高速铁路桥梁施工技术第二部分

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1、第二部分：高速铁路桥梁工程施工技术及质量控制主要内容：1. 客运专线桥梁特点及主要结构形式2. 客运专线桥梁主要技术要求3. 客运专线桥梁施工技术4. 建设中应注意的问题4.1 基础施工4.2 墩台施工4.3 预制简支箱梁4.4 现浇梁5. 加强桥梁的质量控制的几点建议 6. 结束语1 我国高速铁路特点及主要结构形式1.1. 我国客运专线（高速铁路）特点（1）桥梁比例大大量采用高架桥，以桥代路，节约用地，少占良田。从技术讲主要是为了解决路基工后沉降控制问题。京津城际铁路全长120km,桥梁长度100.6km,桥梁比重占83.8%；广珠城际客运专线全长142.3 km， 桥梁长度134.1km，

2、桥梁比重占94.4%，桥隧比重占桥梁比重占97.2 %；京沪高速铁路全长1318.2km,桥梁长度1054.4km,桥梁比重80%。我国客运专线桥梁比重概况表 项目名称全长(km)路基(km)桥梁(km)隧道(km)桥梁比重(%)桥隧比重（%）备注京津120.019.4100.683.883.8郑西418.191.02250.2376.8559.978.3路改桥后武广968.2325.3465.24177.648.166.4路改桥后京沪1318.2247.91054.415.78081初设广深104.412.459.232.856.788初设广株142.34.0134.14.294.497.2

3、初设甬温282.4103.191.487.932.463.5路改桥后温福298.462.777.1158.625.879.0路改桥后哈大904.2229.6664.79.973.574.6初设世界高速铁路桥隧比例情况 国家和地区线路长度(km)桥梁长度(km)隧道长度(km)桥线比( )隧线比()桥隧线比()日本新干线194972263137.032.469.4法国高速铁路150583.1435.52.98.4德国高速铁路917531955.821.327.0意大利高速铁路857113.6195.813.322.836.1西班牙高速铁路4719.815.82.13.45.4韩国首尔支釜山高速铁

4、路41211218927.245.973.1中国台湾省高速铁路3452424870.113.984.1合计64561335.51317.620.720.441.1中国大陆高速铁路（2011年前通车20条）72923934.990054.012.366.3总计137485270.42217.638.316.154.5（ 2）特殊结构桥多：特殊结构桥梁广泛在客运专线上运用，数量之多在我国铁路建设史上前所未有的，也是世界其它国家高速铁路建设中少有的。特殊结构桥桥梁的一般形式主要有：拱桥、连续刚构、 V型刚构、斜拉桥、组合结构（3）标准高：与以前建设的普通铁路相比,设计、施工、验收标准等变化大，要求高

5、，主要变化有：设计荷载标准、变形控制标准（梁及下部结构） 、舒适度指标要求高、无砟轨道沉降变形评估、结构形式、耐久性要求、检查、养护方式变化。（4）工程复杂，工期紧我国客运专线建设情况：地质条件、结构形式复杂，上千公里的客运专线如武广、京沪、哈大等建设工期45年。 国外及我国台湾地区客专建设情况：建设长度200400公里客运专线，工程简单，建设周期5 13年。法国：巴黎东南线（巴黎-里昂）共417公里，桥梁长度25.6公里，无隧道，建设用了7年时间； 大西洋线282公里，桥梁长度16公里，用了4年时间。德国：汉诺威维尔茨堡线327公里，桥梁长度41公里，建设时间12年。意大利:罗马佛罗伦萨23

6、7公里，桥梁长度32公里，建设时间11年。西班牙: 马德里塞尔维亚长471公里，桥梁长度9.8公里，建设时间为5年。韩国:首尔釜山长412km，桥梁长度 112公里，一期约296公里建设时间13年。台湾省台北高雄全长345km，桥梁长度 242公里，建设时间5年。1.2. 桥梁梁部结构形式（1）、常用跨度结构形式：德国：一般采用板梁，跨度一般为25m。法国、意大利、韩国：一般采用箱梁，跨度一般为25m。日本北陆新干线小跨连续刚构日本和西班牙：采用了多片T梁，T梁采用横隔板连并成整体桥面。跨度为2040m。 日本大量采用8m、10m、12m的钢筋混凝土连续刚构，每联410孔。日本北陆新干线：跨度

