高速鐵路度橋梁設(shè)計(jì)活載分析

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【摘要】中小跨度橋梁活載設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于高速鐵路有著十分重要的作用，活載對(duì)高速鐵路橋梁的強(qiáng)度以及剛度等都有著十分重要的作用，直接關(guān)系到橋梁的使用壽命以及使用性能。本文以中小跨度橋梁設(shè)計(jì)為研究?jī)?nèi)容，分析高速鐵路中小跨度橋梁設(shè)計(jì)活載的意義，分析了我國(guó)現(xiàn)今高速鐵路中橋梁活載設(shè)計(jì)的常用結(jié)構(gòu)，探究了車(chē)輛荷載在高速鐵路中小跨度簡(jiǎn)支梁以及連續(xù)梁中的效應(yīng)，對(duì)高速鐵路常見(jiàn)的運(yùn)營(yíng)車(chē)輛荷載以及活載進(jìn)行了比較分析，以中小跨度橋梁為對(duì)象對(duì)高速鐵路橋梁的活載設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】高速鐵路；中小跨度；橋梁設(shè)計(jì)；活載；探討

引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)，高速鐵路發(fā)展十分迅猛，已經(jīng)成為世界上運(yùn)營(yíng)里程數(shù)量最多的國(guó)家，經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)對(duì)高速鐵路有著更高的要求，使得我國(guó)在交通運(yùn)輸上的供給能力仍然滿足不了運(yùn)輸上的需求，從而產(chǎn)生了很大的矛盾。對(duì)此，中國(guó)的高速鐵路采取的是客運(yùn)專(zhuān)線以及客貨共線鐵路共存的交通運(yùn)營(yíng)模式。兩種方式高速鐵路分別設(shè)定了不同的運(yùn)行速度，客運(yùn)專(zhuān)線鐵路用來(lái)專(zhuān)門(mén)進(jìn)行旅客快速運(yùn)輸，速度大約在300到350公里/小時(shí)；客貨共線鐵路不僅有客運(yùn)，還有貨運(yùn)，速度相對(duì)較慢，在200到250公里/小時(shí)。

1.分析高速鐵路中小跨度橋梁設(shè)計(jì)活載的意義

對(duì)于高速鐵路來(lái)說(shuō)，其所用的橋梁結(jié)構(gòu)一般都具有剛度大以及變形小的特點(diǎn)，橋梁結(jié)構(gòu)在高速鐵路中所占的比例很大。列車(chē)活載是鐵路橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中的關(guān)鍵參考點(diǎn)，列車(chē)的整體效應(yīng)當(dāng)中，列車(chē)活載所占有的比例較大。所以說(shuō)，選擇一種合理的活載，不僅僅能夠確保高速鐵路橋梁的安全性及適用性，而且還能夠降低工程造價(jià)，保證高速鐵路的經(jīng)濟(jì)性。目前，我國(guó)高速鐵路橋梁所選用的設(shè)計(jì)活載一般都是ZK活載，而客貨共運(yùn)的鐵路橋梁，其所選用的設(shè)計(jì)活載一般都是中-活載，由于活載不同，橋梁結(jié)構(gòu)也有較大差別。而且，由于設(shè)計(jì)部門(mén)在研究分析某一高速鐵路的橋梁設(shè)計(jì)活載時(shí)，一般都是在確定的過(guò)程中選擇不同跨度的簡(jiǎn)支梁來(lái)作為主要的研究對(duì)象，對(duì)于常見(jiàn)的連續(xù)梁的分析卻往往忽略，所以有必要專(zhuān)門(mén)研究不同的高速鐵路中小跨度橋梁設(shè)計(jì)活載。隨著高速鐵路橋梁的不斷設(shè)計(jì)優(yōu)化，在高速鐵路橋梁活載方面的設(shè)計(jì)不斷優(yōu)化也能夠?yàn)槲覈?guó)的鐵路工程建設(shè)節(jié)約大量的人力物力。

