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鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范修訂主要內(nèi)容學(xué)習(xí)(講稿)
鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范修訂主要內(nèi)容學(xué)習(xí)
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(jí)∶由Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三級(jí)改為Ⅰ、Ⅱ兩級(jí);
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(yīng)按100年正常使用要求設(shè)計(jì)的規(guī)定;
5. 修改了鐵路涵洞設(shè)計(jì)洪水頻率標(biāo)準(zhǔn)∶由洪水頻率1/50標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整為1/100標(biāo)準(zhǔn);
6. 增加了特殊結(jié)構(gòu)及代表性橋梁應(yīng)進(jìn)行車橋耦合動(dòng)力響應(yīng)分析的規(guī)定;
7.明確了長(zhǎng)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(yīng)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(shè)計(jì)行車速度小于或等于160km/h、普通貨車設(shè)計(jì)行車速度小于或等于120km/h(轉(zhuǎn)8A貨車設(shè)計(jì)行車速度小于或等于80km/h)客貨共線標(biāo)準(zhǔn)軌距的新建或改建Ⅰ、Ⅱ級(jí)鐵路橋涵的設(shè)計(jì)。
本規(guī)范適應(yīng)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(zhǔn)高速鐵路正式開通運(yùn)營(yíng),廣深線的成功運(yùn)營(yíng)及運(yùn)輸形勢(shì)的變化,引發(fā)了20世紀(jì)90年代中期開始的我國(guó)鐵路的大提速,旅客列車提速到140~160km/h。十年來我國(guó)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(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)等方面的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。目前鐵道部對(duì)既有線采取加強(qiáng)技術(shù)改造,我國(guó)鐵路主通道
客車提速后,貨物列車與客車速度差距將進(jìn)一步加大,基于對(duì)鐵路運(yùn)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(yùn)行速度差距勢(shì)在必行,實(shí)施貨物列車速度的提高對(duì)盡快實(shí)現(xiàn)我國(guó)干線大幅增長(zhǎng)新的運(yùn)能以及鐵路進(jìn)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(jìn)行120km/h的提速貨車的綜合性試驗(yàn),并取得了成功。
一系列提速研究與試驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路橋涵的設(shè)計(jì)改為旅客列車設(shè)計(jì)行車速度小于或等于160km/h客貨共線標(biāo)準(zhǔn)軌距的新建或改建Ⅰ、Ⅱ級(jí)鐵路橋涵的設(shè)計(jì),與此對(duì)應(yīng)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(shè)計(jì)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(guó)鐵路網(wǎng)中客貨列車共線運(yùn)行,客貨列車共線運(yùn)行鐵路是指線路的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)必須同時(shí)滿足客、貨兩種列車的運(yùn)輸要求,這與“貨運(yùn)專線”和“客運(yùn)專線”是有顯著區(qū)別的。由于受牽引特性、計(jì)算荷載、幾何尺寸的限制,故只適用于鐵路網(wǎng)中Ⅰ、Ⅱ 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)軌距的鐵路設(shè)計(jì)。對(duì)于Ⅲ、Ⅳ級(jí)的鐵路設(shè)計(jì)采用相應(yīng)規(guī)范,目前鐵四院正在編寫工業(yè)、企業(yè)鐵路的設(shè)計(jì)規(guī)范。
確定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 、Ⅳ 級(jí)鐵路間的年客貨運(yùn)量分界值為20Mt、10Mt和5Mt。為強(qiáng)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(jí),鐵路網(wǎng)中起聯(lián)絡(luò)、輔助作用的鐵路為Ⅱ 級(jí),為某一地區(qū)或企業(yè)服務(wù)的鐵路,根據(jù)客貨運(yùn)量分別定為Ⅲ 級(jí)或Ⅳ 級(jí)。
Ⅰ、Ⅱ級(jí)鐵路路段旅客列車設(shè)計(jì)行車速度(km/h) 鐵路等級(jí)
旅客列車設(shè)計(jì)行車速度
● 關(guān)于橋梁適應(yīng)跨度以前規(guī)范沒有明確,本次橋規(guī)修訂增加適應(yīng)跨度主要是根據(jù)我國(guó)建橋生產(chǎn)實(shí)踐及科學(xué)試驗(yàn)的現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)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(jìn)行設(shè)計(jì)是適宜的。對(duì)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(jì)時(shí),應(yīng)先進(jìn)行必要的科學(xué)分析、試驗(yàn)和試制工作,必要時(shí)還應(yīng)進(jìn)行運(yùn)營(yíng)觀測(cè),以取得設(shè)計(jì)所需的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)來補(bǔ)充條文之不足,編寫補(bǔ)充設(shè)計(jì)規(guī)定,確保橋梁設(shè)計(jì)的安全性。
我國(guó)大跨度鐵路橋梁一覽表 I 160、140、120 II 120、100、80
序號(hào)
鋼橋 項(xiàng)目 梁式橋 基本情況 渝懷線長(zhǎng)壽長(zhǎng)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(jiǎn)支梁鋼桁梁橋。
南京長(zhǎng)江大橋,跨度160m連續(xù)鋼桁梁公鐵兩用橋。
武漢長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)江大橋,主跨312m公鐵兩用鋼斜拉橋。
拱橋 宜萬線萬州長(zhǎng)江大橋,跨度(168+360+168)m連續(xù)鋼桁拱橋(在建)。
九江長(zhǎng)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(zhǔn)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(fù)線三道坎黃河大橋,跨度(64+104+64)m預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋。 宜萬線宜昌長(zhǎng)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(yù)應(yīng)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(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸、安裝和運(yùn)營(yíng)過程中,應(yīng)具有規(guī)定的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性。橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)按100年正常使用要求設(shè)計(jì)。橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),還應(yīng)進(jìn)行長(zhǎng)大貨物列車限速通過的檢算。長(zhǎng)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(yùn)函
[2004]120號(hào))的有關(guān)規(guī)定辦理。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理,構(gòu)件應(yīng)力求標(biāo)準(zhǔn)化,便于制造和機(jī)械化施工。并應(yīng)滿足養(yǎng)護(hù)、搶修、檢測(cè)、維修要求,配備必需的設(shè)施設(shè)備。
橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)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(guó)內(nèi)外相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn),新增了橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)按100年正常使用要求設(shè)計(jì)的規(guī)定。
