高速铁路

高速铁路(客运专线)知识发布时间：2006-08-31点击次数：4506智能交通网目录第一章高速铁路(客运专线)知识(一)国外客运专线的发展简况随着人们工作节奏的加快和生活质量的提高,传统的铁路已经不能适应旅客运输的需要.而高速公路形成的四通八达的网络,对于短途客货运输显示出其方便,快捷的优势.同时随着汽车工业的迅猛发展,私人汽车的拥有量越来越大,人们更多地选择公路运输.另外,航空运输业也在蓬勃发展,乘飞机出行已不再是困难的事情,豪华舒适的巨型运输机对于想节省时间的长途旅客有很大的吸引力.因此,铁路面对公路和航空的激烈竞争,出现了短途运输被公路排挤,长途客运受航空威胁,货物运输由大型集装箱卡车取代的被动局面.但是世界各国都在为交通运输面临的石油短缺,环境污染,事故多发等三大难题而深感忧虑.而高速铁路以其速度快,运能大,耗能低,污染小,占地少和安全性好等一系列突出的技术经济优势,引起了世界各国的重视.1964年日本建成世界上第一条高速铁路——东海道新干线,而后法国,德国,意大利,西班牙,瑞典等国竞相发展.目前兴建高速铁路方兴未艾,而技术进步更是日新月异.可以说高速铁路是用现代高新技术改造传统产业的典范,它使铁路运输事业重新焕发了青春.高速列车运行速度最高运行速度在20世纪60年代大体上是210～240km/h,70～80年代为270km/h,90年代为300km/h,21世纪初将达到330～350km/h.高速铁路,客运专线特点和建设管理模式,各国因国情不同而异.大致有四种类型:⑴是新建高速铁路双线,专门用于旅客快速运输,如日本新干线和法国高速铁路,均为客运专线,白天行车,夜间维修;⑵是新建高速铁路双线,实行客货共线运行,如意大利罗马—佛罗伦萨高速铁路,客运速度250km/h,货运速度120km/h;⑶是部分新建高速线与部分既有线混合运行,如德国柏林—汉诺威线,承担着客运和货运任务;⑷是在既有线上使用摆式列车运行,这在欧洲国家多见,在美国,东北走廊摆式列车速度为240km/h.(二)国内客运专线的发展简况在开展高速铁路技术研究的同时,铁道部大力研究既有线改造和提高旅客列车速度问题.首先在广州至深圳铁路进行技术改造,最高运行速度为160km/h的客货混合运行,后来最高运行速度提高到200km/h.1995年6月28日铁道部做出了在繁忙干线提高旅客列车速度的决定,最高旅客列车速度提高到140～160km/h,最高货物列车速度提高到85～90km/h.在沪宁,京秦,沈山,郑武线提速成功的基础上,京沪,京广,京哈等大干线相继提速.创出了一大批夕发朝至,朝发夕归,行包快运等品牌列车,为铁路树立了良好形象,受到了人民群众的热烈欢迎,社会各界给予高度评价.秦沈客运专线是我国自行设计建造的第一条开通时速160km以上的双线电气化铁路,全长404.65km,是当前我国新建铁路中设计和运营速度最高的铁路.其各项设计,施工技术均为我国第一次采用,科技含量极高,是世纪之交中国铁路建设水平的标志性工程.京沪高速铁路全长1300多km.路基,桥隧,轨道等基础设施按最高运行速度350km/h,建设开通初期最高运行速度300km/h.郑西高速铁路试验段,郑州到西安段共有桥梁四座,长2150米,桥梁跨度全采用32米预应力混凝土单片整孔简支箱梁,每片梁重约898吨.白龙涧特大桥为37-32m,平均桥高18米左右;南场特大桥孔跨样式为[2-32m+(54+90+54)m+11-32m],平均桥高13米左右,跨西潼高速公路.赵平沟大桥孔跨样式为5-32m,平均桥高15米左右.砖场大桥孔跨样式为7-32m,平均桥高10米左右.依据现场实际情况及整孔箱梁的施工经验:当梁重超过600t时,采用预制架设方案,会出现施工荷载大于运营荷载情况,增大运营中下部工程不必要的浪费.所以易主要采用移动模架造桥机的施工方法.另外在湿陷性黄土中进行钻孔桩施工,基础的沉降量控制是关键.必须通过试桩确定施工中控制参数.