2.我國(guó)的高速鐵路橋梁常用結(jié)構(gòu)形式

高速鐵路橋梁位于鐵路的下部位置，對(duì)于變形控制的要求比較高，在設(shè)計(jì)時(shí)一般都是控制其剛度。一旦出現(xiàn)橋梁的剛度較低，那么每當(dāng)高速列車(chē)通過(guò)時(shí)，在橋梁上就能夠產(chǎn)生較大的撓度，對(duì)于軌道的平順性產(chǎn)生一定的影響，這樣就使得高速列車(chē)在通過(guò)時(shí)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)造成了比較大的沖擊力量，嚴(yán)重的影響了旅客的舒適度，甚至可能對(duì)列車(chē)的運(yùn)行過(guò)程產(chǎn)生威脅。由于中小跨度橋梁本身的特點(diǎn)不容易變形，能夠充分的滿足軌道對(duì)變形方面的要求，所以在我國(guó)的高速鐵路橋梁當(dāng)中，一般都是采用標(biāo)準(zhǔn)跨徑的中小跨度橋梁。

3.中小跨度簡(jiǎn)支梁以及連續(xù)梁活載設(shè)計(jì)在高速鐵路中的應(yīng)用

目前我國(guó)高速鐵路橋梁一般都是采用中小跨度簡(jiǎn)支梁以及連續(xù)梁，對(duì)于活載設(shè)計(jì)方面一般都是借助一些標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。我們主要以高速鐵路中小跨度橋梁中簡(jiǎn)支梁和連續(xù)梁為典型，分析了不同現(xiàn)行運(yùn)營(yíng)車(chē)輛荷載在高速鐵路中小跨度簡(jiǎn)支梁以及連續(xù)梁中的效應(yīng)比較以及規(guī)律情況。目前，我國(guó)高速鐵路不同的中小跨度簡(jiǎn)支梁或者是連續(xù)梁，不同的運(yùn)營(yíng)車(chē)輛的實(shí)際荷載效應(yīng)大小差別以及規(guī)律方面基本沒(méi)有明顯的不同，具體分析如下：對(duì)于簡(jiǎn)支梁以及連續(xù)梁來(lái)說(shuō)，現(xiàn)行的運(yùn)營(yíng)車(chē)輛的作用效用基本都是隨著跨度的增加而增加，當(dāng)然對(duì)于梁端轉(zhuǎn)角處有所不同。

其中對(duì)于簡(jiǎn)支梁來(lái)說(shuō)，其支座上面的反力、彎矩以及剪力等都是隨著橋梁的跨度的增加而增加，對(duì)于連續(xù)梁來(lái)說(shuō)，其所包括的支點(diǎn)反力、負(fù)彎矩以及剪力也都是隨著跨度的增加而保持一種線性的增大；而隨著橋梁的跨度的進(jìn)一步的增加，簡(jiǎn)支梁豎向位移并不呈現(xiàn)線性的增加，對(duì)于連續(xù)梁來(lái)說(shuō)，隨著橋梁的跨度的進(jìn)一步的增加，其支點(diǎn)反力、正彎矩及豎向位移線性增大。實(shí)際上，不管是簡(jiǎn)支梁還是連續(xù)梁，在當(dāng)前的運(yùn)營(yíng)車(chē)輛的荷載效應(yīng)的影響因素主要是與列車(chē)的重量有關(guān)，具體來(lái)說(shuō)就是“列車(chē)的延米重”以及列車(chē)的牽引方式。尤其是對(duì)于中小跨度橋梁，列車(chē)的動(dòng)力牽引方式明顯的影響運(yùn)營(yíng)車(chē)輛的荷載效應(yīng)，隨著跨度的增大，動(dòng)力牽引的方式的影響逐漸降低，一旦跨度提高到一定的數(shù)值時(shí)，運(yùn)營(yíng)車(chē)輛的荷載效應(yīng)主要就是受到列車(chē)重量也就是“列車(chē)延米重”的影響。

4.結(jié)語(yǔ)

列車(chē)活載屬于鐵路橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中的關(guān)鍵參考點(diǎn)，列車(chē)的整體效應(yīng)當(dāng)中，列車(chē)活載所占有的比例相當(dāng)?shù)拇螅哉f(shuō)，選擇一種合理的活載，不僅僅能夠確保高速鐵路所使用的橋梁的安全以及適用性，而且還能夠保證橋梁設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性。我國(guó)的高速鐵路橋梁，基本都是采用中小跨度的簡(jiǎn)支梁或者是連續(xù)梁，活載的安全儲(chǔ)備比較高。

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作者：郭一民 單位：中鐵西南科學(xué)研究院有限公司