現(xiàn)就混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限來說明。以往鐵路工程設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)沒有明確的設(shè)計(jì)使用年限要求,我國(guó)最近修訂頒布的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范明確將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限分成4類,即臨時(shí)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(jì)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(jì)使用年限為100年。美國(guó)規(guī)定橋梁的設(shè)計(jì)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(jì)與施工指南》對(duì)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限分為三級(jí):一級(jí)設(shè)計(jì)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(jí)設(shè)計(jì)使用年限約50年,指次要的土木工程或一般建筑物.三級(jí)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)暫行規(guī)定》(鐵科技函〔2004〕157號(hào))對(duì)于鐵路混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限可按下表進(jìn)行分級(jí)。
鐵路混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限 設(shè)計(jì)使用年限級(jí)別
一
二
三 設(shè)計(jì)使用年限 100年 60年 30年
● 在長(zhǎng)大貨物運(yùn)輸方面,由于我國(guó)在制定中一活載圖式時(shí),未曾考慮偶然出現(xiàn)的長(zhǎng)大貨物車輛運(yùn)行對(duì)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(jìn)行局部加固等措施來保證長(zhǎng)大貨物車輛在橋上的安全運(yùn)行。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,國(guó)家重點(diǎn)項(xiàng)目中的大型電機(jī)、變壓器、軋鋼機(jī)、反應(yīng)器等重型超限貨物日益增多。隨著大件運(yùn)輸需求的不斷提高,長(zhǎng)大貨物車輛運(yùn)行次數(shù)逐漸增多,與現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的矛盾也日益突出,約束了鐵路運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展。于是,此次改規(guī)把長(zhǎng)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(zhǎng)大貨物車過橋
對(duì)策檢算有如下規(guī)定:
第12.0.2條 長(zhǎng)大貨物車作為臨時(shí)特殊荷載檢算:
l對(duì)鋼梁不作疲勞檢算;
2對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土梁容許換算均布活載k按下列公式計(jì)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(yīng)力的構(gòu)件為O.6,允許出現(xiàn)拉應(yīng)力、不允許開裂的構(gòu)件為O.8。
3)不容許出現(xiàn)拉應(yīng)力的構(gòu)件按正截面抗裂性檢算
上列各式有關(guān)符號(hào)說明見第6 3 10條及第6.3 11條。
3對(duì)墩臺(tái)材料的檢定容許應(yīng)力(主拉應(yīng)力、剪應(yīng)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(zhǎng)大貨物車過橋可采用如下對(duì)策:
2采取限速措施.降低的動(dòng)力系數(shù)可分別按下列公式計(jì)算:
對(duì)鋼梁
對(duì)混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土梁
● 關(guān)于活載圖式
鐵道部科技司項(xiàng)目鐵科院目前送審的長(zhǎng)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(jìn)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(yīng)按表1.0.7的洪水頻率標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)或檢算。
表1.0.7橋涵洪水頻率標(biāo)準(zhǔn) 鐵路等級(jí) 設(shè)計(jì)洪水頻率
橋梁
Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)
【說明】
● 橋涵設(shè)計(jì)采用的洪水頻率標(biāo)準(zhǔn),本次橋規(guī)修訂提高了Ⅰ、Ⅱ級(jí)鐵路涵洞設(shè)計(jì)洪水頻率標(biāo)準(zhǔn),涵洞設(shè)計(jì)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(jí)鐵路的有關(guān)內(nèi)容。其中鐵路等級(jí)的劃分應(yīng)根據(jù)鐵道部現(xiàn)行《鐵路線路設(shè)計(jì)規(guī)范》來確定。
【條文】
1.0.8特殊結(jié)構(gòu)及代表性橋梁應(yīng)結(jié)合車橋耦合動(dòng)力響應(yīng)綜合分析,其列車運(yùn)行安全性和平穩(wěn)性指標(biāo)應(yīng)滿足現(xiàn)行《鐵道車輛動(dòng)力學(xué)性能評(píng)定和試驗(yàn)鑒定規(guī)范》(GB5599)和《鐵道機(jī)車動(dòng)力學(xué)性能試驗(yàn)鑒定方法及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(TB/T2360)的有關(guān)規(guī)定。
道碴橋面強(qiáng)振頻率不大于20Hz的列車豎向振動(dòng)加速度:a≤0.35g。
【說明】
● 列車通過橋梁時(shí)將引起橋梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng),而橋梁的振動(dòng)又反過來影響車輛的振動(dòng),這種 相互作用、相互影響的問題就是車輛與橋梁之間振動(dòng)耦合的問題。
列車運(yùn)行的安全性主要涉及車輛在橋上是否會(huì)出現(xiàn)脫軌的問題。對(duì)于這問題,車輛力學(xué)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(gè)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(gè)重要標(biāo)準(zhǔn),可用Sperling(斯佩林)評(píng)價(jià)指標(biāo)和豎向加速度限制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)判。
出于列車運(yùn)行安全性與平穩(wěn)性(舒適性)的考慮,對(duì)于旅客列車設(shè)計(jì)行車速度為160km/h、貨車列車設(shè)計(jì)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(dòng)力響應(yīng)綜合分析。橋梁進(jìn)行車橋耦合動(dòng)力響應(yīng)綜合分析的目的是讓橋梁的動(dòng)力特性去適應(yīng)機(jī)車或車輛的快速運(yùn)行,使之能滿足國(guó)標(biāo)GB5599《鐵道車輛動(dòng)力學(xué)性能評(píng)定和試驗(yàn)鑒定規(guī)范》和TB/T2360《鐵道機(jī)車動(dòng)力學(xué)性能試驗(yàn)鑒定方法及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》的有關(guān)要求。
客車及動(dòng)車組的主要技術(shù)性能是它的運(yùn)行平穩(wěn)性及運(yùn)行安全性。國(guó)標(biāo)GB5599-85《鐵道車輛動(dòng)力學(xué)性能評(píng)定和試驗(yàn)鑒定規(guī)范》所規(guī)定的主要性能指標(biāo)限度為∶
平穩(wěn)性指標(biāo)∶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(yùn)行安全性及運(yùn)行平穩(wěn)性。國(guó)標(biāo)GB5599-85《鐵道車輛動(dòng)力學(xué)性能評(píng)定和試驗(yàn)鑒定規(guī)范》所規(guī)定的主要性能指標(biāo)限度為∶
平穩(wěn)性指標(biāo)∶優(yōu)良
檢算洪水頻率 特大橋(或大橋)屬于技術(shù)復(fù)雜、修復(fù)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(jī)車動(dòng)力學(xué)性能試驗(yàn)鑒定方法及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》給出了機(jī)車的安全性及平穩(wěn)性指標(biāo)主要的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為∶
