《鐵路鴻溝設(shè)計(jì)基本規(guī)范》b100021《鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范》 (TB1000212005) 若干問題的說明

《鐵路鴻溝設(shè)計(jì)基本規(guī)范》b100021《鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范》(TB1000212005)若干問題的說明

《鐵路橋梁設(shè)計(jì)基本標(biāo)準(zhǔn)》（t30002.1-2005）是根據(jù)鐵路施工管理部門的規(guī)定制定的。為了滿足鐵路快速發(fā)展的要求，鐵路橋項(xiàng)目的基本標(biāo)準(zhǔn)（t3002.1-99）已修訂。該規(guī)范編制過程中認(rèn)真總結(jié)了我國(guó)鐵路橋涵建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn),借鑒了國(guó)內(nèi)外有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,在廣泛征求意見的基礎(chǔ)上,經(jīng)反復(fù)審查定稿。工程技術(shù)人員執(zhí)行該規(guī)范必須按照“以人為本、服務(wù)運(yùn)輸、強(qiáng)本簡(jiǎn)末、系統(tǒng)優(yōu)化、著眼發(fā)展”的鐵路建設(shè)理念,結(jié)合工程具體情況,因地制宜,充好發(fā)揮主觀能動(dòng)性,積極采用安全、可靠、先進(jìn)、成熟、經(jīng)濟(jì)、適用的新技術(shù),不能生搬硬套標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)將《鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范》修訂的條文若干問題加以說明。1貨物列車提速比例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)我國(guó)鐵路主通道“八縱八橫”路網(wǎng)的既有鐵路,繼續(xù)實(shí)施提速的戰(zhàn)略,擴(kuò)大提速效應(yīng)。京廣線等6條干線的部分區(qū)段旅客列車的最高速度已達(dá)到時(shí)速160km,京廣線、隴海線部分區(qū)段旅客列車的最高速度將達(dá)到時(shí)速200km,形成主要客運(yùn)通道旅客列車運(yùn)行時(shí)速達(dá)到160km~200km?？蛙囂崴俸?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)干線新的運(yùn)能大幅增長(zhǎng)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。本次把《鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范》(TB10002.1—99)(以下簡(jiǎn)稱《99橋規(guī)》)的旅客列車最高行車速度140km/h改為旅客列車最高設(shè)計(jì)行車速度160km/h,與此對(duì)應(yīng)的貨車行車速度為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。2主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求本規(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。3鋼梁和鋼板梁合理間距關(guān)于橋梁適用跨度以前規(guī)范沒有明確,本次橋規(guī)修訂增加適用跨度主要是根據(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,我國(guó)大跨度鐵路橋梁一覽表見表1。由表1可知我國(guó)已建成的大跨度鐵路橋梁數(shù)量還不是很多,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40m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。4設(shè)計(jì)使用年限根據(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?，F(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)的設(shè)計(jì)使用年限可按《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157號(hào))進(jìn)行分級(jí)(表2),鐵路混凝土橋梁結(jié)構(gòu)是重要土木基礎(chǔ)設(shè)施工程或重要建筑物,設(shè)計(jì)使用年限級(jí)別應(yīng)采用一級(jí),設(shè)計(jì)使用年限為100年。5大陸運(yùn)輸車輛運(yùn)行效能的限制在長(zhǎng)大貨物運(yùn)輸方面,由于我國(guó)在制定中-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。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,此次橋規(guī)修訂把長(zhǎng)大貨物車限速檢算的內(nèi)容納入了橋規(guī)。5.1高值化汽車檢算、比選目前中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司(原鐵專院)編制的部通用圖是利用凹底平車D2、雙聯(lián)平車D30、鉗夾車(24軸)D35和鉗夾車(32軸)D35車型進(jìn)行檢算,其圖式見圖1~圖4。鐵科院承擔(dān)的鐵道部科技司項(xiàng)目《鐵路橋梁活載標(biāo)準(zhǔn)研究》2005年11月通過了鐵道部科研成果評(píng)審,其中長(zhǎng)大貨物車活載圖式見圖5。該圖式是采用歐洲鐵路聯(lián)盟推薦的SW/2重車荷載圖式,可以基本包絡(luò)我國(guó)近期的長(zhǎng)大貨物車荷載和發(fā)展的需要。5.2長(zhǎng)中國(guó)鐵路、大中國(guó)工程對(duì)大中國(guó)鐵路的影響新橋規(guī)要求長(zhǎng)大貨物車限速檢算可按現(xiàn)行的《鐵路橋梁檢定規(guī)范》(鐵運(yùn)函120號(hào))的有關(guān)規(guī)定辦理。《鐵路橋梁檢定規(guī)范》對(duì)長(zhǎng)大貨物車限速檢算主要有如下的兩條規(guī)定:(1)長(zhǎng)大貨物車限速行駛的速度在60km/h及以下時(shí),動(dòng)力系數(shù)可以折減;(2)長(zhǎng)大貨物車作為臨時(shí)特殊荷載檢算。當(dāng)長(zhǎng)大貨物車采取限速措施,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)力混凝土梁式中L——跨度,m;v——限制速度,km/h。對(duì)于長(zhǎng)大貨物車限制速度標(biāo)準(zhǔn),目前規(guī)范尚無具體要求。