鐵路橋涵設計基本規(guī)范修訂主要內(nèi)容學習(講稿)

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鐵路橋涵設計基本規(guī)范修訂主要內(nèi)容學習(講稿)

鐵路橋涵設計基本規(guī)范修訂主要內(nèi)容學習

鐵路橋涵設計基本規(guī)范修訂主要內(nèi)容學習(講稿)

第一章 總則

1. 修改了適用范圍∶旅客列車最高行車速度為160km/h,貨物列車為120km/h;

2. 修改了適用鐵路等級∶由Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三級改為Ⅰ、Ⅱ兩級;

3. 新增了橋梁適用跨度的規(guī)定;

4. 增加了橋梁結(jié)構(gòu)應按100年正常使用要求設計的規(guī)定;

5. 修改了鐵路涵洞設計洪水頻率標準∶由洪水頻率1/50標準調(diào)整為1/100標準;

6. 增加了特殊結(jié)構(gòu)及代表性橋梁應進行車橋耦合動力響應分析的規(guī)定;

7.明確了長大貨物列車限速通過的檢算、開行雙層集裝箱列車及開行120km/h貨物列車尚應符合有關(guān)規(guī)定要求的規(guī)定;

【條文】

1.0.2本規(guī)范適用于旅客列車設計行車速度小于或等于160km/h、普通貨車設計行車速度小于或等于120km/h(轉(zhuǎn)8A貨車設計行車速度小于或等于80km/h)客貨共線標準軌距的新建或改建Ⅰ、Ⅱ級鐵路橋涵的設計。

本規(guī)范適應跨度: 混凝土梁跨度小于或等于96m;

鋼梁跨度小于或等于168m,鋼板梁跨度小于或等于40m。

【說明】

● 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計、施工、運營等方面的實踐經(jīng)驗。目前鐵道部對既有線采取加強技術(shù)改造,我國鐵路主通道

客車提速后,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)我國干線大幅增長新的運能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。本次修訂橋規(guī)適用范圍由《99橋規(guī)》的旅客列車最高行車速度140km/h的新建、改建標準軌距鐵路橋涵的設計改為旅客列車設計行車速度小于或等于160km/h客貨共線標準軌距的新建或改建Ⅰ、Ⅱ級鐵路橋涵的設計,與此對應的貨車行車速度為小于或等于120km/h。由于轉(zhuǎn)8A貨

車受構(gòu)造限制設計行車速度為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。

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計。對于Ⅲ、Ⅳ級的鐵路設計采用相應規(guī)范,目前鐵四院正在編寫工業(yè)、企業(yè)鐵路的設計規(guī)范。

確定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 、Ⅳ 級鐵路間的年客貨運量分界值為20Mt、10Mt和5Mt。為強調(diào)線路修建意義和在路網(wǎng)中的作用,規(guī)定在路網(wǎng)中起骨干作用的鐵路為Ⅰ 級,鐵路網(wǎng)中起聯(lián)絡、輔助作用的鐵路為Ⅱ 級,為某一地區(qū)或企業(yè)服務的鐵路,根據(jù)客貨運量分別定為Ⅲ 級或Ⅳ 級。

Ⅰ、Ⅱ級鐵路路段旅客列車設計行車速度(km/h) 鐵路等級

旅客列車設計行車速度

● 關(guān)于橋梁適應跨度以前規(guī)范沒有明確,本次橋規(guī)修訂增加適應跨度主要是根據(jù)我國建橋生產(chǎn)實踐及科學試驗的現(xiàn)有經(jīng)驗規(guī)定的,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40 m以下的鋼板梁,采用本規(guī)范進行設計是適宜的。對于更大跨度或其他形式的橋梁,以及當采用新材料、新技術(shù)、新工藝設計時,應先進行必要的科學分析、試驗和試制工作,必要時還應進行運營觀測,以取得設計所需的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗來補充條文之不足,編寫補充設計規(guī)定,確保橋梁設計的安全性。

我國大跨度鐵路橋梁一覽表 I 160、140、120 II 120、100、80

序號

鋼橋 項目 梁式橋 基本情況 渝懷線長壽長江大橋,跨度 (144+2×192+144)m連續(xù)鋼桁梁橋(在建)。

成昆線金沙江大橋,跨度192m簡支梁鋼桁梁橋。

南京長江大橋,跨度160m連續(xù)鋼桁梁公鐵兩用橋。

武漢長江大橋,跨度128m連續(xù)鋼桁梁公鐵兩用橋。

京通線白河大橋,跨度128m 連續(xù)鋼桁梁橋。

綏佳線佳木斯松花江大橋,跨度128m連續(xù)鋼桁梁橋。

剛構(gòu)橋

斜拉橋 安康鐵路漢江橋,跨度176m鋼斜腿剛構(gòu)橋。 武漢天興洲長江大橋,主跨504m公鐵兩用鋼斜拉橋(在建)。

香港汲水門橋,主跨450m公鐵兩用鋼斜拉橋。

蕪湖長江大橋,主跨312m公鐵兩用鋼斜拉橋。

拱橋 宜萬線萬州長江大橋,跨度(168+360+168)m連續(xù)鋼桁拱橋(在建)。

九江長江大橋,跨度(180+216+180)m, 公鐵兩用連續(xù)鋼桁梁柔性拱橋。

大準線黃河大橋,跨度(96+132+96)m連續(xù)鋼桁梁柔性拱橋。

混凝

土梁

橋 梁式橋 包三復線三道坎黃河大橋,跨度(64+104+64)m預應力混凝土連續(xù)梁橋。 內(nèi)昆線花土坡大橋,跨度(64+2×104+64)m預應力混凝土連續(xù)梁橋(墩高110m)。 南昆線八渡南盤江特大橋,跨度(54+2×90+54)m V形支撐連續(xù)梁橋。

朔黃線滴流磴滹沱河大橋,跨度(50+80+50)m預應力混凝土連續(xù)梁橋。

剛構(gòu)橋 渝懷線黃草烏江大橋,跨度(96+168+96)m雙線預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋(在建)。

渝懷線涪陵烏江大橋,跨度(66+128+66)m單線預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋(在建)。

內(nèi)昆線李子溝特大橋,跨度(72+3×128+72)m預應力混凝土剛構(gòu)連續(xù)梁橋(墩高107m)。

斜拉橋

拱橋

湘桂二線紅水河橋,主跨96m預應力混凝土斜拉橋。 宜萬線宜昌長江大橋,跨度(130+2×275+130)m連續(xù)剛構(gòu)與鋼管混凝土拱組合橋(在建)。 水柏線北盤江大橋,跨度236m上承式鋼管混凝土拱橋。

宜萬線野三河大橋,跨度126m中承式鋼管混凝土拱橋(在建)。

宣杭線東苕溪大橋,跨度112m鋼管混凝土尼爾森體系提籃式系桿拱(在建)。

青藏線拉薩河大橋,主跨108m下承式預應力混凝土連續(xù)梁與鋼管混凝土拱組合橋。

【條文】

1.0.5橋涵結(jié)構(gòu)在設計、制造、運輸、安裝和運營過程中,應具有規(guī)定的強度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性。橋梁結(jié)構(gòu)應按100年正常使用要求設計。橋涵結(jié)構(gòu)設計時,還應進行長大貨物列車限速通過的檢算。長大貨物列車限速檢算可按現(xiàn)行的《鐵路橋梁檢定規(guī)范》(鐵運函