橫向作用力持續(xù)時(shí)間t﹥0.05s時(shí)∶
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(shí)間0.015s≤t≤0.05s,采用連續(xù)測(cè)量方法時(shí)∶
脫軌系數(shù)Q/P≤0.04/t;
輪重減載率(在瞬時(shí)動(dòng)態(tài)沖擊工況)△P/P≤0.8。
同濟(jì)大學(xué)的研究成果表明∶客車運(yùn)行速度160km/h、貨車運(yùn)行速度80km/h的客貨共線的既有線路上,實(shí)測(cè)貨車過橋時(shí)的橋梁跨中橫向振幅最大值明顯大于客車過橋時(shí)的橋梁跨中橫向振幅最大值。因此進(jìn)行的車橋耦合動(dòng)力響應(yīng)綜合分析重點(diǎn)是貨車過橋,尤其是空載貨車(或混編貨車)通過時(shí)對(duì)其安全性指標(biāo)進(jìn)行的評(píng)判。
平穩(wěn)性指標(biāo)在設(shè)計(jì)速度目標(biāo)值160km/h時(shí)應(yīng)達(dá)到優(yōu)或良,設(shè)計(jì)速度目標(biāo)值1.2倍即200km/h時(shí)應(yīng)達(dá)到良或合格。對(duì)不能滿足以上要求的橋梁應(yīng)進(jìn)行修改設(shè)計(jì),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(shè)計(jì)應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)定的要求。
【說明】
● 雙層集裝箱運(yùn)輸已在美國(guó)、加拿大、墨西哥、澳大利亞等國(guó)家得到廣泛應(yīng)用。美國(guó)鐵路在開行雙層集裝箱運(yùn)輸后,運(yùn)輸成本降低了25%~40%。據(jù)有關(guān)研究表明,我國(guó)鐵路發(fā)展雙層集裝箱運(yùn)輸具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。在運(yùn)輸能力和運(yùn)輸收入方面,雙層較單層每列可提高運(yùn)輸能力40%,相應(yīng)可增加運(yùn)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(kuò)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(yùn)輸,并節(jié)省運(yùn)營(yíng)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(yùn)營(yíng)成本
12%~3%;新建線路考慮雙層集裝箱運(yùn)輸方案,限界擴(kuò)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(jì)院在蘭新線蘭州至武威增建二線設(shè)計(jì)驗(yàn)證,按照兩個(gè)四十英尺超高箱運(yùn)輸方案,限界擴(kuò)大引起的工程投資約占總投資的2.5%。因此,對(duì)規(guī)劃為雙層集裝箱運(yùn)輸網(wǎng)中的線路,應(yīng)按照開行雙層集裝箱運(yùn)輸列車的限界要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。
● 《200km/h客貨共線鐵路雙層集裝箱運(yùn)輸建筑限界(暫行)》(鐵科技函〔2004〕157號(hào))發(fā)布的雙層集裝箱運(yùn)輸列車的限界如下圖。
雙層集裝箱運(yùn)輸列車的限界圖
【條文】
1.0.10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(bǔ)充規(guī)定的要求。
【說明】
● 考慮到鋪設(shè)無碴軌道的鐵路橋梁有特別的要求,《無碴軌道鐵路客運(yùn)專線設(shè)計(jì)指南》即將出臺(tái),時(shí)速120 km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(yàn)基 礎(chǔ)上,隨著120km/h貨車大量地上路運(yùn)行,貨車對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的作用得到進(jìn)一步認(rèn)識(shí),相關(guān)部門擬將對(duì)開行120km/h貨車作出補(bǔ)充規(guī)定。故此,本規(guī)范規(guī)定,鋪設(shè)無碴軌道或開行120 km/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(bǔ)充規(guī)定的要求。
第三章 橋涵布置
一、新增了Ⅰ級(jí)鐵路與道路交叉應(yīng)采用立體交叉的規(guī)定;
二、新增了設(shè)置限高標(biāo)志、限界防護(hù)架及橋上安全防護(hù)設(shè)施的規(guī)定,取消了框架式地道橋凈寬標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)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(shí),可不設(shè)避車臺(tái)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(tái)后路橋過渡段設(shè)計(jì)的規(guī)定;
【條文】
3.1.2 Ⅰ級(jí)鐵路與道路交叉應(yīng)采用立體交叉 ,同時(shí)也要滿足《鐵路線路設(shè)計(jì)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(shè)“以人為本”的基本思想!惰F路線路設(shè)計(jì)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(jí)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(jí)鐵路與其他道路交叉。
2 鐵路與二級(jí)公路交叉。
3 鐵路路段旅客列車設(shè)計(jì)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(yùn)營(yíng)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(shè)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(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)車輛數(shù)的折合系數(shù)應(yīng)采用下表規(guī)定的數(shù)值。
道路車輛、行人折合成標(biāo)準(zhǔn)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(jī))
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(shè)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(yīng)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(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,并設(shè)置限高標(biāo)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(jì)規(guī)范現(xiàn)行的有關(guān)規(guī)定。當(dāng)通過機(jī)動(dòng)車輛且橋下凈空不滿足5米時(shí),應(yīng)有充分技術(shù)經(jīng)濟(jì)依據(jù),并設(shè)置限界防護(hù)架。鐵路與道路立交橋上尚應(yīng)按有關(guān)規(guī)定設(shè)置安全防護(hù)設(shè)施。當(dāng)選擇為梁式橋時(shí),其橋梁跨度應(yīng)按表
3.2.7選用;當(dāng)選擇為框架式地道橋時(shí),其橋下凈寬應(yīng)結(jié)合公路機(jī)動(dòng)車道和非機(jī)動(dòng)車道及人行道的布置,確定合理的凈寬,其凈空高度應(yīng)符合交通部現(xiàn)行《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定。必要時(shí)尚應(yīng)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(shí),可兼作立交橋使用。
【說明】
● 《鐵路線路設(shè)計(jì)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(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路建筑限界》GB146.2的規(guī)定;有雙層集裝箱運(yùn)輸需求的鐵路,應(yīng)滿足雙層集裝箱運(yùn)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(guó)家現(xiàn)行的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)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(jī)通道 5.0 4.5 機(jī)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(jī)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(shè)計(jì)。
