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高速铁路桥隧基本知识郑州铁路局张长建高速铁路桥隧基本知识内容介绍一、高速铁路混凝土箱梁构造及技术要求二、高速铁路桥梁技术标准基本知识三、高速铁路桥梁施工简介高速铁路桥隧基本知识高速铁路桥隧基本知识第一节：桥面构造及技术要求一、桥面构造及技术要求（一）桥面构造高速铁路桥梁无砟桥面结构一般由轨道、作业通道、遮板、防护墙、梁缝伸缩装置、桥面防水层和泄水管等组成；有砟桥面还设有梁缝挡砟板和伸缩缝钢盖板等（如图2-1所示）。侧向挡块轨道防水层泄水孔声屏障轨道板防护墙接触网立柱作业通道桥面总体布置图高速铁路桥隧基本知识我国高速铁路无砟轨道结构总体上分为两大类，即预制板式无砟轨道和现浇混凝土式无砟轨道。以CRTSⅡ板式无砟轨道为例简单介绍（如图2-2所示）。桥梁地段CRTSⅡ板式无砟轨道结构由钢轨、弹性不分开式扣件、轨道板、水泥沥青砂浆填充层、底座板、滑动层、高强度挤塑板、侧向挡块及弹性限位板等部分组成。桥梁地段底座板为跨过梁缝的连续结构，底座板与梁面通过“两布一膜”滑动层以减少梁体因温差伸缩对底座板受力的影响。在每孔梁的固定支座上方，通过在梁体预设锚固销和齿槽与梁体固结，采用侧向挡块实现轨道结构横向和垂向的稳定性，防止在温度荷载、列车荷载等因素作用下的屈曲失稳。梁缝处约3.1m范围内的梁面铺设50mm厚硬泡沫塑料板，用于缓冲梁端变形对轨道结构的影响。高速铁路桥隧基本知识图2-2预应力混凝土简支梁桥和桥上CRTSⅡ型板式轨道基本组成高速铁路桥隧基本知识（二）桥面技术要求有砟桥轨下枕底道砟厚度不小于35cm，以保证轨道的弹性；直线段和曲线内股不大于45cm，以控制桥梁恒载。桥面两线路中心线间距按设计速度等级确定（见表2-1）。线路中心距作业通道栏杆内侧之间的距离宜为4.1m，对250km/h区段无砟桥面不应小于3.45m，有砟桥面不应小于3.75m。作业通道宽度不小于0.8m。为了既保证列车脱轨后的安全，桥面设防护墙，不设护轮轨，有砟轨道防护墙兼作挡砟墙。有砟轨道线路中心至防护墙内侧净距不小于2.2m，以满足大型养路机械清筛的空间要求，无砟轨道不小于1.9m。防护墙顶宽一般为0.2m，顶面高程不低于相邻轨面，且不侵入限界。高速铁路桥隧基本知识设计行车速度（km/h）350300250最小线间距（m）5.04.84.6高速铁路桥隧基本知识最小线间距主梁翼缘悬臂板端部设钢筋混凝土遮板，并作为桥梁栏杆、声屏障的基础。遮板、栏杆等在梁的活动端处均应断开或在梁缝处设伸缩缝，间隙满足梁的伸缩要求。防护墙外侧桥面设置电缆槽。钢筋混凝土电缆槽盖板厚度不小于60mm（可通行桥梁检查小车的钢筋混凝土电缆槽盖板厚度不小于90mm），混凝土强度等级不低于C40；活性粉末混凝土（RPC）电缆槽盖板厚度不小于25mm，抗压强度不小于120MPa；宜在沿线路每10m铺设带凹口的活动盖板。在梁缝处设纵横向限位装置，防止电缆槽盖板在梁缝处串动，影响人身安全。高速铁路桥隧基本知识相邻梁间、梁与桥台间桥面梁缝设置伸缩装置，具有梁缝防水功能，伸缩量满足结构伸缩要求。对于有砟桥面，伸缩装置安装平直，防水橡胶带全部嵌固于异型耐候钢或异型铝合金型材凹槽内，不得积水，且沿梁缝全长设置，防水橡胶带不得有接缝。桥面梁端处设置橡胶止水带，其作用是防止雨水从梁缝漫流到梁体，特别是防止雨水漫流到梁端，使梁端封锚混凝土长生病害。为提高伸缩缝钢盖板的使用年限，减少维修工作量，有砟桥面伸缩缝钢盖板应使用耐候钢板，伸缩缝钢盖板异型钢采用不低于Q345B的耐候钢或异型铝合金型材，厚度不小于16mm，活动端应加工成约1﹕4的斜坡，斜坡尖厚度约4mm；钢盖板长度与防护墙内侧净距一致，与梁顶面的接触宽度不小于10cm，顶面与防水层的保护层顶面齐平，并固定在梁体伸缩量小的一侧，简支梁应固定在固定支座一侧，桥头固定在桥台胸墙一侧（如图2-3、2-4所示）。