[2004]120號)的有關(guān)規(guī)定辦理。

結(jié)構(gòu)設計應力求技術(shù)先進、經(jīng)濟合理,構(gòu)件應力求標準化,便于制造和機械化施工。并應滿足養(yǎng)護、搶修、檢測、維修要求,配備必需的設施設備。

橋梁設計應結(jié)合環(huán)境,考慮造形美觀。

【說明】

● 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)應按100年正常使用要求設計的規(guī)定。

現(xiàn)就混凝土結(jié)構(gòu)設計使用年限來說明。以往鐵路工程設計規(guī)范對混凝土結(jié)構(gòu)沒有明確的設計使用年限要求,我國最近修訂頒布的建筑結(jié)構(gòu)設計規(guī)范明確將建筑結(jié)構(gòu)設計使用年限分成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)物的設計使用年限為100年。美國規(guī)定橋梁的設計使用年限為不小于75~100年。建設部《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設計與施工指南》對結(jié)構(gòu)的設計使用年限分為三級:一級設計使用年限約100年,指重要土木基礎設施工程或重要建筑物;二級設計使用年限約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)耐久性設計暫行規(guī)定》(鐵科技函〔2004〕157號)對于鐵路混凝土結(jié)構(gòu)的設計使用年限可按下表進行分級。

鐵路混凝土結(jié)構(gòu)的設計使用年限 設計使用年限級別

三 設計使用年限 100年 60年 30年

● 在長大貨物運輸方面,由于我國在制定中一活載圖式時,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、反應器等重型超限貨物日益增多。隨著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,此次改規(guī)把長大貨物列車限速檢算的內(nèi)容納入了橋規(guī)。

● 《鐵路橋梁檢定規(guī)范

》第12章 長大貨物車過橋

對策檢算有如下規(guī)定:

第12.0.2條 長大貨物車作為臨時特殊荷載檢算:

l對鋼梁不作疲勞檢算;

2對預應力混凝土梁容許換算均布活載k按下列公式計算:

1)按上翼緣混凝土受壓檢算

2)按下翼緣混凝土受拉檢算

式中 c--不允許出現(xiàn)拉應力的構(gòu)件為O.6,允許出現(xiàn)拉應力、不允許開裂的構(gòu)件為O.8。

3)不容許出現(xiàn)拉應力的構(gòu)件按正截面抗裂性檢算

上列各式有關(guān)符號說明見第6 3 10條及第6.3 11條。

3對墩臺材料的檢定容許應力(主拉應力、剪應力及粘結(jié)力除外)可乘以1.40的提高系數(shù)。

第12.0.3條 長大貨物車過橋可采用如下對策:

2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

對混凝土和預應力混凝土梁

● 關(guān)于活載圖式

鐵道部科技司項目鐵科院目前送審的長大貨物列車活載圖式如下

:

鐵專院部通用圖是利用D2,D30和D35車型進行檢算,其圖式為:

凹底平車D2

雙聯(lián)平車D

30

鉗夾車(24軸) D35

鉗夾車(32軸)D

35

【條文】

1.0.7橋涵應按表1.0.7的洪水頻率標準進行設計或檢算。

表1.0.7橋涵洪水頻率標準 鐵路等級 設計洪水頻率

橋梁

Ⅰ級、Ⅱ級

【說明】

● 橋涵設計采用的洪水頻率標準,本次橋規(guī)修訂提高了Ⅰ、Ⅱ級鐵路涵洞設計洪水頻率標準,涵洞設計洪水頻率由1/50調(diào)整為1/100外,其余沿用《99橋規(guī)》的規(guī)定,刪去了Ⅲ級鐵路的有關(guān)內(nèi)容。其中鐵路等級的劃分應根據(jù)鐵道部現(xiàn)行《鐵路線路設計規(guī)范》來確定。

【條文】

1.0.8特殊結(jié)構(gòu)及代表性橋梁應結(jié)合車橋耦合動力響應綜合分析,其列車運行安全性和平穩(wěn)性指標應滿足現(xiàn)行《鐵道車輛動力學性能評定和試驗鑒定規(guī)范》(GB5599)和《鐵道機車動力學性能試驗鑒定方法及評定標準》(TB/T2360)的有關(guān)規(guī)定。

道碴橋面強振頻率不大于20Hz的列車豎向振動加速度:a≤0.35g。

【說明】

● 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。對于這問題,車輛力學上,是用脫軌系數(shù)Q/P、輪重豎向減載率△P/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,對于旅客列車設計行車速度為160km/h、貨車列車設計行車速度為120km/h路段,特殊結(jié)構(gòu)及代表性橋梁應結(jié)合車橋耦合動力響應綜合分析。橋梁進行車橋耦合動力響應綜合分析的目的是讓橋梁的動力特性去適應機車或車輛的快速運行,使之能滿足國標GB5599《鐵道車輛動力學性能評定和試驗鑒定規(guī)范》和TB/T2360《鐵道機車動力學性能試驗鑒定方法及評定標準》的有關(guān)要求。

客車及動車組的主要技術(shù)性能是它的運行平穩(wěn)性及運行安全性。國標GB5599-85《鐵道車輛動力學性能評定和試驗鑒定規(guī)范》所規(guī)定的主要性能指標限度為∶

平穩(wěn)性指標∶優(yōu)良

脫軌系數(shù)Q/P≤0.8;

輪重減載率△P/P≤0.65。

普通貨車的主要技術(shù)性能是它的運行安全性及運行平穩(wěn)性。國標GB5599-85《鐵道車輛動力學性能評定和試驗鑒定規(guī)范》所規(guī)定的主要性能指標限度為∶

平穩(wěn)性指標∶優(yōu)良

檢算洪水頻率 特大橋(或大橋)屬于技術(shù)復雜、修復困難或重要者 1/300 涵洞 1/100 1/100

脫軌系數(shù)Q/P≤1.0(第二限度);≤1.2(第一限度);

輪重減載率△P/P≤0.6(第二限度);≤0.65(第一限度)。

TB/T2360-93《鐵道機車動力學性能試驗鑒定方法及評定標準》給出了機車的安全性及平穩(wěn)性指標主要的評價標準為∶

橫向作用力持續(xù)時間t﹥0.05s時∶

脫軌系數(shù)Q/P≤0.8;

輪重減載率△P/P≤0.65。

橫向作用力持續(xù)時間0.015s≤t≤0.05s,采用連續(xù)測量方法時∶

脫軌系數(shù)Q/P≤0.04/t;

輪重減載率(在瞬時動態(tài)沖擊工況)△P/P≤0.8。

同濟大學的研究成果表明∶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。因此進行的車橋耦合動力響應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。

