京沪高速铁路桥梁工程

京沪高速铁路桥梁工程

概 述 京沪高速铁路起始北京南站，终到上海虹桥站。线路走行于中国东部沿海经济最发达地区，两端连接我国两个较大的经济带、环渤海经济带和沪宁杭长江三角洲经济带，途经北京、天津、河北、山东、安徽、江苏、上海共 7 省市，连接北京、天津、济南、徐州、南京、上海六大铁路枢纽。 在路网中，京沪高速铁路是我国 《 中长期铁路规划网 》 中 “ 四纵四横 ” 客运专线的南北向主骨架。 四纵 : 包括京哈客专（ 1860km ）、京沪高铁（ 1300km ）、京广客专（ 2230km ）、上海－宁波－深圳快速铁路即沿海铁路（ 1700km ）； 四横包括青岛－太原客专（ 770km ）、徐州－郑州－兰州客专（ 1400km ）、成都－重庆－武汉－南京快速铁路（ 1900km ）、浙赣客专（ 880km ）。 建设京沪高速铁路，对促进东部地区快速客运网的形成，全国客运专线网络的发展以及 《 中长期铁路规划网 》 的实现具有极其重要的作用。 沿线经过海河、黄河、淮河、长江四大水系。 气候以暖温带亚湿润季风气候、季风副热带湿润气候、亚热带海洋性季风气候为主。 线路全长 1318km 。正线桥梁 244 座，总长 l060km ，桥梁长度占线路总长的 80.7% ，其中单座最长桥梁长度达 165 km 。 桥梁形式以整孔简支箱梁为主，全线简支梁桥总长度为 956 km ，占桥梁总长的 90 % ，最常用的跨度 32m 双线整孔简支梁共计 27973 孔。桥上大部分采用无砟轨道，其长度为 962km ，占桥梁总长的 91% 。 京沪铁路 — 无砟轨道 无砟轨道 京沪高铁丹昆特大桥阳澄湖桥段 前期研究与工程实践 针对高速铁路的特点和京沪高速项目条件的复杂性，我国从 1990 年开始立项研究高速铁路技术，在高速铁路基础理论、技术标准、结构设计等方面取得了重大进展。 从 2003 年以来，针对我国的高速铁路建设标准高、规模大、技术复杂的特点，系统地开展了大量的科研试验工作。尤其是京津城际铁路试验线、京沪昆山试验段的实施，为京沪高速铁路建设奠定了坚实的基础。 京津城际铁路试验线 ◆ 各单位围绕高速铁路开展了大量的实验研究工作， 研究项目主要有 : ● 常用跨度桥梁梁形、梁跨综合比选 ●大跨度预应力混凝土无砟轨道桥梁施 工控制关键技术 ●桥梁动力性能综合试验研究 ●桥梁纵向力综合试验 ●区域地面沉降对高速铁路工程的影响及对策 ●软弱土条件下桥梁基础沉降预测、监 测、控制与评估技术 ● 软土地基桥涵基础试验研究 ● 900t 级整孔箱梁预制、运输、架设成套技术 ●无砟轨道桥梁设计、建造技术 ●涵洞洞顶不同填土厚度试验研究 ●结构耐久性研究 ●道岔梁结构优化及关键技术 ●高速铁路桥面系研究 ●新型桥梁支座的研制 ●桥梁景观设计研究 ●精密网技术 作为 试验线的京津城际铁路桥梁工程 全部建设完成，线路全长 120km ，桥梁长度占线路总长的 88% ，以 900t 级整孔简支箱梁作为主导梁型。并且在控制工点建设了 (80+128+80)m 预应力混凝土连续梁 和 (60+128+60)m 加劲拱连续梁 等特殊结构。 京津城际 — 简支梁 津京城际铁路，全线桥梁累计长 101 公里，占正线全长的 89% ，桥梁基础采用钻孔桩，墩身多采用圆端型桥墩、单圆柱桥墩或矩形桥墩。 ( 80+128+80)m 预应力混凝土连续梁 (60+128+60)m 加劲拱连续梁 京津城际铁路采用的梁跨类型如表所示 序号 采用样式 孔数或联数 跨度（ m ） 1 简支箱梁 46 20 2 简支箱梁 239 24 3 简支箱梁 2618 32 4 简支箱梁 21 40 5 简支结合梁 3 20 6 简支箱梁 1 26 7 连续箱梁 19 32+48+32 8 连续箱梁 7 40+60+40 9 连续箱梁 3 48+80+48 10 连续箱梁 6 60+100+60 11 连续箱梁 3 45+70+70+45 12 加劲拱连续箱梁 1 60+128+60 13 连续箱梁 1 80+128+80 14 系杆拱桥 1 71.5 通过京津城际铁路的建设，在基础沉降观测与评估、 900t 箱梁架设、快速施工、无砟轨道桥梁设计建造等方面积累了宝贵经验。 