高速铁路桥梁工程设计原则与施工技术PPT课件

高速铁路荷载
电车、内燃动车荷载 速
度
参
机车荷载
数
α
的
最
大
值
跨度 L（m）
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• 跨度40m以下的高速铁路简支梁桥当α＞0.33、相当于n＜1.5v/L时，
会出现大的动力效应，甚至发生共振。为此，应当选择合理的结构 自振频率n，避免与列车通过时的激振频率接近。
跨度
冲 击 系 数
跨度
冲 击 系 数
速度参数α
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1. 桥梁是高速铁路土建工程中重要组成部分，比例大、高架桥 及长桥多。
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2. 高速铁路桥梁的主要功能是为高速列车提供稳定、平顺的桥 上线路。
桥上线路与路基上、隧道中的线路不同，由于桥梁结构在列车活载 通过时产生变形和振动，并在风力、温度变化、日照、制动、混凝 土徐变等因素作用下产生各种变形，桥上线路平顺性也随之发生变 化。因此，每座桥梁都是对线路平顺的干扰点。尤其是大跨度桥梁。
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主要设计原则及相关限值
一. 前言 二. 高速铁路桥梁特点 三. 主要设计原则及相关限值 四. 国外高速铁路桥梁结构型式与施工技术 五. 我国高速铁路桥梁结构型式与施工技术
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设计原则
1. 设计活载图式 2. 结构刚度与变形控制限值 3. 车桥动力响应 4. 梁轨纵向力传递 5. 耐久性措施 6. 桥面布置 7. 支座与墩台 8. 无砟轨道桥梁设计
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高速铁路铁路桥梁的主要特点：
1. 结构动力效应大 2. 桥上无缝线路与桥梁共同作用 3. 满足乘坐舒适度 4. 100年使用寿命 5. 维修养护时间少
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1. 结构动力效应大
• 桥梁在列车通过时的受力要比列车静置时大，其比值（1+μ） 称为
动力系数（冲击系数）。产生动力效应的主要因素： ① 移动荷载列的速度效应 ② 轨道不平顺造成车辆晃动
京津城际铁路高架桥概貌
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4. 全面采用无砟轨道是高速铁路发展趋势，桥上无砟轨道对桥梁的 变形控制提出更为严格的要求。
无砟轨道的优点 弹性均匀、轨道稳定、乘坐舒适度进一步改善 养护维修工作量减少 线路平、纵断面参数限制放宽，曲线半径减小，坡度增大
无砟轨道基本类型 轨道板工厂预制、现场铺设—日本板式轨道、德国博格型无砟轨道 现场就地灌筑— 德国雷达型无砟轨道（长枕埋入式、双块式）
为了保证高速列车的行车安全和乘坐舒适，高速铁路桥梁除了具备 一般桥梁的功能外，首先要为列车高速通过提供高平顺、稳定的桥 上线路。
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3. 高速铁路桥梁可分为高架桥、谷架桥和跨越河流的一般桥梁。 混凝土和预应力混凝土结构具有刚度大、噪音小、温度变化 引起结构变形对线路影响少、养护工作量小、造价低等优势， 在高速铁路桥梁设计中广泛采用。
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5. 高速铁路与普通铁路是两个时代的产物，高速铁路设计、施工采 用新理念，其建设促进了我国铁路桥梁工程技术的发展。
普通铁路桥梁概貌
高速铁路桥梁概貌 8
高速铁路桥梁特点
一. 前言 二. 高速铁路桥梁特点 三. 主要设计原则及相关限值 四. 国外高速铁路桥梁结构型式与施工技术 五. 我国高速铁路桥梁结构型式与施工技术
5. 维修养护时间少
• 高速铁路采用全封闭行车模式 • 行车密度大 • 桥梁比例大、数量多
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高速铁路桥梁设计要求
• 桥梁应有足够的竖向、横向、纵向和抗扭刚度，使结
构的各种变形很小
• 跨度40m及以下的简支梁应选择合适的自振频率，避
免列车过桥时出现共振或过大振动
• 结构符合耐久性要求并便于检查 • 常用跨度桥梁应标准化并简化规格、品种 • 长桥应尽量避免设置钢轨伸缩调节器 • 桥梁应与环境相协调（美观、降噪、减振）
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1. 设计活载图式
• 设计活载图式的大小直接影响桥梁的承载能力和建造费用，是重要的桥
梁设计参数。图式的制定应满足运输能力和车辆的发展。
• 我国普通铁路桥梁采用中-活载图式和相应的动力系数。
中-活载图式
跨度m 1+μ
8 1.316
பைடு நூலகம்
混凝土简支梁动力系数
10 1.300
16 1.261
20 1.240
v μ=k·α+i=k 2n·L +i
α— 速度参数 i — 轨道不平顺的影响（常数项） k — 系数
v — 车速（m/s） n — 结构自振动频率（Hz） L — 跨度（m）
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• 高速铁路速度效应大于普通铁路，桥梁的动力效应相应较大，对常用刚
度的混凝土梁、车速为130、160、300km/h时，α-L的关系如下图：
速度参数α
• 列车高速通过时，桥梁竖向加速度达到0.7g（f≤20Hz）以上会使
有碴道床丧失稳定，道碴松塌，影响行车安全。
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2. 桥上无缝线路与桥梁共同作用
• 修建高速铁路要求一次铺设跨区间无缝线路，以保证轨道的平顺和稳
定。桥上无缝线路可看作为不能移动的线上结构，而桥梁在列车荷载、 列车制动作用下和温度变化时要产生位移。当梁、轨体系产生相对位 移时，桥上钢轨会产生附加应力。
24 1.222
32 1.194
40 1.171
48 1.154
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1. 设计活载图式
• 日本高速铁路采用非常接近运营列车的N、P和H型活载图式。相应的动
• 高速铁路桥梁必须考虑梁轨共同作用。尽量减小桥梁的位移与变形，
以限制桥上钢轨的附加应力，保证桥上无缝线路的稳定和行车安全。
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3. 满足乘坐舒适度
• 与普通铁路不同，高速铁路要求高速运行列车过桥时有很好的乘坐
舒适度，舒适度的评价指标为车厢内的垂直振动加速度。
• 影响乘坐舒适度的主要因素有列车车辆的动力性能、车速、桥跨结
高速铁路桥梁工程设计原则与 施工技术
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讲座内容
一. 前言 二. 高速铁路桥梁特点 三. 主要设计原则及相关限值 四. 国外高速铁路桥梁结构型式与施工技术 五. 我国高速桥梁结构型式与施工技术
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前言
一. 前言 二. 高速桥梁特点 三. 主要设计原则及相关限值 四. 国外高速铁路桥梁结构型式与施工技术 五. 我国高速桥梁结构型式与施工技术
构的自振频率和桥上轨道的平顺性。
• 桥梁应具有较大的刚度、合适的自振频率，保证列车在设计速度范
围内不产生较大振动。
乘坐舒适度评定标准
乘坐舒适度
垂直加速度（m/s2）
很好
1.0
好
1.3
可接受
2.0
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4. 100年使用寿命
• 对高速铁路桥梁首次提出在预定作用和预定的维修和使用条件下，
主要承力结构要有100年使用年限的耐久性要求。设计者应据此进 行耐久性设计。