平穩(wěn)性指標在設計速度目標值160km/h時應達到優(yōu)或良,設計速度目標值1.2倍即200km/h時應達到良或合格。對不能滿足以上要求的橋梁應進行修改設計,直至滿足安全性與平穩(wěn)性(舒適性)的要求。

【條文】

1.0.9開行雙層集裝箱列車的橋梁設計應滿足相關(guān)規(guī)定的要求。

【說明】

● 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%。據(jù)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)研究資料表明,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)鐵道第一勘察設計院在蘭新線蘭州至武威增建二線設計驗證,按照兩個四十英尺超高箱運輸方案,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,應按照開行雙層集裝箱運輸列車的限界要求進行設計。

● 《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〔2004〕157號)發(fā)布的雙層集裝箱運輸列車的限界如下圖。

雙層集裝箱運輸列車的限界圖

【條文】

1.0.10鋪設無碴軌道或開行120km/h貨車的鐵路橋梁,除應滿足本規(guī)范規(guī)定外,尚應滿足有關(guān)補充規(guī)定的要求。

【說明】

● 考慮到鋪設無碴軌道的鐵路橋梁有特別的要求,《無碴軌道鐵路客運專線設計指南》即將出臺,時速120 km的提速貨車適應性的依據(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)部門擬將對開行120km/h貨車作出補充規(guī)定。故此,本規(guī)范規(guī)定,鋪設無碴軌道或開行120 km/h貨車的鐵路橋梁,除應滿足本規(guī)范規(guī)定外,尚應滿足有關(guān)補充規(guī)定的要求。

第三章 橋涵布置

一、新增了Ⅰ級鐵路與道路交叉應采用立體交叉的規(guī)定;

二、新增了設置限高標志、限界防護架及橋上安全防護設施的規(guī)定,取消了框架式地道橋凈寬標準的規(guī)定;

三、修改了選用橋涵結(jié)構(gòu)建筑材料的規(guī)定;

四、新增了擋碴墻內(nèi)側(cè)距線路中心不應小于2.2m的規(guī)定,調(diào)整了道碴橋面軌下枕底道碴的厚度;

五、調(diào)整了橋上線路中心至人行道欄桿內(nèi)側(cè)最小凈距的規(guī)定;

六、取消了線路中心至人行道欄桿內(nèi)側(cè)的凈距大于或等于3.5m時,可不設避車臺的規(guī)

定;

七、新增了線路中心線距接觸網(wǎng)支柱內(nèi)側(cè)最小距離的規(guī)定;

八、修改了臺后路橋過渡段設計的規(guī)定;

【條文】

3.1.2 Ⅰ級鐵路與道路交叉應采用立體交叉 ,同時也要滿足《鐵路線路設計規(guī)范》關(guān)于立交條件的有關(guān)規(guī)定。

【說明】

● 根據(jù)《鐵路技術(shù)政策》,增加關(guān)于立交條件的有關(guān)規(guī)定,體現(xiàn)了鐵路建設“以人為本”的基本思想!惰F路線路設計規(guī)范》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,必須設置立體交叉。鐵路與其他道路交叉,符合下列條件之一者應設置立體交叉。

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五年的道口折算交通量大于或等于下表規(guī)定的數(shù)值。

設置立體交叉的道口折算交通量(萬輛次/年平均晝夜) 路段第一文庫網(wǎng)旅客列車設計行車速度(km/h)

瞭 望 條 件

100

12.0

6.0 80 16.0 8.0 良 好 不 良

注:瞭望條件良好系指道口瞭望視距符合規(guī)范規(guī)定者,反之則不良。

道路上的車輛、行人折合成標準車輛數(shù)的折合系數(shù)應采用下表規(guī)定的數(shù)值。

道路車輛、行人折合成標準車輛數(shù)的折合系數(shù) 折 合 系 數(shù)

種 類

城市道路

普通汽車(含一般載貨汽車、大客車、拖拉機)

小客車、吉普車

帶掛車的載貨汽車

鉸接公共汽車、畜力車

摩托車、人力車

自行車

行人 1.50 1.00 1.50 2.00 0.50 0.10 0.05 其他道路 1.00 0.50

5 結(jié)合地形或橋涵構(gòu)筑物情況,有設置立體交叉條件者。

6 確有特殊需要者。

【條文】

3.2.8 道路跨越鐵路的立交橋和鐵路跨越鐵路的立交橋,其橋下凈空應符合鐵路限界的規(guī)定。

道路在鐵路下面通過的立交橋,其建筑限界應符合國家現(xiàn)行有關(guān)標準和規(guī)范,并設置限高標志。鐵路立交橋下的鄉(xiāng)村道路凈空,還應符合鐵路線路設計規(guī)范現(xiàn)行的有關(guān)規(guī)定。當通過機動車輛且橋下凈空不滿足5米時,應有充分技術(shù)經(jīng)濟依據(jù),并設置限界防護架。鐵路與道路立交橋上尚應按有關(guān)規(guī)定設置安全防護設施。當選擇為梁式橋時,其橋梁跨度應按表

3.2.7選用;當選擇為框架式地道橋時,其橋下凈寬應結(jié)合公路機動車道和非機動車道及人行道的布置,確定合理的凈寬,其凈空高度應符合交通部現(xiàn)行《公路工程技術(shù)標準》的規(guī)定。必要時尚應與使用部門協(xié)商確定橋下凈寬和凈高。

季節(jié)性的排洪橋涵,有條件時,可兼作立交橋使用。

【說明】

● 《鐵路線路設計規(guī)范》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,但不得小于下表規(guī)定的數(shù)值。

立交下鄉(xiāng)村道路凈空(m) 通道種類

凈 寬

凈 高 汽車及大型農(nóng)機通道 5.0 4.5 機耕和畜力車通道 4.0 3.0 人力車和人行通道 2.0 2.5

注:1、通行汽車及大型農(nóng)機的鄉(xiāng)村道路,特殊困難條件下凈寬可減至4.5m,凈高可減至

3.5m;

2、特殊困難條件下僅供人行的道路,凈高可按不小于2.2m設計。

● 道路在鐵路下面通過的立交橋設置限高標志、限界防護架,鐵路與道路立交橋上設置安全防護設施的規(guī)定,均是從保障鐵路橋梁結(jié)構(gòu)物和行車安全方面考慮的。

● 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,其基礎有較大的承壓面積,因而能適應不良地質(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,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,原鐵專院提供的框架式地道橋采用的凈寬標準表。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,可供設計中參考。

其凈空高度除應符合交通部現(xiàn)行《公路工程技術(shù)標準》的規(guī)定外,同時還應考慮施工誤 差及公路路面厚度對凈高的影響,必要時尚應與使用部門協(xié)商確定橋下凈寬和凈高。

框架式地道橋凈寬 孔數(shù)