7、30m简支梁四片T梁，轮胎吊架设我国常用跨度梁部结构形式：简支梁 简支梁：梁和梁之间在墩顶处断开，并在梁端设置支座。客运专线简支梁有 20m、24m、32m三个跨度系列，主要以32m梁为主。分为时速200250公里和时速350公里标准，整孔预制施工。预制结构分为有碴轨道整孔箱梁和无碴轨道整孔箱梁，预应力体系有先张法和后张法两种。12m、16m跨度有T梁,预制架设，也有连续刚构，现场浇注。从目前建设经验来分析，桥梁比例大，采用集中预制架设，能够加快施工进度和保证工程质量，若采用T梁，架完梁后，梁的横向连接和桥面铺装等现场施工工作量大。兰新铁路桥梁的比重较小且分散，梁型需要研究。时速350公里无砟

8、轨道简支箱梁断面形式(如下图)目前梁设计全宽12.0m、原京津、郑西、武广设计全宽13.4m、日本约12m,韩国等国家采用14.0m32m简支箱梁（如下图）：(2)、大跨特殊结构、新结构、武汉天兴洲大桥主桥为（98+196+504+196+98）m斜拉桥在荷载和跨度方面均名列世界第一。 、南京大胜关长江大桥：主桥采用（108+192+336+336+192+108）m连续钢桁梁拱，为国内最大跨度连续钢桁拱桥 。、郑州黄河大桥主跨(1205x168+120+5x120)m连续钢桁梁部分斜拉桥, 为国内首座铁路部分斜拉桥（亦称矮塔斜拉桥）。日本“北陆新干线”矮塔斜拉桥屋代南桥（55+90+55）m

9、、屋代北桥（65+105+105+65）m，矮塔斜拉桥 、广珠小榄水道特大桥主跨采用为(100+220+100)m V形刚构-钢管拱组合连续梁，为国内铁路首座大跨组合结构。、广珠西江容桂水道特大桥主跨采用（1082x185+114.7）m连续刚构，为国内铁路最大跨度连续刚构，无砟轨道。（3）、组合结构的特点及实例 组合结构的特点：充分利用梁、索、拱的各自桥式的受力优势，降低结构高度，节省工程量，提升桥梁景观，具有跨越能力强、整体刚度大。一般主梁自重主要由主梁承受，二期恒载及活载由拱肋（或斜拉索）与主梁二者共同承受，施工方便的优点，较好地解决了高速行车对桥梁的要求。、京津城际四环立交桥（如下图见

10、下页）：京津城际四环立交桥跨越北京四环道路，主桥采用（6012860）m预应力混凝土连续梁拱组合结构。、武广客专线胡家湾大桥（如下图）武广客运专线胡家湾特大桥跨越京珠高速公路，铁路与公路交角为310，主桥采用112m预应力混凝土简支梁拱组合结构（提篮拱）。、武广客运专线汀泗河大桥（如下图）：武广客运专线汀泗河特大桥跨越京珠高速公路，线路与京珠高速公路夹角30，主桥采用140m下承式钢箱梁系杆拱结构。、温福铁路昆阳特大桥：昆阳特大桥是温福铁路温州南至福州段的重点工程，主桥跨越同三高速公路及一公路。主桥采用（64+136+64）m连续梁拱组合结构。、广深港沙湾水道大桥：广深港沙湾特大桥 跨越骝岗涌

11、水道，水流与线路夹角为370，主桥采用（76+160+76）m预应力混凝土连续梁与钢管混凝土拱组合结构 、宜万铁路宜昌长江大桥（客货共线）：宜昌长江铁路大桥位于湖北省宜昌市，是宜万铁路全线重点控制性工程之一，跨越主航道主桥采用（1302275130）m连续刚构柔性拱组合桥式结构。、广珠城际西江特大桥：广珠城际西江特大桥主桥跨越西江，通航净高要求不小于22m。主桥采用（1002210100）m独塔斜拉-连续刚构组合结构，为国内铁路桥梁首次采用。 、福厦线闽江大桥：福厦线闽江特大桥，主桥采用（99+198+99）m 道碴桥面连续钢桁梁柔性拱。 、甬台温铁路雁荡山大桥：主桥290m下承式钢箱叠合拱桥

12、，无推力拱桥式结构（4）、桥墩结构形式形状上分：圆端型、矩形、圆形、花瓶式、双柱式桥墩 A、结构上分：实心、空心桥墩 B、材料上分：混凝土桥墩、钢筋混凝土桥墩圆端型桥墩（如下图所示）矩形桥墩（双柱如下图）花瓶式桥墩（如下图）V型腿设置于山谷两侧2. 桥梁主要工程技术2.1. 我国桥梁设计荷载标准 （1）、欧洲各国为UIC荷载，即国际铁路联盟荷载标准，其大小相当于我国客货共线铁路的中-活载。（2）、日本新干线采用轻型的N、P活载，轴重16t，大小仅相当于0.4-0.5UIC荷载，其荷载接近实际运营列车荷载。（3）、 我国客货共线铁路采用“中-活载” （4）、我国客运专线的荷载标准： ZK荷载考虑