● 道路在鐵路下面通過的立交橋設(shè)置限高標(biāo)志、限界防護(hù)架,鐵路與道路立交橋上設(shè)置安全防護(hù)設(shè)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(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(shí)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(biāo)準(zhǔn),通過認(rèn)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(biāo)準(zhǔn)表。該表橋下凈寬結(jié)合公路機(jī)動(dòng)車道和非機(jī)動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)有關(guān)要求,可供設(shè)計(jì)中參考。
其凈空高度除應(yīng)符合交通部現(xiàn)行《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定外,同時(shí)還應(yīng)考慮施工誤 差及公路路面厚度對(duì)凈高的影響,必要時(shí)尚應(yīng)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(yīng)根據(jù)制造水平和材料供應(yīng)情況選用,可采用混凝土、鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)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(duì)線路結(jié)構(gòu)的影響相對(duì)較小,運(yùn)營(yíng)期間養(yǎng)護(hù)工作量少等,而且造價(jià)也較為經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)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(fù)通車的橋梁可考慮采用鋼梁。橋涵結(jié)構(gòu)的建筑材料應(yīng)根據(jù)制造水平和材料供應(yīng)情況和結(jié)合工點(diǎn)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(jí)鐵路道碴橋面的道碴槽擋碴墻內(nèi)側(cè)距線路中心不應(yīng)小于2.2m,軌下枕底道碴厚度不應(yīng)小于0.30m;新建Ⅱ級(jí)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(yīng)小于0.25m。橋上應(yīng)鋪設(shè)碎石道碴,道碴橋面枕底應(yīng)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(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(jī)械的橋梁養(yǎng)護(hù)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(jì)梁圖的軌底到梁頂高度已由原設(shè)計(jì)梁圖的50cm改為60cm,以減少提速列車對(duì)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(yīng)加寬,同時(shí)也可改善橋面養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)條件。
為方便抽換枕木,道碴橋面枕底應(yīng)高出擋碴墻頂應(yīng)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(yīng)有足夠的彈性,一般是比照石質(zhì)路堤的道床來考慮。考慮行車和大型機(jī)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(yīng)鋪設(shè)護(hù)軌:
1特大橋及大中橋;
2橋長(zhǎng)等于和大于10m的小橋,當(dāng)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(shí);
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(yīng)鋪設(shè)護(hù)軌。三線及以上的橋,當(dāng)各線的橋面分別設(shè)于分離式的橋跨結(jié)構(gòu)上時(shí),各線均應(yīng)鋪設(shè)護(hù)軌;當(dāng)各線鋪于同一橋跨結(jié)構(gòu)(如整體剛架橋)上時(shí),可僅對(duì)兩外側(cè)線鋪設(shè)護(hù)軌。橋上護(hù)軌宜采用不小于43kg/m的鋼軌。
護(hù)軌頂面不應(yīng)高出基本軌頂面5mm,也不應(yīng)低于基本軌頂面25mm。
不采用機(jī)械化養(yǎng)護(hù)的橋梁,其護(hù)軌與基本軌頭部間凈距應(yīng)為200mm,當(dāng)采用60kg/m基本軌時(shí),其凈距應(yīng)為220mm。采用機(jī)械化養(yǎng)護(hù)的橋梁,其護(hù)軌與基本軌頭部間凈距應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。
護(hù)軌伸出橋臺(tái)擋碴前墻以外的直軌部分長(zhǎng)度不應(yīng)小于5m,當(dāng)直線上橋長(zhǎng)大于50m及曲線上橋長(zhǎng)大于30m時(shí)應(yīng)為10m,然后彎曲交會(huì)于鐵路中心,并將軌端切成斜面聯(lián)結(jié)。彎軌部分的長(zhǎng)度不應(yīng)少于5m,軌端超出臺(tái)尾的長(zhǎng)度不應(yīng)少于2m。自動(dòng)閉塞區(qū)間在護(hù)軌交會(huì)處應(yīng)安裝絕緣襯墊。
【說明】
● 橋上護(hù)軌設(shè)于基本軌內(nèi)側(cè),其作用為當(dāng)機(jī)車車輛在橋頭或橋上脫軌時(shí),能將脫軌車輪限制于護(hù)軌與基本軌之間的輪緣槽內(nèi),以免機(jī)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(dāng)脫軌時(shí)為能使脫軌輪落入,并酌留活動(dòng)量,以使車輪能沿槽滾出橋梁!99橋規(guī)》規(guī)定護(hù)軌與基本軌的鋼軌頭內(nèi)側(cè)間距定為200mm,當(dāng)采用60kg/m的基本軌時(shí),該凈距應(yīng)為220mm。隨著列車的提速,對(duì)線路狀態(tài)的要求更嚴(yán)格,必須采用大型養(yǎng)路機(jī)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(jī)械作業(yè)要求,《99橋規(guī)》中提到的護(hù)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(shí)必須把護(hù)輪軌拆除,待到作業(yè)后再裝好。在拆除安裝之過程對(duì)行車安全不利,同時(shí)給工務(wù)部門帶來繁重的重復(fù)勞動(dòng)。護(hù)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(guó)既有
線橋上軌枕設(shè)計(jì)圖采用護(hù)軌與基本軌頭部間凈距為應(yīng)大于385mm,但不得超過440mm;我國(guó)工務(wù)專家認(rèn)為,根據(jù)目前進(jìn)口的大型養(yǎng)路機(jī)械鎬頭寬度的要求,護(hù)軌與基本軌頭部間凈距應(yīng)不得超過440mm(08-32機(jī)型)和510mm(09-32機(jī)型)。鐵道部科技司對(duì)于護(hù)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(wù)部門的意見,對(duì)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(jìn)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(duì)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。
【條文】
3.4.3臺(tái)后路橋結(jié)合部(含過渡段)的設(shè)計(jì)及填料和壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置應(yīng)符合《鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定,保證該區(qū)段的線路穩(wěn)定。
【說明】
● 臺(tái)后路橋過渡段設(shè)計(jì)在《鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》中已有規(guī)定,本條對(duì)《99橋規(guī)》相應(yīng)內(nèi)容進(jìn)行了修改。
由于橋臺(tái)與路堤的動(dòng)靜剛度相差懸殊,列車通過時(shí),橋臺(tái)與路堤之間就會(huì)出現(xiàn)變位差,雖然其數(shù)值很小,但因車速很高,會(huì)對(duì)軌道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的沖擊,同時(shí)反過來軌道結(jié)構(gòu)對(duì)列車也會(huì)產(chǎn)生沖擊,從而降低列車運(yùn)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(tái)后的一定距離之內(nèi)設(shè)置過渡段,以減小沖擊。臺(tái)后路橋過渡段的設(shè)計(jì)及填料和壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置應(yīng)采用《鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定。臺(tái)尾過渡段設(shè)計(jì)示意圖如下: 3.50 3.50 3.50 3.50
臺(tái)尾過渡段設(shè)計(jì)示意圖
【條文】
3.4.5大中橋宜設(shè)在直線上?缍却笥40m或橋長(zhǎng)大于100m的明橋面橋,宜設(shè)在半徑大于1000m的曲線上。
橋上應(yīng)避免采用反向曲線。