單孔

雙孔

三孔

四孔

【條文】

3.3.3橋涵結(jié)構(gòu)的建筑材料應根據(jù)制造水平和材料供應情況選用,可采用混凝土、鋼筋混凝土、預應力混凝土或鋼材。

跨線橋和車站內(nèi)的橋,不宜采用明橋面。

【說明】

● 鋼筋混凝土梁或預應力混凝土梁具有剛度大、噪音低,由溫度變化引起的結(jié)構(gòu)位移對線路結(jié)構(gòu)的影響相對較小,運營期間養(yǎng)護工作量少等,而且造價也較為經(jīng)濟的優(yōu)點。對于有較大跨越要求、凈空高度受到控制、需要快速施工及需要緊急修復通車的橋梁可考慮采用鋼梁。橋涵結(jié)構(gòu)的建筑材料應根據(jù)制造水平和材料供應情況和結(jié)合工點具體情況選用。

為了保證站內(nèi)調(diào)車作業(yè)人員及橋下行人的安全,車站范圍內(nèi)的橋和跨線橋不宜采用明橋面。

【條文】

3.3.6新建Ⅰ級鐵路道碴橋面的道碴槽擋碴墻內(nèi)側(cè)距線路中心不應小于2.2m,軌下枕底道碴厚度不應小于0.30m;新建Ⅱ級鐵路道碴橋面的道碴槽擋碴墻內(nèi)側(cè)距線路中心不宜小于2.2m,軌下枕底道碴厚度亦不應小于0.25m。橋上應鋪設碎石道碴,道碴橋面枕底應高出擋碴墻頂不小于0.02m。

【說明】

● 擋碴墻內(nèi)側(cè)距線路中心不應小于2.2m的規(guī)定是應工務部門的要求新增加的內(nèi)容,以滿足采用大型養(yǎng)路機械的橋梁養(yǎng)護需要。

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適當加大,新設計梁圖的軌底到梁頂高度已由原設計梁圖的50cm改為60cm,以減少提速列車對橋梁的沖凈寬(m) 4.0,5.0,6.0,8.0,8.5, 12.0,17.0 8.5—8.5,9.0—9.0,12.5—12.5,16.5—16.5,17.0—17.0 6.0—9.0—6.0,8.0—17.0—8.0,9.0—17.0—9.0 6.0—12.5—12.5—6.0,8.0—12.5—12.5—8.0 8.0—16.5—16.5—8.0,9.0—16.5—16.5—9.0

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,因此需要相應加寬,同時也可改善橋面養(yǎng)護維修作業(yè)條件。

為方便抽換枕木,道碴橋面枕底應高出擋碴墻頂應有一定的空間,規(guī)定不小于0.02m。道碴槽內(nèi)的道床厚度應有足夠的彈性,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應該提高,經(jīng)調(diào)研軌下枕底道碴厚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。

【條文】

3.3.8在下列情況下,橋上基本軌的內(nèi)側(cè)應鋪設護軌:

1特大橋及大中橋;

2橋長等于和大于10m的小橋,當曲線半徑小于或等于600m,或橋高(軌底至河床最低處)大于6m時;

3跨越鐵路、重要公路、城市交通要道的立交橋。

雙線橋各線均應鋪設護軌。三線及以上的橋,當各線的橋面分別設于分離式的橋跨結(jié)構(gòu)上時,各線均應鋪設護軌;當各線鋪于同一橋跨結(jié)構(gòu)(如整體剛架橋)上時,可僅對兩外側(cè)線鋪設護軌。橋上護軌宜采用不小于43kg/m的鋼軌。

護軌頂面不應高出基本軌頂面5mm,也不應低于基本軌頂面25mm。

不采用機械化養(yǎng)護的橋梁,其護軌與基本軌頭部間凈距應為200mm,當采用60kg/m基本軌時,其凈距應為220mm。采用機械化養(yǎng)護的橋梁,其護軌與基本軌頭部間凈距應符合有關(guān)規(guī)定。

護軌伸出橋臺擋碴前墻以外的直軌部分長度不應小于5m,當直線上橋長大于50m及曲線上橋長大于30m時應為10m,然后彎曲交會于鐵路中心,并將軌端切成斜面聯(lián)結(jié)。彎軌部分的長度不應少于5m,軌端超出臺尾的長度不應少于2m。自動閉塞區(qū)間在護軌交會處應安裝絕緣襯墊。

【說明】

● 橋上護軌設于基本軌內(nèi)側(cè),其作用為當機車車輛在橋頭或橋上脫軌時,能將脫軌車輪限制于護軌與基本軌之間的輪緣槽內(nèi),以免機車車輛撞擊橋梁或自橋上墜下。

考慮到車輪輪緣寬最小為140mm,當脫軌時為能使脫軌輪落入,并酌留活動量,以使車輪能沿槽滾出橋梁。《99橋規(guī)》規(guī)定護軌與基本軌的鋼軌頭內(nèi)側(cè)間距定為200mm,當采用60kg/m的基本軌時,該凈距應為220mm。隨著列車的提速,對線路狀態(tài)的要求更嚴格,必須采用大型養(yǎng)路機械作業(yè)才能保證線路狀態(tài)的質(zhì)量。為了保證大型養(yǎng)路機械作業(yè)要求,《99橋規(guī)》中提到的護輪軌與基本軌頭部間凈距便不能滿足作業(yè)要求,作業(yè)時必須把護輪軌拆除,待到作業(yè)后再裝好。在拆除安裝之過程對行車安全不利,同時給工務部門帶來繁重的重復勞動。護軌與基本軌頭部間凈距,直接涉及高速行駛列車的安全,其凈距不能大也不能小。法國既有

線橋上軌枕設計圖采用護軌與基本軌頭部間凈距為應大于385mm,但不得超過440mm;我國工務專家認為,根據(jù)目前進口的大型養(yǎng)路機械鎬頭寬度的要求,護軌與基本軌頭部間凈距應不得超過440mm(08-32機型)和510mm(09-32機型)。鐵道部科技司對于護軌與基本軌頭部間凈距的合理取值曾做過專題研究,但目前尚末有定論。

【條文】

3.3.10 橋上線路中心至人行道欄桿內(nèi)側(cè)的最小凈距 線路中心至人行道欄桿內(nèi)側(cè)的最小凈距(m)

直線上的橋和R曲線上的橋 類別 >3000m曲線上3000m≥R≥R<600m 的橋 600m

區(qū)間內(nèi)的小、中、大、明橋面 2.45 2.70 3.00

特大橋 道碴橋面 3.00 3.25 3.50

車站內(nèi)的小、中、大、明橋面 3.00 3.25 3.50

特大橋 道碴橋面 3.20 3.50 3.50

牽出線和梯線上的明橋面 3.50

小、中、大、特大橋 道碴橋面 3.50

注:表內(nèi)R為曲線半徑(m)。

【說明】

● 本次橋規(guī)修訂考慮到工務部門的意見,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。部通用圖專橋2101系列人行道寬度有80cm和110cm有兩檔,就是對應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。

【條文】

3.4.3臺后路橋結(jié)合部(含過渡段)的設計及填料和壓實標準設置應符合《鐵路路基設計規(guī)范》的規(guī)定,保證該區(qū)段的線路穩(wěn)定。

【說明】

● 臺后路橋過渡段設計在《鐵路路基設計規(guī)范》中已有規(guī)定,本條對《99橋規(guī)》相應內(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)設置過渡段,以減小沖擊。臺后路橋過渡段的設計及填料和壓實標準設置應采用《鐵路路基設計規(guī)范》的規(guī)定。臺尾過渡段設計示意圖如下: 3.50 3.50 3.50 3.50