13、运行客车及轻型货车，设计荷载采用0.8UIC,即ZK荷载。该荷载能包住高速列车、中速列车、21T轴重的货物列车。UIC（欧盟）荷载图式(单位：m)中一荷载图式(单位：m)中国大陆 ZK（0.8UIC）标准荷载图式(单位：m)中国台弯、韩国修正UIC荷载图式(单位：m)实际列车荷载比设计（ZK)荷载要小：高速列车（CHR2）荷载为ZK荷载的50（ 32m梁）。 实际运营荷载并不控制桥梁的强度设计，并有一定的发展强度储备。但是施工临时荷载（铺轨机、架桥机、施工货物列车）荷载接近ZK荷载。广珠城际采用0.6UIC,运架梁控制，梁端开裂，对梁端进行加固。如果想减少桥梁造价，要研究新结构形式和施工方法（

14、如日本设计荷载标准小,大量采用现浇连续刚构或T梁）。2.2. 桥梁变形标准(1)、在ZK荷载作用下，梁端竖向转角要求有碴轨道：梁端转角（梁与台间） = 2，梁与梁间的转角之和为4 无碴轨道：梁端转角（梁与台间） = 1，梁与梁间之和(1+2)=2。（德国有砟轨道：梁与路基 =3.5，两梁之间的转角之和为5 ）目的是约控制梁端部的转动对扣件产生的上拔力梁端转角太大，上拔力超限的解决方案: 在梁端设置短的过度板补偿板根据目前研究和京津测试结果，无砟轨道梁端转角1.5可以满足扣件上拔力的要求。(2) 扭转变形的限制以一段3m长的线路为基准，在ZK荷载作用下，一线两钢轨竖向相对位移不超过t1.5mm/

15、3m s钢轨间距离（1.435m）。 （3）、竖向挠度限制如下表：设计值远大于规范最低限值,主要受动力特性控制.标准中规定的值为最低安全限制，设计中没有意义！项目跨度L24m24m80m单跨1/13001/10001/1000多跨1/18001/15001/1000实际设计值20m24m32m2x243x243x323x321/105211/66571/51471/74691/72421/54071/5145德国：梁体的竖向挠度限值与速度有关。速度越高，需要梁的刚度越大。如60m梁，时速350公里时，挠度1/2500.时速220公里时，挠度1/1500.梁端水平折角:墩顶水平位移引起梁逢处水平

16、折角控制在1之内。解决横向位移后行车安全和舒适性（4）、车桥耦合动力响应分析：模型：竖向、横向弹簧把钢轨、轨道板与桥的梁部和墩台连接起来 舒适度指标（平稳性指标）： w2.50 舒适度等级为优 2.5 w2.75 舒适度等级为良 2.75 50m时，无碴轨道铺设后的徐变上拱度不应大于L/5000,且不得大于20mm（设计按14mm控制）。目前梁的设计刚度较大，徐变上拱值均在可以控制范围内，施工完成后两个月才能铺设无砟轨道，可以根据具体结构形式、工期情况研究无砟轨道铺设时间，调整到1个月是可行的。收缩徐变变形：在自重作用下产生的徐变变形: 11 (t ).弹1 （向下) 在预应力作用下产生的徐变

17、变形: 22(t ).弹2 （向上) 结构总变形 ： 2 10 向上（中小跨度，Lp100m） 2 1 100m ） t混凝土收缩徐变时间，设计规定只计算3年（徐变最长时间达10年） 超过100m跨度的桥，不是徐变上拱，可能存在下挠！2003年下挠50cm以上，新建2.5. 施工运架设备技术900 吨箱梁运、架设备投入使用。国内自主研发客运专线900t架桥机和运梁车，解决了客运专线大吨位整孔箱梁架设问题，推动了我国桥梁事业发展。 2.6. 提出了桥梁设计耐久性要求提出桥梁主体承重结构使用寿命100年。改善结构耐久性是通过实践经验教训得来的，世界各国 总结的经验是：（1）、结构物使用寿命75-1

18、00年只有在设计、施工、材料选用以及使用中检查、养护十分精心的条件下才能实现。（2）、造成结构病害的主要原因之一是结构构造上的缺陷，应重视结构构造细节设计。（4）、水胶比与耐久性的关系（日本研究成果）： 水胶比（W/B)越小，需要的保护层厚度（c)越小水胶比（W/B)越小，结构使用寿命(T)越长2.7 . 桥梁的检查方式（1）、箱梁内净空高度不小于1.6m，在梁端设置进人孔 ，可在箱内检查。（2）、有便道到达各孔、桥高较低（15m)时,采用地面升降式桥梁检修车。（3）、无便道到达各孔的桥梁、高度较高的桥梁及桥下有水无法到达的桥梁，采用走行在桥面维修通道上的桥梁检修车；也可采用轨行式桥梁检查车对