按照〖中长期铁路网规划〗,我国铁路将形成以京沪,京广,京哈,沪甬深及徐兰,杭长,青太及沪汉蓉四纵四横等客运专线为主体,到2020年建设约1.2万公里的客运专线,新线约1.6万公里.国家已经批准立项的客运专线项目有:郑西,武广,京津,石太,合宁,合武,甬温,温福,福厦.沪—汉—蓉通道.高速铁路在我国称作客运专线,它的确是现代高新技术集合的产物.根据客运专线出现的新特点,新技术的应用,主要采用大标段(40~60km,30~35亿),小业主,大咨询,设计,施工工程总承包,中外联合体投标;试验段先行,全线紧跟;无碴轨道,350km/h速度,路基零工后沉降的目标要求等.施工中要迎接挑战,科研先导,科技领军,边尝试边施工,加强对外联合.要从设计理念,施工组织与管理,质量检验等方面提高施工队伍的综合素质.(三)高速铁路特点高速铁路速度快,能力大,运输量大,准点率高,外部运输成本低,安全可靠而且社会经济效益良好.因此就决定了高速铁路必须具备以下特点:高平顺性;2,高稳定性;3,高精度,小残变,少维修;4,宽大,独行的线路空间;5,高标准的环境保护;开通运行之日即以设计速度运行;7,运营中,实行科学的轨道管理及严密的防灾安全监控.(四)高速铁路,客运专线使用规范及标准1,京沪高速铁路设计依据(1)《京沪高速铁路设计暂行规定》(上册修订稿)2003-10,以下简称暂规).(2)铁建设[1999]139号文批准的以下规范(统一简称桥规)《铁路桥涵设计基本规范》(TBl0002.1-99)《铁路桥涵钢筋混凝土预应力混凝土结构设计规范》(TB10002.3-99)《铁路桥涵地基和基础设计规范》(Till0002.5-99)《铁路桥涵混凝土和砌体结构设计规范》(B10002.4-99)(3)《新建铁路桥无缝线路设计暂行规定》(以下简称无缝线路暂规.2,高速铁路,客运专线线路设计主要技术参数(京沪高速铁路试验段(郑州到西安段)线路设计)(1)铁路等级:客运专线;(2)正线数目:双线,线间距5m;(3)设计速度目标值:基础工程满足350km/h以上;(4)限制坡度:12‰,困难地段不宜超过20‰(5)最小曲线半径:一般地段9000m,困难地段7000m;(6)机车类型:电动车组;(7)到发线有效长:700m;(8)列车运行方式:自动控制;(9)行车指挥方式:综合调度集中;(10)轨道类型:无碴轨道,雷达或博格型.(五)客运专线桥梁技术1,总结各国高速铁路选用的桥梁结构及型式,可归纳为如下几点:1)桥梁均采用标准化设计,精简规格品种,并优先选用预应力混凝土结构.2)桥梁较长,墩身不高的高架桥在高速铁路中占很大比例.3)高架线路均采用双线整体桥跨,以保证桥梁具有良好的整体性与横向刚度.4)由于高架线路长,桥跨集中,一般在工地设置专业化桥梁厂预制梁体,逐孔架设.5)尽管连续结构或不等跨布置的桥梁动力性能好,但建成的高速铁路,绝大部分桥梁都选用了等跨布置的简支结构.2,国内客运专线桥梁特点高速铁路上的桥梁设计,除须满足一般铁路桥梁的要求外,还需满足一些特殊的要求:1)在高速列车运行条件下,结构的动力响应加剧,从而使列车运行的安全性,旅客乘坐的舒适度,荷载冲击,材料疲劳,列车运行噪声,结构耐久性等等问题都与普通铁路不同.2)高速铁路桥梁结构必须具有足够的强度,加强上部结构的竖向刚度,横向刚度和抗扭刚度,使其满足刚度限值的要求,同时加强结构的整体性,保证可靠的稳定性和保持桥上轨道的高平顺状态,使高速铁路的桥梁结构能够承受较大的动力作用,具备良好的动力特性.3)高速列车的运营要求较高,能用于检查,维修的时间有限.3,与普通铁路桥梁不同之处1)设计荷载不同:采用zK活载.也就是《暂规》条文上列出的ZK标准活载图式.即为UIC标准活载2)沉降量控制不同普通铁路24m,32m简支梁墩台允许均匀沉降量分别为98mm,113mm.客运专线桥梁墩台的均匀沉降量要求很严,有碴轨道要求控制在30mm以内,无碴轨道要求控制在20mm以内.