臺尾過渡段設計示意圖

【條文】

3.4.5大中橋宜設在直線上?缍却笥40m或橋長大于100m的明橋面橋,宜設在半徑大于1000m的曲線上。

橋上應避免采用反向曲線。

【說明】

● 同一座橋梁如設在反向曲線上,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避開反向曲線。如不得已而設在反向曲線上時,應采用道碴橋面,還宜設計較長的夾直線,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。

● 《鐵路線路設計規(guī)范》也有對夾直線最小長度的規(guī)定,但和《橋規(guī)》對于夾直線最小長度的規(guī)定出發(fā)點不完全一樣,《線規(guī)》有以下幾個要求:

1養(yǎng)護要求

為正確保持直線方向,夾直線長度不宜短于2~3節(jié)鋼軌,至少能有一節(jié)鋼軌在直線上。今后干線鐵路大都采用25m標準長度的鋼軌,故夾直線長度不宜短于50~75m,困難時不短于25m。

2行車平穩(wěn)要求

(1)為減少車輛搖擺,使列車運行平穩(wěn),夾直線長度不宜短于2~3輛客車長度,22、25型客車長度分別為24、25.5m,夾直線長度應為48~76.5m。

(2)車輛通過夾直線兩端緩和曲線時,為避免車輛后軸在緩和曲線終點(指緩圓點或緩直點)產(chǎn)生的振動,與車輛前軸在另一緩和曲線起點(指圓緩點或直緩點)產(chǎn)生的振動相疊加,圓曲線或夾直線長度Lj應滿足:

圓曲線或夾直線最小長度 Vmax(km/h)

工程條件

Lj(m) 采用值 160 一般 130 困難 80 140 一般 110 困難 70 120 一般 80 困難 50 100 一般 60 困難 40 80 一般 50 困難 30

第四章 設計荷載

一、修改了荷載分類和組合的規(guī)定;

二、修改了碎石道碴材料容重的規(guī)定;

三、增加了長鋼軌縱向力、列車脫軌荷載及汽車撞擊力的荷載;

四、修改了離心力計算的規(guī)定;

五、修改了列車的橫向搖擺力的規(guī)定。

【條文】

4.1.1橋涵結(jié)構(gòu)設計應根據(jù)結(jié)構(gòu)的特性,按表4.1.1所列的荷載,就其可能的最不利組合情況進行計算。

表4.1.1 橋 涵 荷 載 荷載分類

載 荷載名稱 結(jié)構(gòu)構(gòu)件及附屬設備自重 預加力 混凝土收縮和徐變的影響 土壓力

靜水壓力及水浮力

基礎變位的影響

列車豎向靜活載

公路活載(需要時考慮)

列車豎向動力作用

長鋼軌縱向水平力(伸縮力和撓曲力)

離心力

橫向搖擺力

活載土壓力

人行道人行荷載

制動力或牽引力

風力

流水壓力

冰壓力

溫度變化的作用

凍脹力

列車脫軌荷載

船只或排筏的撞擊力

汽車撞擊力

施工臨時荷載

地震力

長鋼軌斷軌力 主 力 活 載 附 加 力 特 殊 荷 載

【說明】

● 無縫線路橋梁上長鋼軌縱向力是一項重要的力,但由于產(chǎn)生該力的機理比較復雜,《99橋規(guī)》由于研究不夠未將該力列入。本次橋規(guī)在橋涵荷載表中增加了長鋼軌縱向水平力(伸縮力和撓曲力)、長鋼軌斷軌力,是參考《京滬高速鐵路設計暫行規(guī)定(上冊)》(以下簡稱《高速鐵路暫規(guī)》)的有關(guān)規(guī)定而增加的。

橋梁由于溫度的變化、列車荷載的作用,引起梁軌間產(chǎn)生相對位移,因橋上無縫線路的

連續(xù)性和扣件壓力的作用,梁軌間相對位移受到約束,因此梁軌間產(chǎn)生大小相等方向相反縱向水平力。由溫度變化而引起的鋼軌縱向力稱之為伸縮力,由列車荷載作用梁撓曲而引起的鋼軌縱向力稱之為撓曲力,同時該兩種力也反作用于梁,并傳遞到支座和墩臺上。伸縮力和撓曲力都是主力,但二者在同一軌道上不會同時產(chǎn)生。關(guān)于長鋼軌縱向力及其與制動力或牽引力的組合,可按《無縫線路暫規(guī)》及《高速鐵路暫規(guī)》辦理。

● 橋上無縫線路的`鋼軌,由于疲勞、縱向力過大或其他原因損傷而可能造成斷軌,從而產(chǎn)生斷軌力。斷軌力按一跨簡支梁或一聯(lián)連續(xù)梁長范圍內(nèi)的線路縱向阻力之和計算.最大斷軌力不超過最大溫度拉力值。在正常運營養(yǎng)護條件下,發(fā)生斷軌的機率比較小,而斷軌力的值又比較大,所以,規(guī)定不論單線或雙線橋梁,只計算一軌的斷軌力,而且將其作為特殊荷載,稱為長鋼軌斷軌力。在荷載組合上,只考慮它與主力相組合,不與其他附加力組合。

● 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)》認為當風力或離心力較大時,風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、風力同時組合,也就是說搖擺力值不與最大離心力值、風力值同時計算。但是鐵道科學研究院的試驗中提出,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、風力的組合,井將列車橫向搖擺力列入主力中。

● 新增的列車脫軌荷載和汽車撞擊力荷載作為特殊荷載。

【條文】

4.3.6橋梁在曲線上時,應考慮列車豎向靜活載產(chǎn)生的離心力。

1離心力應按下列公式計算:

式中 F——離心力(kN);

N——“中—活載”圖式中的集中荷載(kN);

q——“中—活載”圖式中的分布荷載(kN/m);

V——設計速度(km/h);

f ——豎向活載折減系數(shù),按式(4.3.6—2)計算∶

V?120?8142.88? (4.3.6—2) ????f=1.00?+1.75??1??1000?VL????

