摘要：現(xiàn)代高速鐵路建設(shè)中，橋梁建設(shè)技術(shù)已經(jīng)成為不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)之一。文章從我國高速鐵路橋梁建設(shè)的理念入手，分析了我國高速鐵路橋梁建設(shè)的設(shè)計特點，介紹了高速鐵路橋梁建設(shè)中采用的關(guān)鍵技術(shù)，具有一定參考價值。

關(guān)鍵詞：高速鐵路橋梁；設(shè)計特點；關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號：TU311.4 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2009）01-0186-02

在現(xiàn)代高速鐵路建設(shè)中，橋梁設(shè)計與建造技術(shù)已成為關(guān)鍵技術(shù)之一。橋梁是高速鐵路土建工程的重要組成部分，主要功能是為高速列車提供平順、穩(wěn)定的橋上線路，以確保運營的安全和旅客乘坐的舒適。以京滬高速鐵路為例，它經(jīng)過的區(qū)域是東部經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，全長為1300多公里，橋梁占1000多公里，為全長的77%。我國的高速鐵路建設(shè)通過借鑒德國、日本等國高速鐵路橋梁先進技術(shù)和成功建設(shè)經(jīng)驗，在我國高速鐵路橋梁建設(shè)的具體實踐中，逐步形成了有特色的高速鐵路橋梁建設(shè)的設(shè)計特點與關(guān)鍵技術(shù)。

一、我國高速鐵路橋梁建設(shè)的設(shè)計特點

（一）我國高速鐵路橋梁的設(shè)計特點

由于速度大幅提高，高速列車對橋梁結(jié)構(gòu)的動力作用遠大于普通鐵路橋梁。橋梁出現(xiàn)較大撓度會直接影響橋上軌道平順性，造成結(jié)構(gòu)物承受很大沖擊力，旅客舒適度受到嚴重影響，軌道狀態(tài)不能保持穩(wěn)定，甚至危及列車運行安全。這些都對橋梁結(jié)構(gòu)的剛度和整體性提出了極高的要求。本文從以下六個方面介紹其設(shè)計特點：

1. 高架橋所占比例大。高架長橋多橋梁在高速鐵路中所占的比例較大，主要原因是在平原、軟土以及人口和建筑密集地區(qū)，通常采用高架橋通過。京津城際鐵路橋梁累計長度占全線正線總長的比例為86.6％，京滬高速鐵路為80.5％，廣珠城際鐵路為94.0％，武廣客運專線為48.5％，哈大客運專線為74.3％。

2. 大量采用簡支箱梁結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)我國高速鐵路建設(shè)規(guī)模、工期要求和技術(shù)特點，通過深入的技術(shù)比較，確定以32m簡支箱梁作為標準跨度，整孔預(yù)制架設(shè)施工。預(yù)應(yīng)力體系有先張法和后張法兩種。少部分采用12 m，16 m跨度的T形梁，預(yù)制吊裝。

3. 大跨度橋多。受國情路況的制約，我國客運專線中，跨度達100 m及以上的大跨度橋梁很多。據(jù)統(tǒng)計，在建與擬建客運專線中，100 m以上跨度的高速橋梁至少在200座以上。其中，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的最大跨度為128 m，預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)橋的最大跨度為180 m，鋼橋的最大跨度為504 m。

4. 橋梁剛度大，整體性好。為了保證列車高速、舒適、安全行駛，高速鐵路橋梁必須具有足夠大的豎向和橫向剛度以及良好的整體性，以防止橋梁出現(xiàn)較大撓度和振幅。同時，還必須嚴格控制由混凝土產(chǎn)生的徐變上拱和不均勻溫差引起的結(jié)構(gòu)變形，以保證軌道的高平順性。