【說明】
● 同一座橋梁如設(shè)在反向曲線上,列車過橋時(shí),由一曲線進(jìn)入另一曲線,擺動(dòng)劇烈,運(yùn)行不夠安全,對(duì)橋梁受力也不利。同時(shí)由于線路養(yǎng)護(hù)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(duì)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(shí),應(yīng)采用道碴橋面,還宜設(shè)計(jì)較長(zhǎng)的夾直線,其夾直線長(zhǎng)度宜大于運(yùn)行列車長(zhǎng)度,亦可參考該線的到發(fā)線長(zhǎng)度取值。否則在進(jìn)行車橋動(dòng)力分析后,決定是否限速通過。
● 《鐵路線路設(shè)計(jì)規(guī)范》也有對(duì)夾直線最小長(zhǎng)度的規(guī)定,但和《橋規(guī)》對(duì)于夾直線最小長(zhǎng)度的規(guī)定出發(fā)點(diǎn)不完全一樣,《線規(guī)》有以下幾個(gè)要求:
1養(yǎng)護(hù)要求
為正確保持直線方向,夾直線長(zhǎng)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(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度的鋼軌,故夾直線長(zhǎng)度不宜短于50~75m,困難時(shí)不短于25m。
2行車平穩(wěn)要求
(1)為減少車輛搖擺,使列車運(yùn)行平穩(wěn),夾直線長(zhǎng)度不宜短于2~3輛客車長(zhǎng)度,22、25型客車長(zhǎng)度分別為24、25.5m,夾直線長(zhǎng)度應(yīng)為48~76.5m。
(2)車輛通過夾直線兩端緩和曲線時(shí),為避免車輛后軸在緩和曲線終點(diǎn)(指緩圓點(diǎn)或緩直點(diǎn))產(chǎn)生的振動(dòng),與車輛前軸在另一緩和曲線起點(diǎn)(指圓緩點(diǎn)或直緩點(diǎn))產(chǎn)生的振動(dòng)相疊加,圓曲線或夾直線長(zhǎng)度Lj應(yīng)滿足:
圓曲線或夾直線最小長(zhǎng)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(shè)計(jì)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(zhǎng)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(jì)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(shè)計(jì)應(yīng)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(jìn)行計(jì)算。
表4.1.1 橋 涵 荷 載 荷載分類
恒
載 荷載名稱 結(jié)構(gòu)構(gòu)件及附屬設(shè)備自重 預(yù)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(chǔ)變位的影響
列車豎向靜活載
公路活載(需要時(shí)考慮)
列車豎向動(dòng)力作用
長(zhǎng)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(dòng)力或牽引力
風(fēng)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(shí)荷載
地震力
長(zhǎng)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(zhǎng)鋼軌縱向力是一項(xiàng)重要的力,但由于產(chǎn)生該力的機(jī)理比較復(fù)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(zhǎng)鋼軌縱向水平力(伸縮力和撓曲力)、長(zhǎng)鋼軌斷軌力,是參考《京滬高速鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定(上冊(cè))》(以下簡(jiǎn)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(duì)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(duì)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(shí)該兩種力也反作用于梁,并傳遞到支座和墩臺(tái)上。伸縮力和撓曲力都是主力,但二者在同一軌道上不會(huì)同時(shí)產(chǎn)生。關(guān)于長(zhǎng)鋼軌縱向力及其與制動(dòng)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(jiǎn)支梁或一聯(lián)連續(xù)梁長(zhǎng)范圍內(nèi)的線路縱向阻力之和計(jì)算.最大斷軌力不超過最大溫度拉力值。在正常運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)條件下,發(fā)生斷軌的機(jī)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(jì)算一軌的斷軌力,而且將其作為特殊荷載,稱為長(zhǎng)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(yùn)動(dòng)為主要原因。《99橋規(guī)》認(rèn)為當(dāng)風(fēng)力或離心力較大時(shí),風(fēng)力和離心力將會(huì)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(shí)組合,也就是說搖擺力值不與最大離心力值、風(fēng)力值同時(shí)計(jì)算。但是鐵道科學(xué)研究院的試驗(yàn)中提出,列車橫向搖擺力與離心力是同時(shí)存在的。在德國(guó)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(shí).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。
● 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(shí),應(yīng)考慮列車豎向靜活載產(chǎn)生的離心力。
1離心力應(yīng)按下列公式計(jì)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(shè)計(jì)速度(km/h);
f ——豎向活載折減系數(shù),按式(4.3.6—2)計(jì)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(zhǎng)度(m);當(dāng)L≤2.88m或V≤120km/h時(shí),f值取1.0,當(dāng)計(jì)
算f值大于1.0時(shí)取1.0。
當(dāng)L>150m時(shí),取L=150m計(jì)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(dāng)設(shè)計(jì)速度大于120km/h時(shí),離心力和豎向活載組合時(shí)應(yīng)考慮以下三種情況:
①不折減的“中—活載”和按120km/h速度計(jì)算的離心力(f =1.0);
②折減的“中—活載”(f×N,f×q)和按設(shè)計(jì)速度計(jì)算的離心力(f ﹤1.0);
③曲線橋梁還應(yīng)考慮沒有離心力時(shí)列車活載作用的情況。
【說明】
● 本次橋規(guī)修訂的離心力計(jì)算公式表達(dá)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(diǎn)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(guó)DS804規(guī)范解釋為∶“為使這些公式能用于計(jì)算UIC71荷載圖式的離心力,該荷載必須乘以一個(gè)折減系數(shù)f,這是因?yàn)檐囕v高速行駛時(shí),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(guó)目前運(yùn)行時(shí)速達(dá)160km/h的旅客列車,離心力最大最集中的位置為機(jī)車,而適應(yīng)這種條件的機(jī)車可能為SS8或更先進(jìn)的電力機(jī)車或內(nèi)燃機(jī)車,其軸重都會(huì)比普通機(jī)車輕。當(dāng)旅客列車為SS8+雙層客車時(shí),其荷載強(qiáng)度大約只占中—活載的50%。
因此可以認(rèn)為:當(dāng)行車速度>120km/h的離心力的折減,其折減實(shí)質(zhì)上是列車活載圖式中豎直荷載的折減。
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(shí),即按直線行車的列車活載作用情況進(jìn)行檢算。
【條文】
4.3.8橫向搖擺力應(yīng)取100kN,作為一個(gè)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(jì)算任一線上的橫向搖擺力。
