何中断行车都会造成很大的经济损失和社会影响。为此，桥梁结构在构造上应十分注意改善结构的耐久性和使结构便于检查、养护及更换部件，尽可能达到少维修、容易维修。

2.桥梁结构设计的技术特点

高速铁路行车由于具有高速度并要求高舒适性、高安全性、高密度及连续运营等特点，对高速铁路土建工程提出了极为严格的要求，包括：①竖向刚度限值，各国均用挠跨比表示，中国高速铁路桥梁竖向挠跨比限值为1/1800～1/1000；②横向刚度限值，通常梁体水平挠度应为计算跨度的1/4000。

高速铁路行车要求其下部结构具有较大的抗弯、抗扭刚度。整孔简支箱梁具有受力明确、外形美观、刚度大，建成后养护、维修量少及噪声小等优点，因此在各国的高速铁路建设中得到了广泛应用。

铺设无缝线路的高速铁路简支梁桥，当下部结构的设计纵向水平刚度有较大差别时，以往有人认为，个别刚度较大桥墩的存在对全桥其他桥墩及钢轨的内力会产生不利影响，但是，研究表明，桥墩设计的刚度差限值(15%)可以放宽。PC箱梁的刚度计算和挠度设计是较为麻烦的，要根据受力阶段选取弹性模量值和箱梁翼板尺寸的折减系数。当设计的PC箱梁截面较小、刚度不够大，甚至出现裂缝、挠度较大时，采用体外预应力技术，不失为一种较好的选择。

3.我国高速铁路桥梁的技术设计指标

(1)固有频率刚度限值

一般为避免车桥共振，梁的竖向自振频率取大于n0=1.1Vmax/L的计算值。考虑客运专线铁路车辆的动力作用较大，建议客运专线跨度12～40m铁路简支梁的竖向自振频率限值采用n0=1.2Vmax/L，按350km/h的列车速度计算约为n0=120/L(Hz)(L以米计)。

(2)挠跨比刚度限值

单跨桥梁挠跨比限值见表1

(3)纵向力传递模式和桥墩台纵向刚度限值

桥上无缝线路钢轨附加压应力不大于61MPa；桥上无缝线路钢轨附加拉应力不大于81MPa；制动时，梁轨相对快速位移不大于4mm。

(4)活载作用下梁体扭转引起的轨面不平顺限值为：以一段3m长的线路为基准，ZK活载作用下，一线两根钢轨的竖向相对变形量不大于115mm；实际运营列车作用下，一线两根钢轨的竖向相对变形量不大于112mm。

(5)桥墩台基础的工后沉降要求更加严格

墩台均匀沉降量对于有碴桥面桥梁为30mm，对于无碴桥面桥梁为20mm；外静定结构相邻墩台沉降量之差：对于有碴桥面桥梁15mm，对于无碴桥面桥梁5mm。

4.结语

桥梁设计与建造是高速铁路建设的关键。路网资源不足、运输能力短缺是制约中国铁路运输的主要问题，必须加快客运专线建设速度，尽早实现客货分线，大幅提升铁路运输能力。缩短高速铁路桥梁设计和施工周期是加快铁路建设的关键所在。

参考文献:

[1]王景全，刘钊，吕志涛.铁路桥梁挠度智能主动控制[J].交通运输工程学报，2005，5(3)

[2]吕志涛.新世纪的土木工程与可持续发展[J].交通运输工程学报，2002，2(1)

[3]陈允锐.新型铁路桥梁声屏障结构试验研究[D].南京：东南大学，2006