1、客運(yùn)專線鐵路橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)造高速鐵路客運(yùn)專線上，列車對(duì)橋梁的動(dòng)力作用大，為滿足行車安全、乘坐舒適以及適應(yīng)高速鐵路線路的構(gòu)造要求，高速鐵路橋梁必須具有足夠的強(qiáng)度、更高的剛度、良好的穩(wěn)定性、更大的抗扭能力、更好的耐久性和較高的減振降噪特性，同時(shí)，還要利于檢查與維修。一、橋面布置客運(yùn)專線鐵路橋梁橋面結(jié)構(gòu)主要由人行道欄桿（聲屏障）、人行道蓋板、電纜槽、防撞墻（擋碴墻）、排水孔、防水層及保護(hù)層、軌道系統(tǒng)等組成。無碴軌道橋面與有碴軌道橋面相比結(jié)構(gòu)要稍復(fù)雜一些，下面我們以京津城際鐵路橋梁為例對(duì)橋面結(jié)構(gòu)做如下具體介紹。圖2-2-1 京津城際鐵路箱梁橋面斷面圖如圖2-2-1所示，京津城際鐵路橋面欄桿內(nèi)凈寬13.2m

2、，正線線間距5m，線路兩側(cè)設(shè)防撞墻（高1m、強(qiáng)度C40）取代護(hù)輪軌，防撞墻內(nèi)凈寬9.1m；在箱梁翼緣板兩側(cè)的遮板上安裝可拼裝式混凝土橋梁欄桿（高1.2m），穿越居民區(qū)時(shí)，安裝聲屏障（高2.15m）；橋面噴涂聚脲彈性涂料防水層（厚度2mm），防水層上無保護(hù)層，梁縫間用橡膠止水帶連接。圖2-2-2 京津城際橋面現(xiàn)狀圖圖2-2-3 翼緣板上部斷面詳圖圖2-2-4 梁端止水帶和緩沖層示意圖與既有線普通橋梁不同，為使軌道系統(tǒng)與橋梁形成兩個(gè)相互獨(dú)立的系統(tǒng)而自由伸縮移動(dòng)，橋面與軌道系統(tǒng)的混凝土底座之間增加了滑動(dòng)層；在梁端的混凝土底座與橋面間增加了彈性緩沖材料；同時(shí)為防止軌道系統(tǒng)的橫向位移和向上敲起，在橋面的

3、混凝土底座兩側(cè)增設(shè)了C、D兩種側(cè)向擋塊。在底座板和橋梁表面之間有一層滑動(dòng)層，由土工布-薄膜-土工布組成。它使底座板下的梁跨伸縮不影響鋼軌的受力，從而不受無縫線路的縱向力影響。圖2-2-5 滑動(dòng)層與梁體及軌道系統(tǒng)的關(guān)系示意圖如圖所示，橋梁結(jié)構(gòu)中，每個(gè)梁體是相互獨(dú)立的單元，而橋上則是無碴軌道的整體道床，為使梁體不受無縫線路縱向力的影響，在橋面與混凝土底座之間增設(shè)滑動(dòng)層（兩布一膜），將橋梁與軌道系統(tǒng)劃分為彼此相互獨(dú)立的系統(tǒng)而又不失為一整體，彼此相互移動(dòng)，互不影響?？瓦\(yùn)專線橋梁要保證耐久性，首先得有良好的防排水系統(tǒng)，京津城際鐵路橋梁就采用了一種新型防水層材料。用于橋面中間部位的防水層主材料噴涂聚脲彈性