空車時(shí)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(jì)算和試驗(yàn)研究得出,列車的橫向搖擺力對(duì)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(dá)到最大,也就是4個(gè)輪軸的橫向集中力各達(dá)到25kN,因此德國(guó)DS804規(guī)范中的橫向搖擺力按4×25kN=100kN計(jì)算。這是一個(gè)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(duì)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(zhǎng)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(huì)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(diǎn)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(duì)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(shè)無縫線路橋梁,橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)考慮無縫線路長(zhǎng)鋼軌縱向力作用。檢算墩臺(tái)時(shí)伸縮力、撓曲力、斷軌力作用點(diǎn)為墩臺(tái)支座鉸中心,檢算支座時(shí)伸縮力、撓曲力、斷軌力作用點(diǎn)為墩臺(tái)支座頂中心,臺(tái)頂斷軌力作用點(diǎn)為臺(tái)頂。斷軌力可在全聯(lián)范圍內(nèi)的墩臺(tái)上分配。
【說明】
● 作用于墩臺(tái)頂?shù)拈L(zhǎng)鋼軌縱向水平力(伸縮力或撓曲力)和長(zhǎng)鋼軌的斷軌力,都應(yīng)該按梁軌共同作用進(jìn)行計(jì)算。梁軌共同作用計(jì)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(jì)算模型,對(duì)此,國(guó)內(nèi)外都進(jìn)行過大量的實(shí)驗(yàn)研究。由于各國(guó)的具體情況不同,在軌道位移阻力的取值,梁軌相互作用計(jì)算方法以及橋上鋼軌附加應(yīng)力的組臺(tái)方式和限值都有所不同。德國(guó)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(jì)算簡(jiǎn)單;我國(guó)以前一直采用的鋼軌變形微分方程法,適臺(tái)于剛性墩臺(tái)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(tái)頂縱向水平剛度較低時(shí),會(huì)出現(xiàn)一定的誤差。
按梁軌共同作用進(jìn)行計(jì)算的無縫線路長(zhǎng)鋼軌縱向水平力和長(zhǎng)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(jì)算完成的,而墩臺(tái)頂縱向水平力作用點(diǎn)是參照《無縫線路暫規(guī)》的規(guī)定確定的。
【條文】
4.3.11 當(dāng)考慮列車脫軌荷載時(shí),列車脫軌荷載可不計(jì)動(dòng)力系數(shù)。對(duì)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(jì)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(jì)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(zhǎng)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(jì)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(zhǎng)度20m,其值為80kN/m。
圖4.3.11—2 列車脫軌荷載2
【說明】
● 我國(guó)對(duì)脫軌荷載的研究不多,目前是按照國(guó)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(shí)際運(yùn)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(yán)重破壞,鋼筋應(yīng)力應(yīng)在屈服點(diǎn)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。
【條文】
4.4.7墩柱有可能受到汽車撞擊時(shí),應(yīng)設(shè)置堅(jiān)固的防護(hù)工程。當(dāng)無法設(shè)置防護(hù)工程時(shí),必須考慮汽車對(duì)墩柱的撞擊力。撞擊力順行車方向應(yīng)采用1000kN,橫行車方向應(yīng)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(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(shí),應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況,設(shè)置堅(jiān)固可靠的防護(hù)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(hù)工程時(shí),必須考慮汽車對(duì)橋墩的撞擊力。此力屬特殊荷載,不與其他附加荷載同時(shí)考慮.只與主力相組合。
汽車撞擊力的大小和作力點(diǎn),是參考德國(guó)《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(shè)計(jì)的一般規(guī)定
一、修改了簡(jiǎn)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(tái)基礎(chǔ)的工后沉降量限值的規(guī)定;
四、修改了墩臺(tái)頂橫向計(jì)算彈性水平位移限值及組合的規(guī)定;
五、增加了鋪設(shè)焊接長(zhǎng)鋼軌的橋梁下部結(jié)構(gòu)的規(guī)定;
六、增加了當(dāng)橋梁采用橡膠支座時(shí),應(yīng)對(duì)梁體設(shè)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(hù)、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(jiǎn)支鋼桁梁 連續(xù)鋼桁梁
簡(jiǎn)支鋼板梁
簡(jiǎn)支鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土梁
邊跨
連續(xù)鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土梁
中跨
【說明】
● 考慮到提速后簡(jiǎn)支鋼板梁發(fā)生的問題最多,豎向撓度容許值L/800應(yīng)該有所提高,本次橋規(guī)修訂改為L(zhǎng)/900。 【條文】
5.1.3梁體的橫向剛度應(yīng)按梁體的橫向自振頻率和梁體的水平撓度進(jìn)行控制。
1不同結(jié)構(gòu)類型橋梁的橫向自振頻率f應(yīng)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(yù)應(yīng)力混凝土梁 24~40 >55/L
2在列車搖擺力、離心力和風(fēng)力的作用下,梁體的水平撓度應(yīng)小于或等于梁體計(jì)算跨度的1/4000。對(duì)溫度變形敏感的結(jié)構(gòu),尚應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況考慮溫度作用的影響。 【說明】
本條文參考鐵三院、同濟(jì)大學(xué)、鐵專院和大橋設(shè)計(jì)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(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。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(gè)限速程度的建議,《橋檢規(guī)》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(shí)的參考值,行車速度最終還必須通過實(shí)測(cè)橫向振幅值確定。 由于《設(shè)規(guī)》目前橫向振幅的準(zhǔn)確計(jì)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(yùn)行安全性,因此對(duì)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(jì)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(chǎng)實(shí)測(cè)橫向自振頻率f與實(shí)測(cè)最大橫向振幅值A(chǔ)max進(jìn)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(yù)應(yīng)力混凝土梁f L~Amax/L關(guān)系
從以上圖中可以看出現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)不同結(jié)構(gòu)類型鐵路橋梁橫向自振頻率f與實(shí)測(cè)最大橫向振幅值A(chǔ)max相關(guān)性較好,同時(shí)橫向自振頻率實(shí)測(cè)值與理論計(jì)算比較接近,在設(shè)計(jì)中采用的橫向自振頻率理論計(jì)算值能夠較好地反映列車運(yùn)行的狀態(tài)。 ● 第二款關(guān)于梁體的水平撓度限值:
對(duì)梁體橫向變形進(jìn)行控制明確規(guī)定的有1995年歐盟試行標(biāo)準(zhǔn)及1976年的UIC標(biāo)準(zhǔn)。 歐盟試行標(biāo)準(zhǔn)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)120
向水平撓度形成的曲線半徑控制標(biāo)準(zhǔn)推算出的橫向撓度限值為:≤L/4000;
UIC標(biāo)準(zhǔn)直接用梁體橫向水平撓度控制,限值為L(zhǎng)/4000。梁體的橫向變形的檢算荷載為:考慮動(dòng)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(rèn)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(zhǎng)/4000。