為保持鐵路運(yùn)營(yíng)線的通行能力,各鐵路局對(duì)長(zhǎng)大貨物車行駛速度在不同線路都有一定的要求,干線鐵路要求一般在45km/h以上,故此新建鐵路橋梁檢算長(zhǎng)大貨物車限速行駛的速度不應(yīng)取值太低。長(zhǎng)大貨物車的構(gòu)造速度一般為60km/h,中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司(原鐵專院)新編的部通用圖一般能夠滿足長(zhǎng)大貨物車不限速即60km/h的要求。長(zhǎng)大貨物列車橋梁檢算有以下幾方面要求:(1)對(duì)鋼梁不作疲勞檢算;(2)預(yù)應(yīng)力混凝土梁①全預(yù)應(yīng)力混凝土梁抗裂檢算安全系數(shù)不小于1.1;②對(duì)不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力的構(gòu)件σct≤0.6fct;③對(duì)允許出現(xiàn)拉應(yīng)力但不允許開裂的構(gòu)件σct≤fct;④對(duì)允許開裂構(gòu)件的特征裂縫寬度不得大于0.15mm。(3)墩臺(tái)、基礎(chǔ)可按現(xiàn)行《鐵路橋涵混凝土和砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB10002.4)和《鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB10002.5)的特殊荷載進(jìn)行檢算。(4)根據(jù)鐵科院的研究成果,鋼梁檢算時(shí)其容許應(yīng)力可提高20%。6平穩(wěn)性問題評(píng)價(jià)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)于此問題,車輛力學(xué)上是用脫軌系數(shù)Q/P、輪重豎向減載率ΔP/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《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)要求。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。因此客車運(yùn)行速度160km/h、貨車運(yùn)行速度120km/h的客貨共線的橋梁進(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。7提高運(yùn)輸收率及綜合效益雙層集裝箱運(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%。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,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2個(gè)40ft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)。雙層集裝箱運(yùn)輸列車的限界可按《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157號(hào))執(zhí)行。8相互間運(yùn)行的影響考慮到鋪設(shè)無碴軌道的鐵路橋梁有特別的要求,《客運(yùn)專線無碴軌道鐵路設(shè)計(jì)指南》即將出臺(tái),時(shí)速120km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。9《鐵路線路設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的立交條件本規(guī)范規(guī)定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》(GB50090)關(guān)于立交條件的規(guī)定。是貫徹《鐵路主要技術(shù)政策》,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》(GB50090)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5年的道口折算交通量大于或等于表3規(guī)定的數(shù)值。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)采用表4規(guī)定的數(shù)值;(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。10鐵路與道路立交橋限高防護(hù)設(shè)施本規(guī)范規(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》(GB50090)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5m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。《鐵路線路設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50090)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,但不得小于表5規(guī)定的數(shù)值。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,是為貫徹國(guó)務(wù)院頒發(fā)的《鐵路運(yùn)輸安全保護(hù)條例》保障鐵路橋梁結(jié)構(gòu)物和行車安全方面考慮的。據(jù)鐵道部運(yùn)輸局不完全統(tǒng)計(jì),截止2005年9月底,為保護(hù)14574座“鐵跨公”立交橋涵而設(shè)立的限高防護(hù)架,已累計(jì)被撞400余次,可見設(shè)置鐵路橋梁限高防護(hù)架對(duì)鐵路行車安全起到了保護(hù)作用。鐵道部《關(guān)于發(fā)布鐵路線路安全警示、保護(hù)標(biāo)志和防護(hù)設(shè)施設(shè)計(jì)圖的通知》(鐵運(yùn)函239號(hào))明確規(guī)定:鐵路在建及新建工程的鐵路線路安全警示、保護(hù)標(biāo)志和防護(hù)設(shè)施,必須與主體工程同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)投入生產(chǎn)和使用。安全設(shè)施投資納入建設(shè)項(xiàng)目概算。發(fā)布的鐵路橋梁限高防護(hù)架設(shè)計(jì)圖目前有兩種規(guī)格,即專橋設(shè)(05)8184-2~5(4.5m以下)和專橋設(shè)(05)8184-6~15(4.5m~5m)。大于5m的鐵路橋梁限界防護(hù)架規(guī)范中沒有具體規(guī)定,可根據(jù)需要設(shè)置。11城市軌道交通框架式巷道橋采用框架結(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,中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司(原鐵專院)提供的框架式地道橋采用的凈寬標(biāo)準(zhǔn)表(表6)。