跨高铁桥梁设计及施工

余绍宾，等：跨高铁桥梁设计及施工　跨高铁桥梁设计及施工　余绍宾　张　克　陈　涛　（中铁大桥局股份有限公司施工设计事业部，武汉４３００５０）　摘　要：随着我国高速铁路的快速发展，跨越既有高速铁路的桥梁越来越多。由于铁路建筑界限及安全的要求，与　跨越普通铁路的桥梁相比，跨高铁桥梁的跨径一般都较大。研究跨高铁桥梁设计及施工，供类似工程参考。　关键词：跨越；高铁；桥梁；设计；施工　ＴＨＥ　ＤＥＳＩＧＮ　ＡＮＤ　ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ　ＯＦ　ＴＨＥ　ＢＲＩＤＧＥ　ＯＶＥＲ　ＴＨＥ　ＨＩＧＨ－ＳＰＥＥＤ　ＴＲＡＩＮ　Ｙｕ　Ｓｈａｏｂｉｎ　Ｚｈａｎｇ　Ｋｅ　Ｃｈｅｎ　Ｔａｏ　（Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｃｈｉｎａ　Ｂｒｉｄｇｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏ．Ｌｔｄ，Ｗｕｈａｎ　４３００５０，Ｃｈｉｎａ）　ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ａｓ　ｈｉｇｈ　ｓｐｅｅｄ　ｔｒａｉｎ　ｉｓ　ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ　ｓｐｅｅｄｌｙ，ｔｈｅ　ｂｒｉｄｇｅｓ　ｏｖｅｒ　ｈｉｇｈ—ｓｐｅｅｄ　ｔｒａｉｎｓ　ｗｉｌｌ　ｂｅ　ｍｏｒｅ　ａｎｄ　ｍｏｒｅ・　Ｔｈｅ　ｓｐａｎ　ｏｆ　ａ　ｂｒｉｄｇｅ　ｏｖｅｒ　ａ　ｈｉｇｈ—ｓｐｅｅｄ　ｔｒａｉｎ　ｉｓ　ｌｏｎｇｅｒ　ｔｈａｎ　ｔｈａｔ　ｏｖｅｒ　ａ　ｃｏｍｍｏｎ　ｒａｉｌｗａｙ，ｂｅｃａｕｓｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ　ａｎｄ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ．Ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｒｉｄｇｅ　ｏｖｅｒ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈ—ｓｐｅｅｄ　ｔｒａｉｎ　ａｒｅ　ａｎａｌｙｓｅｄ，　ｗｈｉｃｈ　ｃａｎ　ｂｅ　ａ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｓｉｍｉｌａｒ　ｐｒｏｊ　ｅｃｔ．　ＫＥＹ　ＷＯＲＤＳ：ｓｐａｎ；ｈｉｇｈ　ｓｐｅｅｄ　ｔｒａｉｎ；ｂｒｉｄｇｅ；ｄｅｓｉｇｎ；ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　随着我国高速铁路的快速发展，跨越既有高速　构）、拱桥、斜拉桥，具体采用那种桥型，应根据当地　铁路的桥梁将越来越多。跨高铁桥梁的设计及施工　的地形（与环境充分协调）、民俗、资金投入等情况　成为我国桥梁设计中普遍关注的问题，如何设计和　合理地选用。　施工该桥梁对我国国民经济和桥梁发展具有重要的　经济和技术意义。　２　跨高铁施工所面临的困难　１）施工对高铁的影响。　１　跨高铁桥梁形式的选择　ａ．距既有高铁较近的桥梁基础施工可能影响到　由于跨高铁桥梁的跨径相对较大，因此宜采用　既有高铁基础。　跨越能力较强的桥梁形式。悬索桥跨越能力强，但　ｂ．施工过程中使用的机械设备可能会侵占既　是由于主梁无法垂直吊装，因此悬索桥不宜选作跨　有线路界限。　高铁桥梁。简支梁设计，施工简便，造价较低，但其　ｃ．跨线上部结构施工过程中可能会有坠落物或　跨径一般在７０　ｍ以内，因此不适宜采用。连续梁　流体威胁列车安全。　（刚构）桥由于墩顶负弯矩的存在，削减了跨中弯矩，　２）列车对施工的影响。　其最大跨径可达３００　ｍ。　ａ．高速列车通过时，产生的诱导气流对附近的　拱桥由于主拱主要承受轴向力，在合理拱轴下，　结构物产生非常大的作用力。　截面的弯矩基本为０，因此可充分发挥混凝土抗压　ｂ．高速列车通过时，产生的诱导气流对施工人　性能好的优点，而且比较经济，经计算研究分析，混　员构成安全威胁。　凝土拱桥跨径可达５００　ｍ，钢拱桥跨径可达８００　ｍ，　因此，选择跨高铁桥梁施工方案时，应尽量减少　因此对于跨高铁桥梁，拱桥是可选桥型之一。　