高速铁路桥隧基本知识图2-3无砟桥面梁缝伸缩装置高速铁路桥隧基本知识图2-4有砟桥面梁缝伸缩装置高速铁路桥隧基本知识根据轨道结构形式，桥面横向排水构造为六面坡三列排水，或四面坡两侧排水，或两面坡中间排水；排水坡度不小于2%，泄水管处设有汇水坡，泄水管纵向间距一般在4.0m左右。防护墙过水孔高度和宽度均不小于15cm，与防护墙过水孔对应位置的中间电缆槽竖墙设置高度和宽度均不小于10cm的过水孔。跨越铁路、公路、城市道路和居民区的立交桥，当桥下对排水有要求或需要考虑景观时，需要设置纵、横向排水管和竖向落水管集中从梁端排水。纵、横向排水管设置排水坡度不小于1%。落水管出口设弯管，弯管口距自然地面高差一般控制在0.5～1.0m，地面设消能槽和简易排水沟，简易排水沟与周边排水系统顺接。纵、横向排水管和竖向落水管的连接要求牢固（如图2-5所示）。高速铁路桥隧基本知识图2-5集中排水设施高速铁路桥隧基本知识桥面排水管系统由泄水管、管盖、纵向排水管、横向排水管、竖向落水管、顺T型接头、三向接头、弯管接头和排水管支架等组成。泄水管直径应根据实际排水量要求确定，内径不小于15cm，泄水管出口外露长度要保证排水不污染梁体、支座、墩台检查设施等，最小长度不小于15cm。管盖厚度不小于38mm，开孔最大尺寸一般为20mm。为预防冻裂，严寒地区泄水管壁厚一般不小于8mm。对于无砟桥面轨道底座板与桥面有隔离层时，全桥面设防水层。防水层目前一般采用底涂、喷涂聚脲防水涂料、脂肪族聚氨酯面层组成的喷涂聚脲防水层。聚脲防水涂料涂膜厚度在1.6～2.0mm之间；脂肪族聚氨酯面层涂膜总厚度不小于200μm。聚脲防水涂料涂膜一般采用深灰色，脂肪族聚氨酯面层一般采用中灰色。喷涂聚脲防水层上不设保护层。高速铁路桥隧基本知识对于无砟桥面轨道底座板与桥面直接连接，底座板范围以外的桥面铺设卷材类防水层和保护层。防水层上设厚度不小于6.0cm的纤维混凝土保护层，保护层沿防护墙弯起高度5.0cm。保护层与防护墙接缝应采用聚氨酯防水涂料封边，封边高度不小于8.0cm。对于有砟轨道，全桥铺设防水层和保护层。防护墙间宜铺设卷材类防水层，防护墙根部加铺卷材附加层，附加层沿防护墙弯起高度5.0cm，水平向宽度15cm。防水层上设厚度不小于4.0~6.0cm的纤维混凝土保护层，保护层与防护墙接缝应采用聚氨酯防水涂料封边，封边高度不小于8.0cm。保护层纵向每隔4.0m设置宽10mm深20mm的横向预裂缝，并用聚氨酯防水涂料填实。高速铁路桥隧基本知识二、梁跨、墩台结构（一）梁跨结构高速铁路桥梁以32m预应力混凝土整孔简支箱梁为主，整孔简支箱梁具有整体性好、抗扭刚度大等优点。设计速度为350km/h高速铁路无砟轨道，跨度32m预应力混凝土双线整孔简支箱（单箱单室）梁，跨中截面（如图2-6所示）。当跨越较宽道路、较大河流和山谷时，采用预应力混凝土连续梁或其它特殊结构。常用跨度预应力混凝土连续梁有（32+48+32）m和抛物线变高度梁（40+56+40）m、（40+64+40）m、（48+80+48）m、（60+100+60）m等。箱梁内净空高度一般不小于1.6m，并设置进人孔，进人孔设置在两孔梁梁缝处或梁端附近的底板上。梁体混凝土最小净保护层，除顶板顶层为3.0cm外，其余均为3.5cm。预应力混凝土梁的封锚及接缝处，在构造上采取防水措施，防止雨水渗入。各种接缝尽可能避开最不利环境作用的部位。对于结构有可能产生裂缝的部位，适当增设普通钢筋限制裂缝发展。湿接缝新老混凝土之间应无错台，混凝土表面应平整，无蜂窝麻面、露筋、夹缝。墩台上相邻梁间、梁端与桥台胸墙间的间距，应能保证梁体自由伸缩，误差不应超过设计梁缝的±10%。高速铁路桥隧基本知识图2-632m简支箱梁跨中截面（尺寸单位：mm）5001931600550021001050183624703533004502400350442845502801400400120002%6%2%12002600400300500193160021001050183635330024003504428455014004002%6%2%12002600400高速铁路桥隧基本知识（二）墩台结构高速铁路桥梁墩台结构一般采用混凝土或钢筋混凝土墩台，保证桥梁和轨道结构的安全、舒适、耐久和良好的动力性能。