高速铁路桥梁设计关键技术综述

施勇锋

中铁第四勘察设计院集团有限公司

高速铁路桥梁设计关键技术综述

施勇锋

中铁第四勘察设计院集团有限公司

随着社会的进步，我国交通建设取得了巨大的成就，尤其是高速铁路建设取得了空前的发展，并且目前我国高速铁路建设正处于一个飞速发展的时期，它的发展不仅推动了我国经济的发展，而且为人们的出行带来了便利。高速铁路建设离不开桥梁的设计，桥梁的质量直接关系着列车的运营安全和旅客的舒适度，桥梁技术已经成为了高速铁路建设中的核心技术，因此对高速铁路桥梁的设计特点和施工技术准备进行研究是非常重要并且具有现实价值的。

高速铁路桥梁；设计技术；设计特点

1 高速铁路桥梁的主要特点

1.1 刚度要求

高速铁路车速比提速列车的速度要高得多，为保证列车过桥的平稳性和旅客的舒适度，对桥梁的刚度要求相当严格。表1是我国高速铁路设计规范规定的挠度限值和普通铁路桥梁竖向刚度要求的对照表。多孔桥梁(指简支多跨)限值比单跨更严，这是因为梁端转角大小对车辆加减载作用以及对桥梁的冲击作用影响很大，多孔简支梁梁端处存在相邻两梁端转角，该处折角是两端转角的叠加，冲击作用将更加剧烈，因此要比单孔梁单一转角限制得更严。国外高速铁路竖向刚度的要求比我国规定值更严，如日本要求单跨梁为L/1600，多跨梁根据跨度不同其竖向刚度限值在L/1800～L/2000。对于桥梁的横向刚度，各国规定相差不多，基本都是要求静力计算所得的横向挠度不大于跨度的1/4000。

表1 我国高速铁路和普通铁路的桥梁竖向扰度限值

1.2 动力性能

在高速铁路桥梁动力性能演变及服役安全研究方面，需要加强关键材料劣化、结构部件损伤对桥梁动力性能的影响研究，开展多种不利因素共同作用下桥梁服役性能劣化行为与规律研究，要建立材料变异、结构损伤、环境及灾害等耦合作用下高速铁路桥梁服役性能演变和状态控制的关键技术指标体系，确立基于车桥响应预测和长期监测数据的桥梁结构损伤评估与预警方法。在高速铁路运营阶段，列车在高速行驶状态下会对高速铁路桥梁产生强大的冲击荷载，在此荷载作用下，桥梁将承受巨大的冲击力和振动效应。同时，这种冲击和振动的能量可能会伴随着车桥的共振而不断积累加大，最终超出桥梁的承载能力，造成重大事故的发生。

1.3 桥型选择及构造要求

高速铁路桥梁由于要求有足够的竖向、横向刚度，因此在桥型选择上有其特点，国际铁路联盟推荐尽量采用刚劲的上部结构。(1)小跨(L≤20 m)采用带道碴的正交异性板的结构;型钢混凝土梁;钢筋混凝土或预应力钢筋混凝土梁、结合梁结构。(2)中跨(20m＜L≤60 m)采用钢筋混凝土或预应力钢筋混凝土箱形梁、结合梁结构。(3)大跨(L＞60 m)双线桁架桥，上弦设风撑。钢拱桥，钢筋混凝土或预应力混凝土拱桥。

1.4 高速铁路对基础沉降

高速铁路对沉降等变形要求非常高，临近既有高速铁路修建新建筑物，由于新建筑物的基础基坑开挖、抽水、降水、荷载增加等因素对周围土层产生附加应力，从而引起高速铁路发生沉降变形。为确保既有高铁的运营安全，减少对运营的干扰，设计中考虑对临近既有高速铁路的影响是石济客专临近既有高速铁路设计的关键和难点。为此，石济客专开展了线间距选择、跨越桥式方案、桥梁施工方案及自动化监测等桥梁设计。高速铁路对基础的沉降要求较高，无砟轨道地段路基工后沉降≤15 mm。严寒地区路基经受周期性的冻融循环破坏，易引起路基冻涨、轨道变形的控制因素多，轨道结构应适应高铁路基的防冻要求。由于地面以及地质的影响，桥梁墩台都会有一定程度的沉降，但是要求沉降量在一定的允许范围内，这些沉降对桥梁结构产生的附加力的影响非常大，所以一定要控制好相邻墩台直接的成交量之差。

2 关键技术

2.1 快速施工技术

我国高价长桥建设由来已久，经验丰富，一般采用在沿线施工现场预制梁厂集中预制标准跨度简支梁，再用配套的设备沿线逐孔架设，对于特殊跨度的连续梁采用原位浇筑的施工方法。在不断总结经验的过程中效率也再不断提升着，我国逐渐形成了一系列成熟的标准梁制、运、架工艺，保质保量地实现了特长桥梁的快速施工。高速铁路桥梁建设技术还包括900t级整孔简支梁制造运输架设技术、桥梁基础沉降控制技术、高性能混凝土材料应用技术等等，在我国高速铁路桥梁的建设中，每一个步骤都离不开这些关键技术，它们发挥出了重要的作用。

2.2 承台施工

位于陆地上的承台，采用人工配合机械开挖、采用风镐凿除桩头，经检测桩基符合质量要求后，先绑扎好承台钢筋，预埋好墩身钢筋，然后吊机配合人工支立大块钢模板并加固，检查验收合格后按照常规法浇筑承台混凝土，并进行养护。对于大体积承台，控制混凝土入模温度、且承台内设置冷却水管，通过循环水等措施，防止内外温差过大产生裂纹。承台施工时按设计要求预埋综合接地钢筋，当接地钢筋与其他钢筋相干扰时，可适当移动接地钢筋。

2.3 做好箱梁的制备和施工

箱预制过程中的钢筋混凝土的浇筑采用的是跳仓浇筑的方法，同时应该注意钢纤维混凝土的捣固，一方面为混凝土的密实提供保障，另一方面有效的增强了混凝土以及钢纤维之间的锚固，有效的防止了浇筑过程中浇筑接头的出现，比如说通过插人式振捣棒就能够很好的实现这一目的。

当前尽管我国的高速铁路桥梁建设技术已经步入世界先进水平的行列，但是我们不能骄傲自满，只有不断创新，科技才能发展进步，我们才能在世界高速铁路桥梁的建设浪潮中立于不败之地。

[1]周水兴，何兆益，等.路桥施工计算手册[M].北京：人民交通出版社，2002(7).

[2]朱贵乾.浅谈高速铁路桥梁预应力混凝土的连续施工[J].科技资讯，2011(4)：19一21.