5. 限制縱向力作用下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的位移。避免橋上無縫線路出現(xiàn)過大的附加力。由于橋梁結(jié)構(gòu)的溫度變化、列車制動、橋梁撓曲會使橋梁在縱向產(chǎn)生一定的位移，引起橋上無縫線路鋼軌產(chǎn)生附加應(yīng)力，過大的附加應(yīng)力會導(dǎo)致橋上無縫線路失穩(wěn)，影響行車安全。因此，要求橋梁墩、臺具有足夠的縱向剛度，以盡量減少鋼軌附加應(yīng)力和梁軌間的相對位移。

6. 改善結(jié)構(gòu)的耐久性，便于檢查和維修。高速鐵路是極其重要的交通運輸設(shè)施，橋梁結(jié)構(gòu)物應(yīng)盡量做到少維修或免維修，因此，設(shè)計時需要將改善結(jié)構(gòu)物的耐久性作為設(shè)計原則，統(tǒng)一考慮合理的結(jié)構(gòu)布局和構(gòu)造細節(jié)，并在施工中加以嚴格控制，保證質(zhì)量。另一方面，高速鐵路運營繁忙，列車速度高，維修時間都放在夜間“天窗”時間進行，一般為4h，因此橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)造應(yīng)易于檢查和維修。

二、我國高速鐵路橋梁建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)

（一）大跨度橋梁設(shè)計建造技術(shù)

高速鐵路橋梁通常宜采用小跨。但由于跨越大江、大河和深谷的需要，高速鐵路大跨度橋梁的修建也不可避免，而我國高速鐵路大跨度橋上速度目標值與其他路段保持一致，這也增加了大跨度橋梁的設(shè)計建造難度。主要設(shè)計建造技術(shù)包括：采用更高強度等級鋼材、應(yīng)用新型空間結(jié)構(gòu)、研制大跨重載橋梁專用裝置、采用深水基礎(chǔ)施工新工藝等。

（二）無縫線路橋梁設(shè)計建造技術(shù)

橋上無縫線路鋼軌受力與路基上鋼軌受力不同，橋梁自身變形和位移將使橋上鋼軌承受額外的附加應(yīng)力。為了保證橋上行車安全，設(shè)計應(yīng)考慮梁軌共同作用引起的鋼軌附加力，并采取措施將其限制在安全范圍內(nèi)。鋼軌附加應(yīng)力包括制動力、伸縮力和撓曲力。經(jīng)過多年的專題研究，目前我國系統(tǒng)建立了無縫線路梁一軌作用的力學(xué)模型，通過相應(yīng)的模型試驗和實橋測試驗證了分析模型和理論的可靠性，制定了相應(yīng)的技術(shù)控制指標。

（三）“車—線—橋”動力響應(yīng)仿真技術(shù)

為保證列車高速、舒適、安全行駛，高速鐵路橋梁必須具有足夠大的剛度和良好的整體性，以防止橋梁出現(xiàn)較大撓度和振幅。我國從20世紀80年代初就開始進行“車—線—橋”動力相互作用理論和應(yīng)用研究，建立和發(fā)展了多種分析模型，制定了相應(yīng)的評定標準。在鐵道部組織的橋梁動力性能綜合試驗中，試驗車創(chuàng)造了300 km／h以上的速度紀錄，驗證了我國“車—線—橋”動力仿真分析方法的有效性和評定標準的可信性。通過多年科研攻關(guān)和工程實踐，基本掌握了高速鐵路“車—線—橋”動力響應(yīng)作用機理。

（四）無砟軌道橋梁設(shè)計建造技術(shù)

在無砟軌道橋梁設(shè)計中追求構(gòu)造簡潔、美觀，力求標準化、便于施工架設(shè)和養(yǎng)護維修，確保其足夠的耐久性和良好的動力性能，關(guān)鍵在于解決梁體的剛度和變形控制技術(shù)。通過對梁體的豎向撓度、水平撓度、扭轉(zhuǎn)角、豎向自振頻率等主要技術(shù)參數(shù)的研究，以及對預(yù)應(yīng)力混凝土梁徐變上拱的控制研究，使橋梁結(jié)構(gòu)能夠滿足無砟軌道鋪設(shè)條件。目前我國已基本掌握了高速鐵路無砟軌道橋梁的設(shè)計建造技術(shù)。