式中 R——曲線半徑(m);

L——橋上曲線部分荷載長度(m);當L≤2.88m或V≤120km/h時,f值取1.0,當計

算f值大于1.0時取1.0。

當L>150m時,取L=150m計算f值。

2 離心力按水平向外作用于軌頂以上2.0 m處。

3當設計速度大于120km/h時,離心力和豎向活載組合時應考慮以下三種情況:

①不折減的“中—活載”和按120km/h速度計算的離心力(f =1.0);

②折減的“中—活載”(f×N,f×q)和按設計速度計算的離心力(f ﹤1.0);

③曲線橋梁還應考慮沒有離心力時列車活載作用的情況。

【說明】

● 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,離心力作用點仍持《99橋規(guī)》位于鋼軌頂以上2.0 m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/h的旅客列車,離心力最大最集中的位置為機車,而適應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:當行車速度>120km/h的離心力的折減,其折減實質(zhì)上是列車活載圖式中豎直荷載的折減。

當行車速度很低,離心力很小的曲線上的橋梁還應考慮沒有離心力時,即按直線行車的列車活載作用情況進行檢算。

【條文】

4.3.8橫向搖擺力應取100kN,作為一個集中荷載取最不利位置,以水平方向垂直線路中心線作用于鋼軌頂面。

多線橋梁只計算任一線上的橫向搖擺力。

空車時不考慮橫向搖擺力。

【說明】

● 該條文關(guān)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。

考慮到客車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l00kN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10 kN /m(見C.0.1條第7款規(guī)定),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。

【條文】

4.3.10鋪設無縫線路橋梁,橋梁設計應考慮無縫線路長鋼軌縱向力作用。檢算墩臺時伸縮力、撓曲力、斷軌力作用點為墩臺支座鉸中心,檢算支座時伸縮力、撓曲力、斷軌力作用點為墩臺支座頂中心,臺頂斷軌力作用點為臺頂。斷軌力可在全聯(lián)范圍內(nèi)的墩臺上分配。

【說明】

● 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,都應該按梁軌共同作用進行計算。梁軌共同作用計算的基礎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,適臺于剛性墩臺的情況,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)不同布置情況計算完成的,而墩臺頂縱向水平力作用點是參照《無縫線路暫規(guī)》的規(guī)定確定的。

【條文】

4.3.11 當考慮列車脫軌荷載時,列車脫軌荷載可不計動力系數(shù)。對于多線橋,只考慮一線脫軌荷載,且其它線路上不作用列車活載。

按下列兩種情況,計算列車脫軌荷載的影響:

(1) 列車脫軌后一側(cè)輪子仍停留在橋面軌道范圍內(nèi),按圖4.3.11—1所示列車脫軌荷載1計算。兩條線荷載平行于線路中線、相距為1.4 m,作用于線路中線兩側(cè)各2.0m范圍以內(nèi)的最不利位置上。該線荷載在長度為6.4 m的一段上為50 kN/m,前后各接以25 kN/m。

圖4.3. 11—1 列車脫軌荷載1

(2) 列車脫軌后已離開軌道范圍,但仍停留在橋面上,按圖4.3.11—2所示列車脫軌荷載2計算。該荷載為一條平行于線路中線的線荷載,作用于擋碴墻內(nèi)側(cè)、離線路中心線的最大距離為2.0m。荷載長度20m,其值為80kN/m。

圖4.3.11—2 列車脫軌荷載2

【說明】

● 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,不應產(chǎn)生嚴重破壞,鋼筋應力應在屈服點以內(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。

【條文】

4.4.7墩柱有可能受到汽車撞擊時,應設置堅固的防護工程。當無法設置防護工程時,必須考慮汽車對墩柱的撞擊力。撞擊力順行車方向應采用1000kN,橫行車方向應采用500kN,作用在路面以上1.20m高度處。

【說明】

● 跨越公路的橋梁,設在公路上或緊鄰公路邊緣的橋墩,當其可能受到汽車撞擊時,應根據(jù)實際情況,設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,當無法設置防護工程時,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。

第五章 橋涵設計的一般規(guī)定

一、修改了簡支鋼板梁豎向撓度限值的規(guī)定;

二、增加了梁體水平撓度及頻率限值的規(guī)定;

三、增加了墩臺基礎的工后沉降量限值的規(guī)定;

四、修改了墩臺頂橫向計算彈性水平位移限值及組合的規(guī)定;

五、增加了鋪設焊接長鋼軌的橋梁下部結(jié)構(gòu)的規(guī)定;

六、增加了當橋梁采用橡膠支座時,應對梁體設置橫向限位裝置的規(guī)定;

七、修改了排洪涵洞的最小孔徑的規(guī)定;

八、修改了涵洞頂至軌底的最小填方厚度的規(guī)定; 九、增加了涵洞工后沉降量限值的規(guī)定; 十、增加了便于養(yǎng)護、維修的有關(guān)規(guī)定。 【條文】

5.1.2 表5.1.2梁式橋跨結(jié)構(gòu)豎向撓度容許值表

橋跨結(jié)構(gòu) 簡支鋼桁梁 連續(xù)鋼桁梁

簡支鋼板梁

簡支鋼筋混凝土和預應力混凝土梁

邊跨

連續(xù)鋼筋混凝土和預應力混凝土梁

中跨

【說明】

● 考慮到提速后簡支鋼板梁發(fā)生的問題最多,豎向撓度容許值L/800應該有所提高,本次橋規(guī)修訂改為L/900。 【條文】

5.1.3梁體的橫向剛度應按梁體的橫向自振頻率和梁體的水平撓度進行控制。

1不同結(jié)構(gòu)類型橋梁的橫向自振頻率f應滿足表5.1.3容許值的要求。

表5.1.3不同結(jié)構(gòu)類型橋梁的橫向自振頻率f容許值 結(jié)構(gòu)類型 上承鋼板梁 下承鋼板梁 半穿鋼桁梁 下承鋼桁梁

適用跨度L(m) 橫向自振頻率f容許值(Hz)

24~40 24~32 40~48 48~80

>60/L >55/L >60/L >65/L

0.80.80.80.80.8

邊跨

中跨

撓度容許值

L/900 L/900 L/750 L/900

L/800 L/800 L/700

預應力混凝土梁 24~40 >55/L

2在列車搖擺力、離心力和風力的作用下,梁體的水平撓度應小于或等于梁體計算跨度的1/4000。對溫度變形敏感的結(jié)構(gòu),尚應根據(jù)實際情況考慮溫度作用的影響。 【說明】

本條文參考鐵三院、同濟大學、鐵專院和大橋設計院課題組的科研成果,是新增加的條文內(nèi)容。

● 第一款關(guān)于不同結(jié)構(gòu)類型橋梁的橫向自振頻率限值:

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,《橋檢規(guī)》提出“適應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《設規(guī)》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)橫向自振頻率最終確定車輛過橋運行安全性,因此對橋梁橫向自振頻率值和橋梁橫向振幅的相關(guān)性予以研究。

同濟大學收集各種不同結(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Amax進行分析回歸。

1/20001/30001/40001/50001/60001/8000

0.8

0.8

上承

鋼板梁f L~Amax/L關(guān)系

1/30001/40001/50001/6000

1/70001/8000

fL0.8

0.8

57

下承鋼板梁f L~Amax/L關(guān)系

1/40001/50001/6000

1/70001/80001/90001/100000.8

上承鋼桁梁f L~Amax/L關(guān)系

0.8

預應力混凝土梁f L~Amax/L關(guān)系

從以上圖中可以看出現(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Amax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)。 ● 第二款關(guān)于梁體的水平撓度限值:

對梁體橫向變形進行控制明確規(guī)定的有1995年歐盟試行標準及1976年的UIC標準。 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120

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、風荷載、橫向搖擺力、離心力和上部結(jié)構(gòu)兩側(cè)溫差。

日本l992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《時速200公里新建鐵路線橋隧站設計暫行規(guī)定》及《高速鐵路暫規(guī)》都采用L/4000作為梁體的橫向變形限值,因此本規(guī)范亦按此辦理。