在高铁上空及附近的作业时问，不在线路内设置结　斜拉桥，主梁在斜拉索作用下，主梁的计算跨度　构物；防护结构应充分考虑高速列车通过所产生的　大大减小，而拉索可以充分发挥抗拉强度高的优点，　诱导气流的作用。　经过计算研究，其跨径可达１　３００　ｍ，混凝土主梁跨　径可达６００　ｍ，因此斜拉桥可作为跨高铁桥梁桥型　第一作者：余绍宾，男，１９７７年出生，工程师。　之一。　Ｅｍａｉｌ：ｙｓｂ７７８２８＠１６３．ＣＯｒｎ　综上，跨高铁桥梁形式可以采用连续梁（刚　收稿日期：２Ｏ１０—１０—１８　Ｓｔｅｅｌ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．２０１１（２），Ｖｏ１．２６，Ｎｏ．１４３　６１　施工技术　３跨高铁桥梁施工方案的比较　３．１　转体法施工　转体法是在桥台或桥墩上预制一个转动轴心，　上部可整体旋转，下部为固定墩台、基础，上部构造　可在桥址附近预制，旋转角度根据现场确定（图１）。　图３悬臂法施工　其优点是：适合连续梁（刚构）桥、斜拉桥的施　图１转俸法施工　工，施工费用较低。　其缺点是：在线路上方作业时间较长，需要设置　其优点是：适合连续梁（刚构）桥、斜拉桥和拱桥　桥型施工。可在跨中或梁端合龙，施工跨越能力大，　对既有线干扰小。跨线作业时间短（对于高铁，可利　用０～４　ｈ的养护时间转体到位），安全风险小。　其缺点是：设计较复杂，施工费用相对较高。　３．２　顸推法施工　一防护棚。防护棚的施＿［与线路运营相互干扰，存在　定安全风险。　现浇支架法是在桥梁下方沿桥轴线方向搭设满　３．４现浇支架法施工　堂支架对桥梁进行整体或分段施工。　其优点是：设计和施工相对简单，施工费用较　低。　顶推法是沿桥轴线方向的台后开辟预制场地，　通过水平液压千斤顶施力，借助不锈钢板与聚四氟　乙烯模压板特制的滑动装置，将梁逐段向对岸顶进，　其缺点是：此方法的施工对高速铁路运营的干　扰大，跨线作业时间长，风险大。　就位后落架，更换正式支座完成桥梁施工（图２）。　根据以上分析，考虑到既有线的影响最小，转体　法是跨越高铁桥梁施工比较理想的施工方法。　４　高速列车行驶产生的空气动力的影响　高速列车通过时产生的诱导气流对列车附近的　环境或人员会产生负面影响，高速列车风对人体的　气动作用力会危及路边行人或作业人员的人身安　全。如何减小高速列车通过时产生的诱导气流对防　护支架的影响，对于防护设施的安全以及桥梁施工　图２顶推法施工　安全有着重要的意义。　１）列车风对结构物施工人员造成的影响。　其优点是：适合小跨度、多跨、等截面连续梁桥　施工。对于４０～５０　ｍ及以下跨度，可以不设临时　支承墩，对既有线干扰小，跨线作业时间较短（顶推　速度可大于１０　ｍ／ｈ）。　由于现行国家规范未对列车高速行驶产生的风　力影响进行规定，相关研究资料采用计算流体力学　的方法，研究不同车速、不同人车距离、不同车头　（尾）形状的高速列车风对附近人体的气动作用影　响。减小列车风对施工人员的影响应注意：避免列　车风直接影响施工作业人员；避免在列车经过时施　工。　其缺点是：不适合变截面桥梁、斜拉桥和拱桥等　桥型施工。对于大跨度桥梁施工时，要设置临时墩，　对既有线造成干扰，线内作业较多，存在较大安全风　险。　３．３悬臂浇注法施工　２）列车风对防护支架造成的影响。　计算列车速度范围是２００～３５０　ｋｍ／ｈ，经过计　算分析，时速超过３００　ｋｍ的列车经过时，必须要保　证结构物与列车侧壁的距离在４．１　ｒｎ以上。采用　钢结构　２０１１年第２期第２６卷总第１４３期　悬臂施工法是沿桥梁跨径方向对称逐段施工的　方法，不需要支架和临时支墩（图３）。　６２　余绍宾，等：跨高铁桥梁设计及施＿Ｔ－　双立柱，普通钢材横梁、纵梁，桥面板的防护体系能　４）防护设计内容。　够满足结构要求。针对列车风对防护支架的影响，　防护支架设计应注意：加大防护支架的跨度、加大立　柱间距、上部顶板设计安全密闭；在立柱顶设风嘴；　路基防护措施、铁路运行安全的防护措施、防护　管理、防护支架的拆除。　防护施Ｔ流程：施工重机＿ｒ＝作平台一施工钢管　支墩基础一安装钢管支墩一安装纵横向工字钢一方　减小防护设施的表面积，减小风压。　５跨高铁桥梁防护设计及施工　木、竹胶板铺设一综合接地埋设与回流线绝缘保护　施工重点注意事项：　ａ．接地，消除３０×１．４　Ｖ电力牵引高压对支架　感应电。　１）防护安全思想：安全第一、预防为主、综合治　理、文明施工。　２）防护设计原则：安全、可行、快速、经济、环　保。　