19、桥梁检查。（4）、长桥可采用升降式平台上下桥面或墩顶，也可采用简易扶梯。（5）、采用红外线等成像技术对梁外侧进行检查。 人行道走行式桥检车 （太复杂）3. 桥梁施工技术梁部的施工方法：预制架设和桥位处造桥。预制架设：后张梁和先张梁桥位处造桥：满堂支架法、移动模架逐孔浇筑法、节段预制移动支架造桥机法、顶推法、悬臂浇筑/拼装施工法、预拼吊装法。下部墩台和基础：多采用现场浇注施工3.1. 梁部施工方法简介（1）、预制架设施工方法施工特点：梁厂预制，通过运梁设备运送梁到指定地点，再通过架桥机架设。目前32m及以下的简支梁广泛采用。能满足工厂化生产条件，质量易控制，速度快，节省工期。但是梁厂占地大，复耕

20、困难。技术难点：过程控制（浇注、养护等)、运架设备的安全性。(2)、支架施工方法施工特点：是在桥下搭设支架，在支架上立模浇注混凝土梁。主要用于中小跨度简支梁、连续梁，一般用于陆地上高度较低（10m以内）的桥梁。节省施工场地，市政工程、轨道工程桥梁大量采用。技术难点：如何消除地基沉降、减少支架的弹性变形、支架的安全性 (3)、移动模架施工方法 施工特点： 在桥墩上安装移动模架造桥机(包括模板)，在摸架上逐孔浇筑混凝土箱梁。在欧洲广泛运用，自动化程度较高，跨度一般在56m以下。在秦沈客运专线小凌河特大桥中首次利用MZ32移动模架造桥机,灌注11孔32m箱梁。目前客运专线运用较多，国内造桥机设备由专

21、业厂家制造，也有施工单位自己加工。国际上大多设备由挪威NRS公司制造，国内也有进口 。 技术难点：设备安全、自动化程度能；质量控制。造桥机分为两类:上行式造桥机 、下行式造桥机上行式造桥机工作原理双片式主梁由横联联结成整体，横联下方设走行轨道。制梁时，主梁支撑于前后两支腿上，呈简支状态；前支腿支撑于前方墩顶偏前位置，后支腿支撑于已成箱梁的前端顶面；左右两片式底模及外模通过两片横向桁架悬挂于主梁，由油缸推拉开合，实现合模与脱模。过孔时，先通过主梁将下导梁安装于前方两墩顶，呈简支状态，动力系统推动前移过孔；过孔完成后，由主梁将下导梁吊起前移，腾出位置，即可合拢外模，重新制梁。下行式造桥机工作原理：

22、主梁前后分别与前导梁和后导梁相联组成一根导梁，该下行式造桥机共有两根导梁，该导梁顶面外侧设龙门吊走行轨道，下设纵移过孔走行轨道。制梁时，长导梁通过各自横联联结成整体，分别支撑在三个墩旁托架上。主梁的横联上设纵梁和支撑千斤顶，主梁顶面及千斤顶上设两片式内模和两片式外模。过孔时，先解开两片式底模的联结，油缸将两片式底模和外模向外横移开，再解开所有横联的联结，水平旋转所有横联90度，最后造桥机由墩旁托架上的油缸推动前移过孔。过孔后按相反程序使造桥机就位。主要性能比较分类安全性方便性适应性成本制梁周期上行式高高高高（重量大）长（18天/跨）主承重件始终在墩顶简支过孔速度快高墩低墩均能适应，首跨末跨箱梁

23、均可建造但，该形式的造桥机可很方便地该为他用主要原因是终张拉前不能过孔下行式低低低低（重量小）短（12天/墩旁托架不十分可靠，大结构件横移不十分安全墩旁托架安装麻烦，速度慢墩高一般不得低于4m，且建造首末跨箱梁需设临时支墩主要原因完成初张拉即可过孔跨） (4)、节段拼装移动支架造桥机施工技术施工特点：在桥墩上拼装造桥机，在桥头或桥下建节段预制厂，箱梁分成若干段预制，梁段依次运至造桥机上，预留湿接缝，进行穿束张拉，形成整孔梁。要求桥头有预制梁节段场地。技术难点：设备安全性能；接缝（湿接缝、干接缝）质量控制,张拉时造桥机钢桁架对梁体反作用力的影响。目前国内利用移动支架拼装造桥机修筑成功建造近10座铁路桥，跨度3264m单、双线简支梁及56m连续梁。温福铁路白马河大桥双线64m简支混凝土箱梁，成功实现了客运专线铁路大跨简支梁施工技术。 40 / 41