UIC標準梁體的橫向變形的檢算荷載為:考慮動力系數(shù)的UIC71活載、風荷載、橫向搖擺力、離心力和上部結(jié)構(gòu)兩側(cè)溫差。故此本規(guī)范規(guī)定對溫度變形敏感的結(jié)構(gòu),尚應根據(jù)實際情況考慮溫度作用的影響。 【條文】

5.1.4鋼梁的橫向剛度除滿足5.1.3條外,梁的寬跨比(寬度為主桁或主梁的中心距):下承式簡支和連續(xù)桁梁邊跨不應小于1/20;連續(xù)桁梁除邊跨外其余各跨不應小于1/25。簡支板梁其寬跨比不應小于1/15,橫向?qū)挾炔粦∮?.2m。

新建鐵路不得采用上承鋼桁梁,慎用上承鋼板梁和半穿鋼桁梁。 【說明】

● 簡支板梁其橫向?qū)挾扔刹粦∮?.0m改為不應小于2.2m。

雖然5.1.3條制定有單線上承鋼板梁、單線上承鋼桁梁和半穿式鋼桁梁結(jié)構(gòu)的橫向自振頻率的限值標準,由于其動力性不好,增加了新建鐵路不得采用上承鋼桁梁,慎用上承鋼板梁和半穿鋼桁梁的規(guī)定。

【條文】

5.3.1墩臺類型應根據(jù)橋址地形、地質(zhì)、水文、線路、上部結(jié)構(gòu)、施工條件、剛度要求和經(jīng)濟等因素綜合選定。通?刹捎脤嶓w墩臺及厚壁空心墩,不得采用柔性墩、耳墻式橋臺和輕型結(jié)構(gòu)。并應考慮下列要求:

1受車、船、筏、漂流物撞擊、磨損或受冰壓力等作用時,在上述外力作用高度以下部分,不得采用空心墩。

2同一座橋內(nèi),宜減少墩臺類型。 【說明】

● 柔性墩等輕型橋墩臺,由于剛度較差,對提速不利,不得采用;耳墻式橋臺病害較多也不得采用。 【條文】

5.3.3 墩臺基礎變位及剛度限值的規(guī)定:

1墩臺基礎的沉降應按恒載計算。對于外靜定結(jié)構(gòu),有碴橋面工后沉降量不得超過80mm,相鄰墩臺均勻沉降量之差不得超過40mm;明橋面工后沉降量不得超過40mm,相鄰墩臺均勻沉降量之差不得超過20mm。

對于外靜不定結(jié)構(gòu),其相鄰墩臺均勻沉降量之差的容許值,應根據(jù)沉降對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的附

加應力的影響而定。

2墩臺的縱向及橫向水平剛度應滿足列車行車安全性和旅客乘車舒適度的要求,并對最不利荷載作用下墩臺頂?shù)臋M向及縱向計算彈性水平位移進行控制。

①由墩臺橫向水平位移差引起的相鄰結(jié)構(gòu)物橋面處軸線間的水平折角(如圖5.3.3),當橋跨小于40m時,不得超過1.5‰;當橋跨等于或大于40m時,不得超過1.0‰。

圖5.3.3水平折角示意圖

其荷載組合為: -豎向靜荷載; -曲線上列車的離心力; -列車的橫向搖擺力;

-列車、梁及墩身風荷載或0.4倍的風荷載與0.5倍的橋墩溫差組合作用,取較大者; -水中墩的水流壓力作用;

-地基基礎彈性變形引起的墩頂水平位移。

橋墩橫向水平位移限值,當橋梁跨度小于20m時,采用橋梁跨度20m的橋墩橫向水平位移限值。

②墩臺頂帽面順橋方向的彈性水平位移應符合下列規(guī)定:

Δ≤5L

式中L——橋梁跨度(m),當L<24m時,L按24m計算;當為不等跨時,L采用相鄰中較小跨

的跨度;

Δ——墩臺頂帽面處的水平位移(mm),包括由于墩臺身和基礎的彈性變形,以及基底土彈性變形的影響。

計算混凝土、石砌及鋼筋混凝土墩臺水平變位時,截面慣性矩I按全截面考慮,混凝土和石砌墩臺的抗彎剛度取為E0I,鋼筋混凝土墩臺的抗彎剛度取為0.8E0I,E0為墩臺身的受壓彈性模量。

3鋪設焊接長鋼軌的橋梁下部結(jié)構(gòu)的縱向水平線剛度應滿足新建鐵路鋪設無縫線路的要求。 【說明】

● 關(guān)于墩臺基礎的沉降限值:

在列車活載作用下,墩臺、基礎及地基的變形、變位共同引起橋上軌道的變位。對于基礎的沉降量的限制,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,所以墩臺的沉降僅按恒載計算。 ● 關(guān)于橋墩臺的橫向及順橋向水平剛度限值:

1、關(guān)于橋墩橫向水平位移限值

對于160km/h客車及120km/h貨車的客貨共線鐵路設計橋墩橫向水平位移限值如何取值應該認真研究決定,現(xiàn)將按照國內(nèi)外規(guī)范公式對比計算結(jié)果列于說明表5.3.3-1。

說明表5.3.3-1橋梁墩臺橫向水平位移限值[δ](mm)

根據(jù)說明表5.3.3-1得知,日本規(guī)范及歐盟規(guī)范都有對應160km/h左右速度的橫向水平位移限值,其中日本規(guī)范橫向水平位移要求較寬,對應于時速其限值是列車活載作用下軌道面的折角,對應于時速160km/h水平折角限制為3.5~4‰,其相應得墩頂位移值均遠大于我國《99橋規(guī)》規(guī)定的5L的限制。

歐盟規(guī)范采用曲線半徑和水平折角雙控形式,橫向變形包括上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)(包括樁、橋墩和基礎),其在小于等于32m跨度內(nèi)對橫向水平位移要求最為嚴格,40m跨度時和德國規(guī)范以及我國的4L和3L的均值相接近,當大于等于56m跨度時歐盟規(guī)范橫向水平位移要求均大于德國規(guī)范以及我國的5L和4L的限值標準。

德國規(guī)范對于時速160km/h及以下,無具體要求。對于大于時速160km/h水平折角限制為1‰。在32m以下時基本相當3L;在40~56m,基本相當4L,80~96m基本相當5L,其限值考慮了帶有離心力的活荷載、橫向搖擺力、橋墩、梁體和車上的風荷載、橋墩和梁體結(jié)構(gòu)的溫度差、由于地基位移造成的轉(zhuǎn)動等各種荷載組合情況。

我國規(guī)范的規(guī)定是參照蘇聯(lián)規(guī)范制定而來的,我國現(xiàn)行《99橋規(guī)》的限值(對應于140km/h)相當于水平折角在l‰-2.04‰,和國外規(guī)范限值水平是一致的。為了和國際接軌采用水平折角的表達形式,對常用的中小跨度鐵路橋梁橋墩橫向水平位移限制更嚴格些,本條文把《99橋規(guī)》的5L限值標準改為墩臺橫向水平位移差引起的相鄰結(jié)構(gòu)物軸線間的水平折角不得超過1.5‰限值標準是合理的?紤]到橋跨等于或大于40m時,從說明表5.3.3-1橋梁墩臺橫向水平位移值大于《99橋規(guī)》限值,故此時應采用水平折角不得超過1.0‰限值。