我國(guó)《時(shí)速200公里新建鐵路線橋隧站設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)梁體的橫向變形的檢算荷載為:考慮動(dòng)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。故此本規(guī)范規(guī)定對(duì)溫度變形敏感的結(jié)構(gòu),尚應(yīng)根據(jù)實(shí)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(jiǎn)支和連續(xù)桁梁邊跨不應(yīng)小于1/20;連續(xù)桁梁除邊跨外其余各跨不應(yīng)小于1/25。簡(jiǎn)支板梁其寬跨比不應(yīng)小于1/15,橫向?qū)挾炔粦?yīng)小于2.2m。
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(jiǎn)支板梁其橫向?qū)挾扔刹粦?yīng)小于2.0m改為不應(yīng)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(biāo)準(zhǔn),由于其動(dòng)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(tái)類型應(yīng)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(jì)等因素綜合選定。通?刹捎脤(shí)體墩臺(tái)及厚壁空心墩,不得采用柔性墩、耳墻式橋臺(tái)和輕型結(jié)構(gòu)。并應(yīng)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(shí),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(tái)類型。 【說明】
● 柔性墩等輕型橋墩臺(tái),由于剛度較差,對(duì)提速不利,不得采用;耳墻式橋臺(tái)病害較多也不得采用。 【條文】
5.3.3 墩臺(tái)基礎(chǔ)變位及剛度限值的規(guī)定:
1墩臺(tái)基礎(chǔ)的沉降應(yīng)按恒載計(jì)算。對(duì)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(tái)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(tái)均勻沉降量之差不得超過20mm。
對(duì)于外靜不定結(jié)構(gòu),其相鄰墩臺(tái)均勻沉降量之差的容許值,應(yīng)根據(jù)沉降對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的附
加應(yīng)力的影響而定。
2墩臺(tái)的縱向及橫向水平剛度應(yīng)滿足列車行車安全性和旅客乘車舒適度的要求,并對(duì)最不利荷載作用下墩臺(tái)頂?shù)臋M向及縱向計(jì)算彈性水平位移進(jìn)行控制。
①由墩臺(tái)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(dāng)橋跨小于40m時(shí),不得超過1.5‰;當(dāng)橋跨等于或大于40m時(shí),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(fēng)荷載或0.4倍的風(fēng)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(chǔ)彈性變形引起的墩頂水平位移。
橋墩橫向水平位移限值,當(dāng)橋梁跨度小于20m時(shí),采用橋梁跨度20m的橋墩橫向水平位移限值。
②墩臺(tái)頂帽面順橋方向的彈性水平位移應(yīng)符合下列規(guī)定:
Δ≤5L
式中L——橋梁跨度(m),當(dāng)L<24m時(shí),L按24m計(jì)算;當(dāng)為不等跨時(shí),L采用相鄰中較小跨
的跨度;
Δ——墩臺(tái)頂帽面處的水平位移(mm),包括由于墩臺(tái)身和基礎(chǔ)的彈性變形,以及基底土彈性變形的影響。
計(jì)算混凝土、石砌及鋼筋混凝土墩臺(tái)水平變位時(shí),截面慣性矩I按全截面考慮,混凝土和石砌墩臺(tái)的抗彎剛度取為E0I,鋼筋混凝土墩臺(tái)的抗彎剛度取為0.8E0I,E0為墩臺(tái)身的受壓彈性模量。
3鋪設(shè)焊接長(zhǎng)鋼軌的橋梁下部結(jié)構(gòu)的縱向水平線剛度應(yīng)滿足新建鐵路鋪設(shè)無縫線路的要求。 【說明】
● 關(guān)于墩臺(tái)基礎(chǔ)的沉降限值:
在列車活載作用下,墩臺(tái)、基礎(chǔ)及地基的變形、變位共同引起橋上軌道的變位。對(duì)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(shí)考慮臺(tái)后過渡段的沉降要求,建議有碴橋面墩臺(tái)均勻總沉降量限定值取70~80mm。相鄰墩臺(tái)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(tái)均勻沉降量的一半,建議取35~40mm。對(duì)于外靜不定結(jié)構(gòu),仍按《99橋規(guī)》規(guī)定,其相鄰墩臺(tái)均勻沉降量之差的容許值,根據(jù)沉降時(shí)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(yán)格,故此明橋面墩臺(tái)均勻總沉降量及相鄰墩臺(tái)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(jì)竣工后的沉降。由于活載作用下的沉降變形是瞬時(shí)的、彈性的,一般可以恢復(fù),所以墩臺(tái)的沉降僅按恒載計(jì)算。 ● 關(guān)于橋墩臺(tái)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(duì)于160km/h客車及120km/h貨車的客貨共線鐵路設(shè)計(jì)橋墩橫向水平位移限值如何取值應(yīng)該認(rèn)真研究決定,現(xiàn)將按照國(guó)內(nèi)外規(guī)范公式對(duì)比計(jì)算結(jié)果列于說明表5.3.3-1。
說明表5.3.3-1橋梁墩臺(tái)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(duì)應(yīng)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(duì)應(yīng)于時(shí)速其限值是列車活載作用下軌道面的折角,對(duì)應(yīng)于時(shí)速160km/h水平折角限制為3.5~4‰,其相應(yīng)得墩頂位移值均遠(yuǎn)大于我國(guó)《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(chǔ)),其在小于等于32m跨度內(nèi)對(duì)橫向水平位移要求最為嚴(yán)格,40m跨度時(shí)和德國(guó)規(guī)范以及我國(guó)的4L和3L的均值相接近,當(dāng)大于等于56m跨度時(shí)歐盟規(guī)范橫向水平位移要求均大于德國(guó)規(guī)范以及我國(guó)的5L和4L的限值標(biāo)準(zhǔn)。
德國(guó)規(guī)范對(duì)于時(shí)速160km/h及以下,無具體要求。對(duì)于大于時(shí)速160km/h水平折角限制為1‰。在32m以下時(shí)基本相當(dāng)3L;在40~56m,基本相當(dāng)4L,80~96m基本相當(dāng)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(fēng)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(dòng)等各種荷載組合情況。
我國(guó)規(guī)范的規(guī)定是參照蘇聯(lián)規(guī)范制定而來的,我國(guó)現(xiàn)行《99橋規(guī)》的限值(對(duì)應(yīng)于140km/h)相當(dāng)于水平折角在l‰-2.04‰,和國(guó)外規(guī)范限值水平是一致的。為了和國(guó)際接軌采用水平折角的表達(dá)形式,對(duì)常用的中小跨度鐵路橋梁橋墩橫向水平位移限制更嚴(yán)格些,本條文把《99橋規(guī)》的5L限值標(biāo)準(zhǔn)改為墩臺(tái)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(biāo)準(zhǔn)是合理的。考慮到橋跨等于或大于40m時(shí),從說明表5.3.3-1橋梁墩臺(tái)橫向水平位移值大于《99橋規(guī)》限值,故此時(shí)應(yīng)采用水平折角不得超過1.0‰限值。
● 《99橋規(guī)》對(duì)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(jì)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(jì)算研究》成果為橋規(guī)修訂提供了依據(jù)。
我國(guó)以往關(guān)于橋墩橫向位移的計(jì)算,對(duì)于實(shí)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(jì)70年代進(jìn)行了大量的理論和試驗(yàn)研究,認(rèn)為“空心墩產(chǎn)生最大溫度日照位移的同時(shí),不可能出現(xiàn)很大的風(fēng)力,因此對(duì)與日照位移組合的荷載位移計(jì)算中,風(fēng)力可適當(dāng)折減。另一方面,由于日照位移是屬于同向靜力位移,這時(shí)與荷載位移疊加的位移計(jì)算值亦應(yīng)折半!