4、防水涂料（簡(jiǎn)稱SPUA）。聚脲彈性涂料是一種雙組分，不含溶劑、快速固化型涂料。A組分由預(yù)聚物或半預(yù)聚物與異氰酸酯反應(yīng)制得，B組分由端氨基樹脂和端氨基擴(kuò)鏈劑組成。A組分和B組分在專用噴涂設(shè)備的噴槍內(nèi)混合噴出，快速反應(yīng)固結(jié)成灰色的彈性體膜。防水層系統(tǒng)構(gòu)造見圖8，防水層涂膜平均厚度不得小于2.0 mm，每平方米涂料用量約2.3kg左右。圖2-2-6 防水層系統(tǒng)構(gòu)造示意圖圖2-2-7 止水帶、混凝土底座板及彈性緩沖材料圖2-2-8 防撞墻、人行道板及人行道欄桿有碴軌道的橋面結(jié)構(gòu)在防撞墻外側(cè)與無碴軌道的橋面結(jié)構(gòu)類似，只是具體尺寸有所區(qū)別，有碴軌道的防撞墻又稱擋碴墻，在其擋碴墻內(nèi)側(cè)填充石碴并鋪設(shè)鋼軌，有碴

5、軌道橋面無側(cè)向擋塊及兩布一膜滑動(dòng)層，并且兩線間無排水孔。二、梁體結(jié)構(gòu)目前，我國(guó)客運(yùn)專線橋梁以32m單箱雙線預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁為主導(dǎo)梁形，利用40m、24m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁進(jìn)行輔助調(diào)跨，跨越道路時(shí)多采用連續(xù)梁形式。客運(yùn)專線鐵路橋梁梁體混凝土強(qiáng)度不低于C50，鋼筋凈保護(hù)層厚度除頂板不小于30mm，其余均不小于35mm。在每片簡(jiǎn)支箱梁底板端部設(shè)進(jìn)人孔，以方便日后支座及箱梁內(nèi)部的檢查和維修。圖2-2-9 京津城際32m簡(jiǎn)支箱梁斷面圖圖2-2-10 石太客專32m簡(jiǎn)支箱梁斷面圖三、支座橋梁支座是連接橋梁上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的重要部件，起著將上部結(jié)構(gòu)靜荷載和動(dòng)荷載集中傳遞至橋梁墩臺(tái)的作用。同時(shí)，協(xié)調(diào)上

6、部結(jié)構(gòu)因荷載、溫度變化等因素作用下產(chǎn)生的變形。支座受力性能的優(yōu)劣及其對(duì)橋梁變形的適應(yīng)性將直接關(guān)系到橋梁運(yùn)營(yíng)安全、抗震性能及其耐久性。對(duì)于高速鐵路橋梁支座，盡量做到少維修,少更換。由于長(zhǎng)鋼軌縱向力、制動(dòng)力、列車動(dòng)力作用和機(jī)車車輛橫向搖擺力等動(dòng)力影響較之普通鐵路橋梁加劇，因而對(duì)支座的減振、消振性能就提出了新的要求。為滿足減、消振性能的要求，除個(gè)別橋梁采用鋼支座外，其余均采用盆式橡膠支座，其部分支座具有調(diào)高功能。圖2-2-11 盆式橡膠支座組成盆式橡膠支座是利用被半封閉鋼制盆腔內(nèi)的彈性橡膠塊，在三向受力狀態(tài)下具有流體的性質(zhì)特點(diǎn)，來實(shí)現(xiàn)橋梁上部的轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)依靠中間鋼板上的F4板與上座板的不銹鋼板之間的

7、低摩擦系數(shù)來實(shí)現(xiàn)上部結(jié)構(gòu)的水平位移，使支座所承受的剪切不再由橡膠完全承擔(dān)，而間接作用于鋼制底盆及F4板與不銹鋼之間的滑移上。從試驗(yàn)的數(shù)據(jù)來看，橡膠處于三向約束狀態(tài)時(shí)的抗壓彈性模量為50000kg/cm2，比無側(cè)向約束的抗壓彈性模量增大近20倍，因而支座承載能力大為提高，解決了板式橡膠支座承載能力的局限，能滿足大的支承反力、大的水平位移及轉(zhuǎn)角要求?？瓦\(yùn)專線簡(jiǎn)支梁的四個(gè)支座分別為：固定、縱向活動(dòng)、橫向活動(dòng)及多向活動(dòng)。目前，我國(guó)客運(yùn)專線用的盆式橡膠支座主要有ALGATMT、KTPZ、TGPZ等類型。圖2-2-12 簡(jiǎn)支箱梁支座布置示意圖圖2-2-13 防落梁裝置KTPZ-TG調(diào)高盆式橡膠支座具有液壓