贯彻高速铁路桥梁建设新理念 在多年来高速铁路科研试验研究的基础上，结合京沪高速铁路特点，贯彻桥梁建设理念和技术路线，主要体现在以下几个方面 : ◆ 桥梁结构刚度设计满足限值要求，同时进行车线 桥耦合动力分析，确保高速铁路安全性、舒适性 ● 京沪高速铁路设计速度为 350km/h ，开通运营 速度为 300km/h 。 ●京沪高速铁路采用的双线整孔箱梁结构形式不 仅满足常规桥梁的静力强度要求，而且具有足 够的刚度和自振频率。 ●采用的桥梁墩台及基础整体具有足够的纵、横 向刚度。 ●由于刚度大、动力性能好，可确保高速行车的 安全性和旅客乘坐的舒适性要求。 ◆ 严格控制桥梁结构变形，确保轨道高平顺性 针对京沪高速铁路沿线经过地区软土及松软土层 多的特点，开展了软弱土条件下桥梁基础沉降预测、监测、控制与评估等多项技术研究。 ●考虑到沿线地质条件复杂多变，地基土参数很难准 确确定、地基土质分布不匀、地下水位变动等影 响，在桥梁设计中采取了调高支座的备用调整措 施。 ◆ 长桥设计 在京沪高速桥梁设计中，长桥占有较大的比重，最长单座桥梁长度达 l65km 。采用长桥贯彻了以下几个方面的建设理念 : ● 节约土地 土地是不可再生的资源，节约用地是我国的基本国策，特别是对于京沪高速铁路沿线人口密集、经济发达，节约用地更有着特殊的意义。为节约用地，部分地段选择高架桥方案，一般高架桥平均每公里比路基少占土地 43 亩。 ● 由于交通发达、河流密集，采用长桥可减少路涵、 路桥的频繁过渡，有利于提高旅客的舒适度。 ●有利于与城市规划的结合，方便沿线人民的生产生 活，并为未来发展预留了空间。 ● 梁型一般采用斜腹板形式的箱梁。 ◆ 桥梁建筑美学 由于京沪高速铁路的特殊位置，必须考虑对景观设计的要求，墩、梁外貌风格与自然人文相协调。 ● 下部桥墩结构一般采用流线形造型，上下部结构 线形流畅、相辅相成，具有明显的景观效果。 ●在跨越大江大河及城市内的重要道路时，选择景 观效果明显的双层系杆拱、飞燕拱、简支拱、刚 构连续梁等多种结构形式，产生良好的景观效应。 双柱矩形桥墩 京沪高铁跨星华街 1-96m 系杆拱桥 ● 在跨越长江、黄河、淮河、京杭大运河等江河时， 实现了一桥一景，景景生动，如南京大胜关长江 大桥等。 南京大胜关长江大桥 京沪高铁客运专线济南黄河大桥 ，主桥跨度布置为 (112+3 xl68 +112)m ， 采用等高度的刚性梁柔性拱桥。 ● 在跨越道路时桥式美观。如： 济兖公路特大桥跨济兖公路采用 2 孔 96m 的下承式简支钢箱拱 ◆ 满足快速施工的要求 京沪高速铁路由于路线长、施工周期短、质量要求高，梁型的选择必须考虑施工工期的要求。 ●常用跨度桥梁一般采用简支梁，便于集中预制、架桥机架设。 ●在长大桥梁或桥梁集中地段按运梁半径不超过 20km 设置一个制梁场。 ●全线共设置梁场 48 个，单个梁场制梁数大部分在 600 孔以上，实现了工业化施工建造，以加快施工 速度、保证施工质量。 ◆ 耐久性设计 结合本项目的环境特点： ●在结构构造上适当增加保护层厚度。 ●控制结构裂缝宽度。 ●提高混凝土强度。 ●优化混凝土胶凝材料和配合比。 ●严格控制预应力混凝土梁的后期徐变变形。 ●加强结构预埋件的防腐处理。 ●加强桥面防、排水措施。 ●充分考虑养护维修的需要，梁部及墩台均设置方便和必要 的防护设施等。 ◆ 环境保护 在桥梁设计和施工措施的制定中，贯彻节能环保的原则。 ● 跨越铁路、公路等立交桥梁工程，制定安全、合理 的施工万案，采取合理防护，减少对既有设施的破 坏和行车干扰，对既有路基等基础施工期开挖后要 加强防护及监测，确保安全，施工后及时恢复。 ● 跨越河流时，桥墩设置尽量远离河堤，减少对既 有河堤的开挖。 ● 在市区范围的桥梁，其外形、色彩尽量做到与周 围的环境相协调。 ●噪声敏感点附近的桥梁，桥上设置了声屏障。 声屏障 一般地段桥粱方案选择 常用跨度梁桥总长度为 956km ，占桥梁总长 90% ，对京沪高速铁路桥梁工程以至整体工程建设起到关键作用。 针对不同地质条件、施工方法，选择不同梁型、梁跨，对常用跨度桥梁进行综合技术经济比较。 京沪高速铁路桥梁形式以预应力混凝土整孔简支箱梁为主，以小跨度连续梁为辅，常用桥梁跨度以 32m 跨度为主，辅以 24 、 20m 配跨。 ◆ 简支箱梁 高速铁路要求其下部结构物具有较大的抗弯和抗扭刚度。 整孔简支箱梁具有受力简单、明确、形式简洁、外形美观、抗扭刚度大、建成后的桥梁养护工作量小以及噪声小等优点，在高速铁路建设中得到了广泛应用。 经综合经济、技术比较，结合本项目桥梁比重高、松软土层较多等特点，梁型、梁跨以 32m 双线整孔简支箱梁为主。 简支梁的采用主要考虑了下列条件 : (l) 软弱土地段及地面存在区域沉降的地段。 （ 2) 靠近煤田采空区附近的地段。 ● 小跨度连续梁适宜在地质条件较好，基础沉降相 对容易控制时采用。 ●在桥隧之间需要采用现场浇筑的桥梁工点也适当 采用。 跨度一般以 2x32m 、 3x24m 为主，采用满布支架法施工。 该种梁型采用总长度为 4.5km ，所占比重较小，占桥梁总长的 0.5% 。 ◆ 小跨度连续梁 ◆ 桥墩形式 桥墩根据地区特点选用适宜墩型，主要桥墩类型有矩形、圆端形、圆形、空心墩等形式，均采用钢筋混凝土结构。 ◆ 基础形式 桥梁基础根据沿线地质条件采用桩基础、明挖基础和挖井基础。考虑刚度及经济性，钻孔桩桩径一般桥梁采用 1.0m ，其他结构一般采用 1.25m 和 1.5m ，承台均采用六面配筋。考虑到抗震需要，桩头配筋适当加强，并穿过液化层。 京沪高速铁路最常用的跨度 32m 。双线整孔简支梁共 计 27973 孔，所以做好常用跨度双线整孔简支箱梁的施工 组织是京沪高速铁路施工建设的关键。 ●梁场分布 : 京沪高速铁路全线分布梁场 48 个，梁场间距 20km 左右。 ◆ 施工组织 ● 主要运架设备 :2002 年始，国内开始研制 900t 级的运 架设备，目前己研制出适用不同条件下的提、运、架 配套的 900t 级架桥机和运梁车十余种。新研制的架桥 机和运梁车均实现了机、电、液一体化，无级调速， 可满足 32m 梁的安全运架。 主要架桥机 架桥机 JQ900A(B) 架桥机 DF900 架桥机 TLJ900 架桥机 SPJ900 架桥机 HZQ900 运梁车：由于高速铁路线路道床技术要求的限制、箱梁预制场的位置及其周边地理环境的限制，使得从制梁场到架桥现场之间对箱梁的运输必须使用轮胎式特种车辆。 主要类型： DCY900 型轮胎式运梁车 YL900 型运梁车 运梁车 TLC900 型轮胎式 特殊结构桥梁设计 京沪高速铁路沿线所经地区经济发达，交通线路、水利设施、河流密布，跨越铁路、高速公路、高等级公路、规划道路、通航河流众多，引起桥梁设计中特殊结构桥梁众多。 采用的主要特殊梁型：大跨预应力混凝土连续箱梁，拱桥，还采用了空间刚架，地基梁， V 形刚构，道岔连续梁，槽形梁等其他一些特殊结构形式。 ◆ 大跨预应力混凝土连续箱梁 大于 40m 跨度一般采用预应力混凝土连续梁，全线正线采用 291 联，总长度达 42.3km ，其中主跨 48m,56m,64m,80m 所占比重达到 90% 。预应力混凝土连续梁的跨度不宜过大。跨度过大梁高和净高接近，桥梁景观效果不住。 由于大跨度梁的后期徐变因素，也不宜过大。结合工点需要， 京沪高速铁路预应力混凝土连续梁采用的最大跨度为 128m 。 京沪高速铁路跨望虞河连续梁 , 为 48+80×2+48 米预应力混凝土连续箱梁 预应力混凝土连续箱梁 铁路预应力混凝土连续箱梁 拱桥造型美观，竖向刚度大，而且结构形式有多种变化。在采用拱桥这种特殊结构形式时，要结合一般地段桥梁运架及施工组织情况综合考虑。京沪高速铁路沿线有 1l 处工点采用了拱桥这种结构形式。 主要有连续梁拱、提篮拱、钢箱拱、系杆拱、钢桁拱及等多种。 ◆ 拱桥设计 连续梁拱 钢桁拱 京沪高速铁路桥梁形式多样，还采用了 V 形刚构，道岔连续梁，钢桁连续梁，钢一混结合空间刚架等结构形式。 ◆ 其他特殊结构形式 V 形刚构 京沪高速是世界上一次建设标准最高、线路最长的高速铁路，受到世人关注。京沪高速铁路的建设立足于历时十几年的研究基础，己经形成了大批的研究成果，这些研究成果近年来己经实际应用到目前我国己经建成或正在建设的客运专线中，而这些客运专线的建设又为京沪高速铁路提供了宝贵的建设经验，京沪高速铁路的建设，必将为我国的高速铁路桥梁建设产生深远影响，对我国的经济发展和人民生活的提高以及创建和谐社会带来积极的促进作用。