本次規(guī)范修訂計(jì)算橋墩橫向位移時(shí)考慮了日照溫差的影響。規(guī)范修訂同時(shí)將橫向搖擺
力列入主力,因此在計(jì)算墩頂橫向位移時(shí),也應(yīng)將離心力和橫向搖擺力組合。
根據(jù)國(guó)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(jì)算方法如下:
實(shí)體墩的溫度場(chǎng)可分為以下兩種情況∶
① 在有該地區(qū)混凝土實(shí)體墩日照溫度場(chǎng)的條件下,可以按實(shí)際的非線性溫度場(chǎng)分布,
采用下式進(jìn)行墩頂橫向位移?s的計(jì)算。 當(dāng)采用一致墩身截面時(shí):
3αT0H2
?s=
aD2
??2???aD
?++1(e1)2???aD? (5.1)
????
當(dāng)墩身截面隨高度而變化時(shí):
?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(chǎng)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(jì)算分節(jié)數(shù);
zi—第i節(jié)節(jié)中心至墩頂距離,m; ?zi—計(jì)算分節(jié)節(jié)長(zhǎng),m。
② 在缺乏溫度場(chǎng)資料的情況下,按5℃線性溫差分布,采用式下式進(jìn)行墩頂橫向位移
?s的計(jì)算。
當(dāng)采用一致墩身截面時(shí):
?s=
α?T2
H (5.3) 2D
當(dāng)墩身截面隨高度而變時(shí):
?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(jì)算; Di—第i節(jié)墩身橫橋向?qū)挾,m;
n —計(jì)算分節(jié)數(shù);
zi—第i節(jié)節(jié)中心至墩頂距離,m; ?zi—計(jì)算分節(jié)節(jié)長(zhǎng),m。
對(duì)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(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè) 橋梁墩臺(tái)》第六章第6.3.4節(jié)進(jìn)行計(jì)算。
● 關(guān)于墩臺(tái)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(tái)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(shè)焊接長(zhǎng)鋼軌的橋梁下部結(jié)構(gòu)的縱向水平剛度限值:
鋪設(shè)焊接長(zhǎng)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(qiáng)度和穩(wěn)定性;二是在制動(dòng)力作用下梁軌相對(duì)位移的大小。橋上鋼軌除承受長(zhǎng)鋼軌鎖定時(shí)的溫度應(yīng)力和列車通過時(shí)的動(dòng)彎應(yīng)力外,還要承受由于列車制動(dòng)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(qiáng)度和穩(wěn)定性,經(jīng)研究,當(dāng)采用UIC60鋼軌時(shí),這個(gè)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(gè)附加應(yīng)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(dòng)力作用下梁軌之間必然產(chǎn)生相對(duì)位移,經(jīng)研究和參考國(guó)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(duì)位移應(yīng)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(qiáng)度和穩(wěn)定性,以及滿足梁軌相對(duì)位移限值的要求,必須對(duì)不同跨度的橋梁下部的剛度加以限制。
對(duì)常用跨度不同縱向水平剛度的簡(jiǎn)支梁橋梁,分析其鋼軌附加應(yīng)力和梁軌快速移動(dòng)相對(duì)位移量,得出如下結(jié)論:下部結(jié)構(gòu)達(dá)到一定的縱向水平剛度不設(shè)縱向傳力裝置就能保證鋼軌的強(qiáng)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(yīng)力控制。鋪設(shè)焊接長(zhǎng)鋼軌的混凝土簡(jiǎn)支梁,橋梁下部結(jié)構(gòu)的縱向水平線剛度應(yīng)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(zhǎng)(L1)(m)
簡(jiǎn)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(shè)鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器 不設(shè)鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器 不設(shè)鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器 不設(shè)鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器 不設(shè)鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器 不設(shè)鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器 不設(shè)鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器
注:1.單線橋梁墩臺(tái)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(yīng)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(shí),豎向活載的沖擊能量可被填方吸收,所以對(duì)涵洞可以不計(jì)列車活載的豎向動(dòng)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(yīng)大于100mm。涵洞的工后沉降量不滿足上述要求時(shí),應(yīng)進(jìn)行地基處理。 【說明】
● 該條參考《鐵路路基設(shè)計(jì)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(shí)應(yīng)進(jìn)行工后沉降分析。沉降量應(yīng)滿足以下要求∶旅客列車設(shè)計(jì)行車速度為160km/h的路段,一般地段路基的工后沉降量不應(yīng)大于200mm,沉降速率不應(yīng)大于50mm/年?紤]到涵洞病害主要由不均勻沉降所至,專家認(rèn)為應(yīng)提高標(biāo)準(zhǔn)。故此涵洞工后沉降按臺(tái)尾過渡段控制,即工后沉降量不應(yīng)大于1OOm。
涵洞工后沉降不滿足上述要求時(shí),應(yīng)進(jìn)行地基處理。
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