地质条件较差时,必须按桩基沉降量,桩基承载力双控进行基础设计.3)高速铁路上桥梁结构形式不同与普通铁路桥梁相比,高速铁路桥梁在结构形式上与构造上通常要求刚度大,整体性能好的结构,如简支梁,连续梁,组合梁,刚架拱等.优先选用双线整孔箱形梁桥.双线桥不仅提供很大的横向刚度,在经常承受列车荷载时,竖向刚度比单线桥增加一倍.当小跨度桥梁采用多片式T梁时,应有较强的横隔板和整体桥面,以保证其整体性.4,桥梁设计原则1)按《暂规》06.2.9条中的ZK列车活载设计.活载按影响线加载计算.2)桥跨的选择优先采用32m跨,其次是24m跨.基础持力层很好,后沉降较小时,选择连续箱梁,否则采用简支箱梁.跨越公(道)路,航道,铁路时,常用结构形式有预应力混凝土箱梁,连续结合梁,连续刚构等.为降低路肩高程,可采用连续刚构或框架桥.为保证运梁车在工作状态能穿过跨越客运专线的立交,立交桥梁的有效净跨应大于14m.3)墩台的选择桥台采用双线矩形空心台;桥墩一般采用矩形(圆端形)空心墩,实体墩及双矩形柱式墩等.4)桥梁基础一般采用扩大基础和桩基:Lp≤40m的桥梁桩基的桩径一般用φ0.55m预应力混凝土管桩和φ1.0m或φ1.25m钻孔桩.Lp40m的桥梁桩基的桩径一般用φ1.0m,φ1.25m,φ1.5m,φ1.8m钻孔桩.5,我国客运专线桥梁施工技术特点基础采用抽水或井点降水开挖施工,墩,台身及构筑物模板均采用专业设计制造的大块钢模,混凝土均采用混凝土输送车运送到工点,用混凝土输送泵输送入模.简支箱梁施工采取了以现场制造,架桥机架设为主,桥位现浇和造桥机法相结合的施工方法.对于桥群密集区,根据梁型数量及分布,设置制梁场,配置重型运梁,架梁设备进行制架施工;对于远离桥群的个别桥梁,采用了桥位现浇的方法.随着大跨度,大吨位梁体结构的要求不断提高,箱梁制造和架设所用的机械设备要求也越来越高.钢梁由宝桥,山桥,沈桥等桥梁厂制造,厂内拼焊成可运输单元,用火车或汽车运至工地后再组拼成钢梁,然后采用拖拉方法,膺架拼装法进行架设.跨度16m+3×24m+16m等刚构连续梁新结构采用满布支架整体灌筑施工.预应力混凝土连续梁采用挂篮悬臂灌筑法施工.6,架桥机,造桥机等机械设备的应用秦沈客运专线现场预制的整体箱梁体积大,梁体重,架桥机和运梁车在吊装和运输能力设计上从过去的160t飞跃至400-600t,施工中箱梁的运输和架设采用了国产和国外引进的架桥机,运梁车进行架设.其起吊能力,运输方式,功能设置,架梁程序,操作方式,安全监控等方面较常规的架设方式有了新的突破,且针对工程特点采用多种形式的架设方法.工程总公司的四台运架桥机有三台采用轮胎式,一台采用轮轨式.中铁四局用国产的DF450架桥机和轮胎式DCY450运梁车,架设单线箱梁;架设双线箱梁的有中铁大桥局自产的JQ600轮轨式架桥机和运梁车,中铁二局的国产JQ600架桥机配以意大利NICOLA运梁车;中铁五局引进意大利NICOLA运架一体机,运梁速度在3～5km/h,架梁平均效率为l跨/d.7,桥梁质量要求及检验要求1)质量要求⑴钻孔桩:混凝强度等级不得低于设计强度.用中国建筑科学研究院地基所研究开发的灌注桩后压浆技术.⑵箱梁:①混凝土及水泥浆的强度等级不得低于设计强度,梁体的弹性模量不低于设计值(35GPa);②静载弯曲抗裂性能试验及挠跨比试验必须达到合格要求;③箱梁的外观及尺寸偏差(入库时)应符合要求;④箱梁架设后,应保证四支点受力均匀.2)试验检验方法⑴桩基应进行成桩工艺性试验及成桩相关检测.⑵箱梁方面:①箱梁在下列条件下应进行静载抗裂试验:a.正常生产条件下批量生产抽检时(每50孔抽检1孔);b.生产条件有较大变化可能影响产品的使用性能时;c.出现可能影响承载能力和刚度的缺陷时;d.交库技术资料不全或对资料发生怀疑时.②检验规则:a.箱梁产品应逐孔检查验收并签发技术证明书;b.产品质量应符合规定.③保管及运输:a.箱梁在场内存梁(包括顶梁,移梁)以及出厂装运时的梁端容许悬出长度:2