8、及機(jī)械雙重調(diào)高能力，最大調(diào)高量為70mm。TGPZ調(diào)高盆式橡膠支座為機(jī)械調(diào)高支座，最大調(diào)高量為60mm。連續(xù)梁采用ALGATMT調(diào)高盆式橡膠支座，ALGATMT支座可通過機(jī)械或液壓調(diào)高支座，液壓調(diào)高最大調(diào)高量為60mm。預(yù)制簡(jiǎn)支箱梁采用改變上支座板頂面坡度的方式以適應(yīng)梁體坡度（20）的要求，當(dāng)坡度大于20時(shí)，采用梁底調(diào)整，現(xiàn)澆簡(jiǎn)支梁采用梁底調(diào)整，簡(jiǎn)支箱梁的每個(gè)支撐墊石內(nèi)側(cè)裝有防落梁裝置，并做接地處理。打開防塵罩后的支座如下：圖2-2-14 KTPZ-TG可調(diào)高盆式橡膠支座客運(yùn)專線無碴軌道的特點(diǎn)是只能利用扣件系統(tǒng)和軌道板下的CA砂漿墊層進(jìn)行少量調(diào)高，當(dāng)軌道系統(tǒng)的調(diào)高不能滿足線形和坡度時(shí)，就需要對(duì)

9、橋梁的支座進(jìn)行調(diào)整來滿足線路的平順要求。目前，京津城際鐵路的全線橋梁和石太客專的部分橋梁采用可調(diào)高盆式橡膠支座?？烧{(diào)高盆式橡膠支座主要有ALGATMT、KTPZ-TG、TGPZ等類型，見下表。表2-2-1 主要類型支座調(diào)高量支座類型噸別調(diào)高方式最大調(diào)高量(mm)總最大調(diào)高量(mm)ALGATMT小于3000機(jī)械45105液壓60大于3000機(jī)械4545KTPZ機(jī)械4070液壓30TGPZ機(jī)械6060支座調(diào)高方式主要有兩種：液壓調(diào)高：在支座預(yù)留的孔道中，利用油泵直接向支座中注入快速鋼化樹脂材料，使其提升。機(jī)械調(diào)高：a.通過千斤頂直接將梁頂起，在支座的上座板與梁底間插入薄鋼板。b.支座承壓橡膠板中

10、油腔可取代千斤頂實(shí)現(xiàn)自頂升，待抬升后再用臨時(shí)支撐將梁撐住，然后支座回油，在支座的上座板與梁底間插入鋼板。圖2-2-15 TGPZ順橋向支座斷面圖圖2-2-16 TGPZ橫橋向支座斷面圖表2-2-2 京津城際TGPZ支座尺寸表支座反力（KN）調(diào)高量（mm）主要尺寸（mm）ABCDA1B1C1D1H15006058543050030043037036522017520006064548055030048042541026518025006066051556530051547044529519530006074056563030056551048532520035006080061568030061

11、555052535021040006087565074030065058555537522045006090567077030067061557540522050006095571081035071065061043022555006099574584038074568064044024060006010157758604007757156704702407000601070830900500830760715505245四、墩臺(tái)對(duì)于高速鐵路，為了保證橋上軌道結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、平順性和穩(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。 為保證橋墩具有足夠的剛度，高度30