● 《99橋規(guī)》對于鐵路橋梁橋墩墩頂橫向位移的荷載組合、組合系數(shù)及溫差引起墩頂橫向變位的計算方法、取值范圍等沒有明確的規(guī)定,鐵三院和鐵科院《鐵路橋墩橫向剛度荷載組合及計算研究》成果為橋規(guī)修訂提供了依據(jù)。

我國以往關(guān)于橋墩橫向位移的計算,對于實體墩的荷載組合一般不考慮日照溫差產(chǎn)生的作用。鐵二院和鐵科院西南所在上世紀70年代進行了大量的理論和試驗研究,認為“空心墩產(chǎn)生最大溫度日照位移的同時,不可能出現(xiàn)很大的風力,因此對與日照位移組合的荷載位移計算中,風力可適當折減。另一方面,由于日照位移是屬于同向靜力位移,這時與荷載位移疊加的位移計算值亦應折半!

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,也應將離心力和橫向搖擺力組合。

根據(jù)國內(nèi)外規(guī)范、資料的綜合研究,建議橋墩溫差作用產(chǎn)生的墩頂橫向位移計算方法如下:

實體墩的溫度場可分為以下兩種情況∶

① 在有該地區(qū)混凝土實體墩日照溫度場的條件下,可以按實際的非線性溫度場分布,

采用下式進行墩頂橫向位移?s的計算。 當采用一致墩身截面時:

3αT0H2

?s=

aD2

??2???aD

?++1(e1)2???aD? (5.1)

????

當墩身截面隨高度而變化時:

?s=∑

1

n

???aD6αT0??2

??+?+1(e1)2?zi?zi (5.2) 2???aDi??aDi??

式中: α—線膨脹系數(shù);

a—混凝土日照溫度場指數(shù),1/m; H—墩的高度,m;

T0—非線性溫差值,℃

Di—第i節(jié)墩身橫橋向?qū)挾龋琺;

n —計算分節(jié)數(shù);

zi—第i節(jié)節(jié)中心至墩頂距離,m; ?zi—計算分節(jié)節(jié)長,m。

② 在缺乏溫度場資料的情況下,按5℃線性溫差分布,采用式下式進行墩頂橫向位移

?s的計算。

當采用一致墩身截面時:

?s=

α?T2

H (5.3) 2D

當墩身截面隨高度而變時:

?s=∑

1

n

α?T

i?zi (5.4) D

式中: α—線膨脹系數(shù);

H—墩的高度,m;

?T—線性溫差值,按5℃計算; Di—第i節(jié)墩身橫橋向?qū)挾,m;

n —計算分節(jié)數(shù);

zi—第i節(jié)節(jié)中心至墩頂距離,m; ?zi—計算分節(jié)節(jié)長,m。

對于空心墩由于溫差作用產(chǎn)生的墩頂橫向位移仍按《鐵路工程設計技術(shù)手冊 橋梁墩臺》第六章第6.3.4節(jié)進行計算。

● 關(guān)于墩臺頂帽面順橋方向的彈性水平位移限值

就目前使用規(guī)范的反映來看,尚未發(fā)現(xiàn)問題,其墩臺頂帽面順橋方向的彈性水平位移限值仍按《99橋規(guī)》規(guī)定辦理。

● 關(guān)于鋪設焊接長鋼軌的橋梁下部結(jié)構(gòu)的縱向水平剛度限值:

鋪設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力和列車通過時的動彎應力外,還要承受由于列車制動和梁體伸縮變形所引起的附加應力,為保證橋上軌道的強度和穩(wěn)定性,經(jīng)研究,當采用UIC60鋼軌時,這個附加應力的最大拉應力不得超過81Mpa,最大壓應力不得超過61Mpa。而這個附加應力值的大小是與橋梁的跨度及其下部結(jié)構(gòu)的剛度密切相關(guān)的。另外在制動力作用下梁軌之間必然產(chǎn)生相對位移,經(jīng)研究和參考國外規(guī)范。為保持橋上軌道的橫向阻力,保證軌道的穩(wěn)定,梁軌之間的相對位移應控制在4mm以下,這又是與橋梁的跨度及其下部結(jié)構(gòu)的剛度密切相關(guān)的。因此為了保證橋上軌道結(jié)構(gòu)的強度和穩(wěn)定性,以及滿足梁軌相對位移限值的要求,必須對不同跨度的橋梁下部的剛度加以限制。

對常用跨度不同縱向水平剛度的簡支梁橋梁,分析其鋼軌附加應力和梁軌快速移動相對位移量,得出如下結(jié)論:下部結(jié)構(gòu)達到一定的縱向水平剛度不設縱向傳力裝置就能保證鋼軌的強度和穩(wěn)定性,且下部結(jié)構(gòu)縱向水平剛度由鋼軌允許附加應力控制。鋪設焊接長鋼軌的混凝土簡支梁,橋梁下部結(jié)構(gòu)的縱向水平線剛度應滿足說明表5.3.3-2所列數(shù)值的要

求。

說明表5.3.3-2 下部結(jié)構(gòu)縱向水平線剛度(雙線)

梁跨結(jié)構(gòu) 跨度(L)或聯(lián)長(L1)(m)

簡支梁

L≤12 16 20 24 32 40 48

最小水平剛度(KN/cm)

120 200 240 300 400 700 1000

附 注 不設鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器 不設鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器 不設鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器 不設鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器 不設鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器 不設鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器 不設鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器

注:1.單線橋梁墩臺頂?shù)淖钚∷骄剛度的限值按表內(nèi)值的二分之一取值。 【條文】

5.4.4涵洞頂至軌底的填方厚度不應小于1.2m。 【說明】

● 涵洞頂至軌底的填方厚度等于或大于1.2m時,豎向活載的沖擊能量可被填方吸收,所以對涵洞可以不計列車活載的豎向動力作用?紤]路基表層和路基上建總厚度略小于1.2m,將涵洞頂置于路基表層以下是適宜的。 【條文】

5.4.18涵洞的工后沉降量不應大于100mm。涵洞的工后沉降量不滿足上述要求時,應進行地基處理。 【說明】

● 該條參考《鐵路路基設計規(guī)范》的部分規(guī)定,是新增加的條文內(nèi)容。

松軟地基上填筑路基時應進行工后沉降分析。沉降量應滿足以下要求∶旅客列車設計行車速度為160km/h的路段,一般地段路基的工后沉降量不應大于200mm,沉降速率不應大于50mm/年?紤]到涵洞病害主要由不均勻沉降所至,專家認為應提高標準。故此涵洞工后沉降按臺尾過渡段控制,即工后沉降量不應大于1OOm。

涵洞工后沉降不滿足上述要求時,應進行地基處理。

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