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)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。12厚度設(shè)計(jì)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)械進(jìn)行橋梁養(yǎng)護(hù)作業(yè)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,也需要相應(yīng)加寬,同時(shí)也可改善橋面養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)條件。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?？紤]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,Ⅰ級(jí)鐵路軌下枕底道碴厚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。13第4類:道咯結(jié)構(gòu)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。部混凝土T梁通用圖專橋(05)2101系列人行道寬度有80cm和110cm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。14橋臺(tái)與路堤間的摩擦臺(tái)后路橋過渡段設(shè)計(jì)在《鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB10001—2005)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》(TB10001)的規(guī)定。15橋上反向曲線上的利用同一座橋梁如設(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。16折減過程及偏心結(jié)果分析本次橋規(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)仍為《99橋規(guī)》位于鋼軌頂以上2.0m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。折減后的離心力組合時(shí),墩身偏心計(jì)算的相應(yīng)荷載如何取值曾經(jīng)進(jìn)行了研究,以24m和32m跨度160km/h速度時(shí)橋墩偏心計(jì)算與離心力有關(guān)的9種組合狀態(tài),根據(jù)不同的折減系數(shù)(從0.1至1.0共10級(jí))分為離心力、活載和制動(dòng)力同時(shí)折減、離心力折減而活載和制動(dòng)力不折減、離心力和制動(dòng)力折減而活載不折減、按UIC規(guī)范公式計(jì)算值四種情況的設(shè)計(jì)偏心進(jìn)行對(duì)比計(jì)算,得到離心力、活載和制動(dòng)力同時(shí)采用UIC規(guī)范公式計(jì)算的折減系數(shù)對(duì)墩身進(jìn)行的偏心計(jì)算是安全的等結(jié)論。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。17橫向擺動(dòng)力的計(jì)算列車產(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?！?9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)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。本次橋規(guī)修訂的橫向搖擺力計(jì)算規(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100kN取值,其作用方向和作用點(diǎn)與UIC規(guī)范的規(guī)定相同?？哲嚭奢d僅為10kN/m,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。18軌道縱向位移阻力作用于墩臺(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,適合于剛性墩臺(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)不同布置和墩臺(tái)剛度情況計(jì)算完成的,而墩臺(tái)頂縱向水平力作用點(diǎn)是參照《新建鐵路橋上無縫線路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》確定的。19結(jié)構(gòu)物的破壞我國(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。20要設(shè)置可靠的防護(hù)工程跨越公路的橋梁,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。21橋跨結(jié)構(gòu)橫向自振頻率實(shí)測(cè)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,《鐵路橋梁檢定規(guī)范》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)橫向自振頻率理論計(jì)算值最終確定車輛過橋運(yùn)行安全性。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?，F(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)。22橫向撓度的影響歐盟試行標(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)120km/h<V≤220km/h時(shí)為L(zhǎng)/2000(假定橫向撓度為圓曲線),從橫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1992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)《京滬高速鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》也采用L/4000作為梁體的橫向變形限值,因此本規(guī)范亦按此辦理。23有墩臺(tái)均勻總沉降量之差的限定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。24墩頂橫向位移本次規(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。橋墩橫向水平位移限值主要是從軌道方向不平順的要求出發(fā),是軌道的靜力不平順(幾何不平順)問題。國(guó)外包括德國(guó)、歐盟、日本,其橋墩靜力橫向水平位移限值的提出均是基于軌道方向不平順,為保證列車運(yùn)行安全和舒適度方面考慮的。25縮變形引起的附加應(yīng)力鋪設(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