12、m以下一般采用實(shí)體墩，高度30m以上一般為空心墩，禁止使用輕型墩，也不采用石砌墩臺(tái)。為便于檢查養(yǎng)護(hù)，在墩頂設(shè)有凹槽，梁底進(jìn)人孔位于墩頂。墩頂預(yù)留千斤頂頂梁位置。簡(jiǎn)支梁墩頂相鄰跨支座縱向間距由普通鐵路橋梁70cm放大至120cm。圖2-2-17京津城際高速鐵路橋墩為保證軌道平順，對(duì)墩臺(tái)基礎(chǔ)工后沉降及相鄰墩臺(tái)工后沉降差給予嚴(yán)格的限制，保證墩臺(tái)發(fā)生沉降后，橋頭和橋上線路坡度的改變不致影響列車的正常運(yùn)行，即使要進(jìn)行線路高程調(diào)整，其調(diào)整工作量不致太大，不會(huì)引起橋面改建和橋梁結(jié)構(gòu)加固。為緩解橋梁和路基的剛度大的差異，使列車平穩(wěn)通過，在橋臺(tái)后方的路基上做了一些特殊處理。一般在橋臺(tái)后路基上設(shè)置摩擦板，可將橋梁

13、上傳來的荷載傳入地基，摩擦板寬度一般為9m，厚度為0.4m，長(zhǎng)度根據(jù)不同橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算確定。摩擦板端設(shè)置端次，可將沒有經(jīng)過摩擦板傳入地基的剩余荷載傳入地基，并且產(chǎn)生很小的位移，端次的外側(cè)再設(shè)置過渡板，保證橋梁和路基段的平穩(wěn)過渡。整體看來橋面板與橋臺(tái)、摩擦板、端次、過渡板形成一條長(zhǎng)帶，其結(jié)構(gòu)如圖2-2-18示。橋梁墩臺(tái)混凝土強(qiáng)度不低于C30，橋墩多采用樁基礎(chǔ)，一般樁徑1m，樁長(zhǎng)50m左右，大跨橋樁徑1.5m，樁長(zhǎng)70m左右?？紤]到景觀要求，一般位于市區(qū)內(nèi)的橋梁墩臺(tái)不設(shè)置吊圍籃。橋墩沉降觀測(cè)標(biāo)志位置：墩高4m，設(shè)在墩頂一側(cè)距墩頂0.5m；4m墩高14m，設(shè)在墩身平面一側(cè)距地面0.5m；墩高14m，設(shè)

14、在圓端墩身兩側(cè)距地面0.5m。圖2-2-18 路橋過渡段示意圖五、緊急疏散通道在發(fā)生事故時(shí)，為了方便旅客的逃生和工作人員對(duì)設(shè)備的檢查與維修，在超過3km長(zhǎng)的特大橋上設(shè)置了緊急疏散通道，緊急疏散通道間距一般為3km左右。圖2-2-19 緊急疏散通道六、輪軌系統(tǒng)高速鐵路橋梁與普通鐵路橋梁的主要區(qū)別高速鐵路橋梁要有足夠大的剛度。主要控制撓度，梁端轉(zhuǎn)角，扭轉(zhuǎn)變形，結(jié)構(gòu)自振頻率，還要限制預(yù)應(yīng)力徐變和不均勻溫差引起的結(jié)構(gòu)變形。所有這些變形必須進(jìn)行控制，以滿足列車高速運(yùn)行安全。車-線-橋要進(jìn)行動(dòng)力耦合檢算。動(dòng)力耦合檢算應(yīng)滿足動(dòng)力學(xué)指標(biāo)（脫軌系數(shù)、輪重減載率、輪對(duì)橫向水平力、車輛豎向加速度）和旅客乘坐舒適度指標(biāo)。常用跨度梁（24m、32m）結(jié)構(gòu)形式為雙線整孔箱型梁，斜交跨越障礙一般采用小跨連續(xù)剛構(gòu)或剛構(gòu)連續(xù)梁。為了保證橋梁結(jié)構(gòu)100年的使用壽命，要采用高性能混凝土。施工原材料配比設(shè)計(jì)、外加劑、摻和料、攪拌、灌筑、養(yǎng)護(hù)等要滿足高性能混凝土技術(shù)條件的要求。為了避免梁體產(chǎn)生早期收縮裂縫，預(yù)制梁采