３）防护设计的要求。　ａ．施ｌＴ必须按规定设置防护，未设置防护禁止　开工。　ｂ．防护支架的安装和拆除均在列车运营的天　窗时间（夜间凌晨０：００—４：００）里进行。　Ｃ．安装平台时，起吊安装门架或上部平台时，采　用绝缘材料及相关的绝缘措施。　参考文献　［１］李人宪，赵晶，张曙，等．高速列车风对附近人体的气动作用影　响ＥＪ］．中国铁道科学，２００７，２８（５）：９８—１０４．　［２］何连华，赵鹏飞，潘国华，等．武汉站高速列车过站列车风的数　值摸拟研究ＥＪ］．铁道建筑，２００８（８）：１０８　１１０．　ｂ．防护员必须有责任、经验、能力。　Ｃ．防护员必须带齐各种防护备品。　ｄ．防护所使用的备品必须达到作用良好。　ｅ．施工防护信号的设置与撤除，由施工负责人　决定。　（上接第３Ｏ页）　２）针对已产生的纵肋与桥面板连接处的疲劳裂　纹，总结了对此处疲劳裂纹的修复方法，并对每种修　复方法的优缺点进行了探讨，可为在制定既有正交　异性钢桥面板纵肋与桥面板疲劳裂纹的细节修复策　略时提供参考。　ａｒｄｉｚａｔｉｏｎ，２００４．　Ｌ４　Ｋｏｌｓｔｅｉｎ　Ｍ　Ｉ｛．Ｆａｔｉｇｕｅ　Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｗｅｌｄｅｄ　Ｊｏｉｎｔｓ　ｉｎ　Ｏｒ　ｔｈｏｔｒｏｐｉｃ　Ｓｔｅｅｌ　Ｂｒｉｄｇｅ　Ｄｅｃｋｓ［Ｄ］．Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ：Ｄｅｌｆｔ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉ　ｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００７．　［５］Ｄｅ　Ｊｏｎｇ　Ｆ　Ｂ　Ｐ，Ｋｏｌｓｔｅｉｎ　Ｍ　Ｈ．Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ　ａ　Ｂｒｉｄｇｅ　Ｄｅｃｋ　ｗｉｔｈ　Ｈｉｇｈ　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ［ｃ］／／Ｏｒｔｈｏｔｒｏｐｉｃ　Ｂｒｉｄｇｅ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　２００４．Ｓａｃｒａｍｅｎｔｏ：２００４：１　１８．　参考文献　［１］冯亚成．正交异性钢桥面板的疲劳研究［Ｄ］．西安：长安大学，　２００９．　Ｅ６］　Ｋａｚｕｈｉｒｏ　Ｔｓｕｎｏ，Ｙａｓｕｍｉｋｉ　Ｙａｍａｍｏｔ，Ｎｏｂｕａｋｉ　Ｔａｋｉｇｕｃｈｉ．　Ｃｏｕｎｔｅｒ　Ｍｅａｓｕｒｅｓ　Ａｇａｉｎｓｔ　Ｆａｔｉｇｕｅ　Ｃｒａｃｋｓ　ｏｎ　Ｏｒｔｈｏｔｒｏｐｉｃ　Ｂｒｉｄｇｅ　Ｄｅｃｋｓ　ｏｆ　Ｔｏｋｙｏ　Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ　Ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙｓ［ｃ］／／２００８　Ｏｒｔｈｏｔｒｏｐｉｃ　Ｂｒｉｄｇｅ　ＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅＳａｃｒａｍｅｎｔｏ：２００８：５３０—５４３．　．［２］王春生，冯亚成．正交异性钢桥面板的疲劳研究综述［Ｊ］．钢结　构，２００９，２４（９）：１０　１３．　Ｌ３Ｊ　ＥＮＶ　１９９３　２　Ｅｕｒｏｃｏｄｅ　３：Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｓｔｅｅｌ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，Ｐａｒｔ２：　Ｌ７Ｊ　Ｊｕｎ　Ｍｕｒａｋｏｓｈｉ，Ｎｏｒｉｙａｓｕ　Ａｒｉｍａ．Ｒｅｃｅｎｔ　Ｓｔｕｄｉｅｓ　ｏｎ　Ｆａｔｉｇｕｅ　ｏｆ　Ｏｒｔｈｏｔｒｏｐｉｃ　Ｓｔｅｅｌ　Ｄｅｃｋ　ａｔ　ＰＷＲＩ［ＥＢ／ＯＩ　］．Ｈｔｔｐ：　ｗｗｗ．ｐｗｒｉ．ｇｏ．ｊｐ／ｅｎｇ／ｕｊｎｒ／ｔｃ／ｇ／ｐｄｆ／２Ｏ／２Ｏ一７　１ａｒｉｍａ．　Ｓｔｅｅｌ　Ｂｒｉｄｇｅｓ［ｓ］．［￣，ｒｕｓｓｅｌｓ：Ｅｕｒｏｐｅａｎ　Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ　ｆｏｒ　Ｓｔａｎｄ　６３