重载铁路桥梁设计分析

重载铁路桥梁设计分析

张燕云

中铁第五勘察设计院集团有限公司北京102600

摘要：重载铁路工程的建设，近几年应用比较常见，随之而来的铁路工程设计施工过程中也相应出现各种问题，这就尤其对我们桥梁设计提出了更高要求，以便确保桥梁工程整体质量达标。本文是针对重载铁路工程中活载标准现状研究、重载铁路桥梁形状选择以及对重载铁路桥梁设计进行简单分析。

关键词：重载铁路；桥梁；设计

引言

重载铁路已经成为铁路发展的一个重要方向。现阶段，国家不断建设高铁大线，为铁路行业的发展做出了卓越贡献，而重载铁路的广泛普及应用，缓解了铁路运输紧张的问题。本篇文章笔者是对于重载铁路在进行设计时，专业人员对桥梁形状选择、对桥墩的设计情况进行简单概述，仅作参考。

1活载标准现状研究

铁路工程在建设过程中，需要建立铁路施工标准，这对于桥梁与铁路线路的专业技术方面发展有着至关重要的作用，同时也对列车通行的指标、通行速度、列车质量有着很大影响、。从当前的现状显示，国外的铁路工程中活载标准普遍比较高，相关部门已经开始对国内列车的发展趋势进行了详细的研究，相关的研究结果认为铁路工程活载存在中小跨度桥涵储备偏低的现象，

2重载铁路桥梁桥梁形状选择

2.1常用跨度梁

重载铁路的桥梁是以简支梁最为常见。常用跨度桥梁通常在40米以下。相关人员需要对桥梁的跨度、结构形式进行科学的选择，这对之后工程的建设具有至关重要的意义。以客运专线为主，相关人员需要结合重载铁路的运输模式、重载能力以及旅客的安全性等，将桥面设置为与其他Ⅰ级铁路的桥面布置形式保持一致的模式，这样布置的优势是：在进行施工时，同时也可以进行运输、架设、吊装就会方便很多，可以再根据战备、施工方便程度、经济等将桥梁的形状设置为简支T梁，根据列车行驶速度的目标值来设置活载。

2.2特殊跨度桥梁

在对桥梁进行设计时，需要考虑到旅客运行安全、旅客乘坐的舒适程度以及轨道平顺性。重载铁路是系统工程，不仅需要保证舒适性、安全性，还需要对设计、施工、运营过程中的各种因素进行综合考虑研究，进而提出解决问题的方案，例如在设计时，当遇到斜交跨越沟渠的时候，可以考虑使用框架、小跨度连续钢构[1]。桥跨结构形式需要设计人员结合现场地形地貌等实际情况而定，采用T构，钢桁梁、拱桥、斜拉桥、应力混凝土简支箱梁、连续梁等，目前根据重载铁路的一些特殊性质，例如运输密度高，特殊结构、重载铁路荷载大等这些现状，需要加强对铁路工程详细情况的了解，根据设计选择合理的施工方法。桥梁设计可以根据重载铁路选线特征来选择桥梁结构的形式，例如高墩，大跨就是很好的常见选择[2]。确定桥梁合理的大跨度已经成为重载铁路研究的一个课题。相关研究显示：一般而言，重载铁路工程简支梁的主跨32米，而当墩的高度达到70米以上，高墩的费用会快速增加，高墩施工难度过大，造成工程投资较大。对于跨度连续梁的设计，可以根据高墩建设工期长，施工难度大，其对防洪、环保影响大等具体因素，对这些因素进行综合分析、考量，来进行设计。当墩高度达到70米以上的时候，设计人员可以优先选择大跨桥梁结构，在进行设计时，桥墩高度在40到70米时，则更需要结合地质方面资料、施工方法、技术、经济指标、桥梁结构形式等来综合确定[3]。