（五）車站橋梁設(shè)計建造技術(shù)

集鐵路、地鐵、地面交通為一體的大型綜合交通客站從橋梁角度來說有兩種類型，為房內(nèi)設(shè)橋和橋上設(shè)房。北京南站、上海虹橋站采用房內(nèi)設(shè)橋方式要綜合考慮各種因素，重點解決溫度應(yīng)力縫設(shè)置、結(jié)構(gòu)綜合受力分析以及合理控制工程量等問題；新武漢站、新廣州站采用橋上設(shè)房方式，橋梁承載了巨大的站房荷載，且多以集中荷載的方式作用于橋上，橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計極其復(fù)雜，其關(guān)鍵是要上下結(jié)合巧妙布置，使站房的力盡快傳于橋墩上，并合理控制橋梁橋墩變形對站房結(jié)構(gòu)的影響。

（六）高架長橋快速施工技術(shù)

正在建設(shè)的高速鐵路橋梁長度占線路長度的比例遠遠大于普通鐵路，并出現(xiàn)了一些長度大于l0 km、甚至達到上百千米的特長高架橋。標準跨度簡支梁一般采用在沿線現(xiàn)場預(yù)制梁廠集中預(yù)制，并以配套運架設(shè)備逐孔架設(shè)的施工方法，特殊跨度的連續(xù)梁采用原位澆筑的施工方法。通過工程實踐，形成了一系列成熟的標準梁制、運、架工藝及相應(yīng)裝備，高質(zhì)量、高速度地實現(xiàn)了特長橋梁的建造。

（七）900t級整孔簡支梁制造運輸架設(shè)技術(shù)

為解決32 m整孔預(yù)制箱梁的運架施工問題，國內(nèi)自主研制了多種形式的450 t級提梁機、900 t級架橋機，900 t級運梁車、900 t級移動模架造橋機等，從建場、制梁、移運、架設(shè)等方面摸索出整套制梁技術(shù)，具有較好的施工效率、安全性與可靠性。

（八）橋梁基礎(chǔ)沉降控制技術(shù)

在地層為軟土、松軟土地段，沉降是橋梁基礎(chǔ)設(shè)計的主控因素，對工程投資影響巨大。通過對大量實測數(shù)據(jù)進行沉降曲線與沉降趨勢的分析比較，提出橋梁群樁基礎(chǔ)沉降計算采用“剪切變形傳遞法”及“分層總合法”；橋梁明挖基礎(chǔ)及涵洞基底不處理基礎(chǔ)沉降計算采用“規(guī)范法”（分層總和法）；基底為換填或旋噴樁處理的涵洞基礎(chǔ)沉降計算則采用“復(fù)合模量法”（EC法）與“分層總和法”相結(jié)合的方法。目前，我國基本掌握了高速鐵路橋梁基礎(chǔ)沉降控制技術(shù)。

此外還有高速鐵路橋梁支座應(yīng)用技術(shù)、高性能混凝土材料應(yīng)用技術(shù)、岔區(qū)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計建造技術(shù)等，這些關(guān)鍵技術(shù)，在我國的高速鐵路橋梁建設(shè)中，發(fā)揮了重要的作用。

三、結(jié)語

正是上述設(shè)計特點和關(guān)鍵技術(shù)在鐵路橋梁工程實際中的正確運用，我國的高速鐵路橋梁技術(shù)有了飛速發(fā)展。我國的高速鐵路建設(shè)技術(shù)已經(jīng)步入世界先進水平的行列。我們只有在現(xiàn)有的技術(shù)上不斷創(chuàng)新，研究更多的新技術(shù)，才能在世界高速鐵路建設(shè)的浪潮中立于不敗之地。

參考文獻

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[3]張速．高速鐵路發(fā)展概況[J]．山西建筑，2006，32（2）．

作者簡介：張義君，男，河南光山人，中鐵二十三局集團第三工程有限公司工程師，工學(xué)學(xué)士，研究方向：城市道橋。