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高速铁路桥梁建设的结构问题分析

高速铁路桥梁建设的结构问题分析

摘要:在建设高速铁路桥梁时,构造要简单、设计要标准,方便日后养护和施工,同时,还要有好的动力性能以及较强的耐久性能,更好地满足铁路列车在设计、运营等多个方面的需求。鉴于此,笔者总结了本文。

关键词:高速铁路;桥梁建设;结构;问题

1设计高速铁路要遵循的主要原则以及要满足的要求

高速铁路的刚度要足够,整体性要强,以达到高速列车舒适、安全的需求,在设计时,注意要满足结构自振频率等数值要求;设计桥梁时,注意要满足车桥动力相关的指标,在进行检查、计算时,要参照刚度控制设计的强度;在建设高速铁路桥梁时,要保证跨区间无缝线路钢轨附加应力在规定的数值内、一定要严格限制沉降差、下部结构刚度等数值,同时还要依据桥梁相互作用,做好桥梁钢轨的纵向力分析工作,使得桥梁的设计更科学,列车运行地更平稳、更安全;在设计时,要严格遵循桥梁的耐久性,桥梁的结构要合理,桥梁主结构的使用年限按照100年的标准进行设计;桥梁结构的形状、颜色要和周边的环境相融合,在建设、使用过程中,一定要注意保护周边环境,同时,在设计时还要遵循防震降噪的原则;大力改善中小桥梁的动力性能;高速铁路桥梁务必要使用无碴轨道,方便日后检修、养护等工作的开展,降低这一工作的工作量。

2桥跨布置要遵循的基本原则、要满足的要求

原则上讲,一座桥梁是按同一个梁跨布置,除非受到控制点的制约,梁跨的标准以32m、24m为主;如果桥梁的长度特别长,不得不使用两种标准跨度时,同一梁跨要集中布置在一起。桥梁需要跨河时,桥孔直径要统一,河堤、边坡等位置不适合建设桥墩,如果确实有建设的必要,尽量选择建在背水坡。桥梁需要斜跨河流时,要用大跨度,控制工点以外的孔跨,要调整一致,布置时尽量不要错线。桥梁需要跨公路(这里特指高速公路)、铁路时,如果施工条件不允许,可以用结合梁,跨国道、省道或是一般的道路,且与这些公路交角较小的时候,并且公路两边还有很大的边沟,一般的跨度达不到立交的标准,这时可以考虑钢构连续梁。对于一些特殊的工点,要结合该工点的实情,提升施工措施的可行性,选择性价比高的桥梁建设方案。确定相邻两个桥涵的间隔时,要充分考虑到高速行驶列车的平稳性、桥梁建设工艺标准、性价比等各个方面,然后选择合适的建设方案。两座桥梁台尾间距要≥150米,两个桥涵的间距或是桥台尾和桥涵之间的距离也要≥30米。

3梁型、内在结构的选用

在选择梁型时,首先要达到静力、动力分析等各个标准,然后再充分结合桥梁建设地的环境、土质、工期、成本等因素综合考虑。桥梁跨度≤24米时,选用框构、斜交刚构连续梁;桥梁跨度≥32米时,桥梁的跨度要足够大,以免降低泄洪效率,建议使用双线简支箱梁;假设桥梁的控制点数量较多时、梁跨形式较为复杂亦或是建设所在地的土质不达标时,多使用简支梁;当桥梁属于特大型,或是全桥孔跨单一而土质较为理想时,沉降控制易操作时,选择中小跨度连续箱梁。当桥梁横跨大河流、高速公路、较宽的城市道路时,主桥结构要求非常严格,经常使用的有大跨连续箱梁等等。

4桥墩的选择

高速铁路选用的桥墩有很多种,例如矩形双柱墩、矩形实体墩。选择桥墩形式时,一是,要确保桥墩在刚度、稳定性能、自振性能等方面达到标准;二是,选择桥墩形式时,要综合考虑桥梁建设所在地的土质、环境、地形、桥高等实情,还要遵循高性价比的原则,既漂亮又实惠,例如:当跨河或是跨铁路的桥梁与二者的交角不大时,且处于有水地段时,选择双线圆端形桥墩;桥墩的高度大于18米时,先是要考虑使用空心墩。

5桥梁基础

首先,明挖基础要选择在较好的持力层上进行。当土层的沉降系数较小时,才能够使用明挖基础,基坑的深度不能过大,在施工过程中,做好防水、排水工作,以免强水流延误过程交期和质量。其次,深基础要选择性价比较高的挖孔桩、沉井等形式。第三,确定基础的埋置深度时,要综合考虑土壤的性质、地形等各个因素。第四,当土壤中有软土层时或是地震液化层时,要选用桩基等深基础,而且要保证这一基础深入稳定土层中一到两米,桩身钢筋也要深入到软土层或是液化层下面。

6控制沉降

计算桥墩台基础的沉降值时,要按照恒载状态计算,就外静定结构而言,有碴桥面桥梁的沉降值要≤3厘米,两个相邻的墩台,二者的沉降差要≤1.5厘米;无碴桥面桥梁的沉降值≤2厘米,两个相邻的墩台,二者的沉降差要≤0.5厘米。就超静定结构而言,在确定两个相邻墩台沉降差时,要根据沉降产生的附加应力。

7选择支座形式

常用的桥梁支座有两种:TGPZ和KTPZ,二者价格相差悬殊,使用的原则是:工后沉降控制设计的桥梁使用TGPZ,工后沉降不控制设计的桥梁使用KTPZ。除此之外,一般的桥梁,总长都很长,这些桥梁都使用TGPZ,在调整支座的高度时,先是要监测出基础沉降或支承垫石高程,这就要求一定要健全自动监测体系。

8桥梁建设过程中的一些意见

在设计施工图之处,做好桩基试验,为桩基计算提供试验依据,有利于合理修正桩周极限摩阻力等参数,让桩基设计最优化;客运专线的桥墩基础使用的是直径是1米或是1.25米的钻孔桩。例如京沪专线,使用的是直径1米的钻孔桩;郑西专线使用了直径1.25米的钻孔桩。在确定桩径时,要充分考虑建设地的土壤性质、桩基试验的数据等因素。

参考文献

[1]孙志星,张耀辉,许宏伟.一种高速铁路抢修钢梁的设计研究[J].筑路机械与施工机械化,2017(02).

[2]尚顺邦,陈丰兰.中国高速铁路桥梁建设的发展[J].价值工程,2013(19).

作者:苏宏强  单位:中铁十二局集团第一工程有限公司