由于高速铁路设计的ZK活载较中—活载小，在结构受力上，桥台力学指标不控制桥台设计，无需采用大体积重力式桥台，而是大量采用一字型桥台或空心桥台。高速铁路一般路基填土厚度不高，一字型桥台较好地适用于台后路基填土高度10m以下桥梁（如图2-7所示）；空心桥台与实体桥台相比大大节约了主体混凝土，并有利于台后填土的压实，可适用于高度14m以下填土高度桥梁。高速铁路桥隧基本知识图2-7双线一字型桥台（单位：cm）高速铁路桥隧基本知识支承垫石、墩帽（或墩身上部不少于1.5m范围）采用钢筋混凝土；寒冷地区墩台托盘一般采用钢筋混凝土。混凝土强度等级分别不低于C40和C35；混凝土桥墩墩身设护面钢筋，混凝土强度等级不低于C35。桥墩混凝土保护层厚度不小于4.0cm。桥墩台顶面尺寸要符合架梁施工和运营后的检查、养护、维修、支座更换及顶梁要求，墩台顶面设有不小于2%的排水坡。为方便日常检查维修，高速铁路桥梁墩台顶支撑垫石高度一般不小于35cm，墩顶在横向支撑垫石之间对应于梁底进入孔位置设置深0.5m、横向宽1.5m、纵向与顶帽等宽的凹槽。在6度及以上地震设防区段，梁底与墩台顶之间的支座内侧设置防落梁装置。墩台身施工时，预埋测量观测标，是精密工程控制测量网测点的组成部分，运营后用于桥墩台沉降观测。双线桥墩顶帽（如图2-8所示）。高速铁路桥隧基本知识图2-8350km/h双线整孔简支箱梁桥桥墩顶帽结构示意图（单位：cm）高速铁路桥隧基本知识三、支座构造与布置（一）支座构造高速铁路桥梁一般采用盆式橡胶支座、球型钢支座，大跨度梁也可采用铰轴滑板支座；墩台基础工后沉降大的桥梁，采用了调高支座。盆式橡胶支座具有承载能力大、水平位移量大、转动灵活等特点，且重量轻，结构紧凑，构造简单，建筑高度低，加工制造方便，节省钢材，降低造价等优点，在高铁桥梁中被广泛使用。盆式橡胶支座主要由上支座板、下支座板、滑板、铜密封圈、中间钢衬板、橡胶承压板等组成。（如图2-9所示）球形钢支座传力可靠，承载能力比盆式橡胶支座大，容许支座位移大，而且转动灵活，能更好地适应支座大转角的需要。球型钢支座主要由上支座板、下支座板、平面滑板、球冠衬板、球面滑板等组成（如图2-10所示）。高速铁路桥隧基本知识图2-9盆式橡胶支座高速铁路桥隧基本知识图2-10球型钢支座高速铁路桥隧基本知识铰轴滑板支座结合了传统铰轴支座和盆式支座的优点，上下摆以铰轴为中心转动满足桥梁的转动功能，采用摩擦系数极低的填充聚四氟乙烯复合夹层滑板与不锈钢板组成的滑动摩擦副，实现支座结构的位移功能，摩擦副使竖向力的传递由点接触或线接触变成了面接触，改善了结构的受力性能，铰轴滑板支座具有受力均匀、转动和滑动灵活，易养护、少维修、寿命长等优点。对于区域性地面沉降地段，桥梁采用可调高支座，以补偿区域性沉降的影响，目前国内外支座调高方式主要有：垫板调高、螺旋调高、楔块调高、压注可固化体调高（如图2-11所示）等方式。垫板调高方式可实现最大调高60mm，普通支座也可通过加设钢垫板进行调高，最大调高量20mm。加设钢垫板采用Q235D，加设钢垫板优先选择在上支座板顶与梁底之间加垫，加垫完毕将支座与钢板间的缝隙进行封堵，并用油漆进行防护。高速铁路桥隧基本知识图2-11压注式可调盆式橡胶支座示意图高速铁路桥隧基本知识（二）支座布置高速铁路桥梁主要采用双线整孔箱梁，因横向宽度大，故桥梁支座分为固定支座、横向活动支座、纵向活动支座和多项活动支座，以解决纵、横向受力变位和温度位移、转动。对支座架梁时临时连接件，使用中应解开或拆除。同一座桥梁中，支座布置应避免相邻梁端横向反方向温度位移。支座布置应符合下列规定：1.同一座桥上固定支座的设置，应避免梁缝处相邻梁端横向反方向温度位移。2.在坡道上，固定支座宜设在较低一端；在车站附近，宜设