3桥墩设计

墩台类型的选择需要根据线路、水文、地形刚度条件、施工要求等，将这些因素进行综合考虑，重载铁路桥梁的桥墩设计一般会选用实体桥墩，目前有一部分早期修建的桥墩使用了轻型桥墩，根据相关分析可知，目前存在的很多桥墩都存在偏心超限、桩基承载力超限、刚度不足、钢筋保护层厚度不足等问题。现阶段，铁路工程日益增多，轴重也在不断增加，造成铁路负载加重，进而出现各种各样的桥梁问题，影响了铁路行业的正常发展。相关部门结合客运通道将双线桥梁运用双线圆端形实体桥墩，墩台的横向刚度水平需要满足列车行驶条件中旅客乘车的舒适程度以及安全性，还需要对重载条件下桥墩墩台墩顶的横向位移进行详细计算。桥墩设计过程中，当碰到桥墩过高时，也可以采用圆端形空心桥墩。当实体桥墩高小于14m，并且墩身设计是直坡的时候，设计时需要对墩身偏心进行控制，而桥梁墩身不控制设计；当桥梁的桥墩桥墩高度大于14米时，设计时可以将墩身设计为变坡，与此同时，因为高墩高度太高，我们需要对墩顶位移进行适当控制，在设计过程中，我们需要以地质材料为基础，通过对控制墩高桥墩的刚度、墩身强度、偏心为依据，再去计算与分析。当桥墩横桥向尺寸能够满足桥梁构造要求时，桥墩横向水平线刚度不控制墩身设计，如果桥墩设计高度较高，墩顶位移可能控制设计。因此，我们需要结合相关地资料，对各分级控制刚度、自振周期、墩身强度，进行简要总结，而对于墩高桥墩的位移、偏心及桩基础也需要进行分析、计算。当桥墩高度为在30米与60米范围之内的时候，桥墩的纵向水平线刚度限值则需要采用规范限值，当桥墩高度在60米与70米之间的过程中的时候，桥墩纵向水平线刚度需要则适当加强，目前，建议桥墩纵向水平线刚度不应该小于规范限值。为了满足桥墩横桥向位移要求，我们需要将桥墩横向水平线刚度设置为限值要求。当桥墩高度为30米到50米之间的时候，对桥墩横向水平线刚度的设计时，需要根据施工现场的实际情况进行设置，将桥墩高度在50米与70米之间的范围内时，桥墩横向水平线刚度可结合施工规定进行设置。在设计过程中，为了避免不必要的混淆，不需要设置双线桥墩墩顶横向预偏心[4]。

4对于重载铁路客专线设计的建议

在选择活载标准时，需要根据列车运输的特征，还需要对旅客的安全性进行考虑。在进行线路选线过程中，我们一般尽量减少穿越地形不好的地区，如果遇到实在无法避免必须穿越时，就可以考虑选择大跨结构进行跨越，施工的具体方法可以选择悬灌与顶推，尽量避免在高支架上进行现浇施工，此外设计时，还需要了解桥墩的一些具体情况，例如相邻桥墩之间的温度效应对于桥墩的不同影响。当铁路建筑工程施工时，有建筑物跨越通航的河流时，设计的线间距需要同时满足防洪与同行的安全，同时还需要满足铁路工程的一些安全条款。因为一些特殊原因，必须采用大跨结构的时候，桥墩的设计需要根据受力分析，结合施工条件、地质资料基础刚度与景观效果，将这些因素进行综合考虑，再去选择合适的桥墩尺寸。

结束语

重载铁路建设过程中，为了桥梁设计符合安全可靠、经济适用等要求，以确保桥梁工程符合我们国家的现行标准，桥梁整体质量达标，从而对桥梁专业提出了更高要求，完善桥梁设计，为铁路工程的施工奠定坚实基础。

参考文献：

[1]王丽，张玉玲.新建重载铁路桥梁设计荷载标准的研究[J].土木工程学报，2013（3）：103-109.

[2]孔德艳，施威，李小龙.山西中南部重载铁路桥梁设计活载标准研究[J].铁道工程学报，2015（2）：64-69.

[3]佚名.重载铁路桥梁动力响应的随机性分析及最大值估计[J].中国铁道科学，2017，38（2）：42-48.、

[4]徐辉，张世基，严章荣，等.重载铁路预应力混凝土梁桥设计及经济性分析[J].铁道标准设计，2015（12）：53-58.