高速铁路预制后张法预应力混凝土大跨度简支梁技术分析

罗明福



高速铁路预制后张法预应力混凝土大跨度简支梁技术分析

罗明福

（中铁上海工程局集团第六工程有限公司 云南昆明 650217）

本文重点对高速铁路预制后张法预应力混凝土大跨度简支梁技术进行分析，简要阐述了高速铁路简支梁在我国的发展现状以及现有高速铁路简支梁设计参数和控制指标，对预制大跨度简支梁的发展意义进行了分析，以期更好地实现预制简支梁在高速铁路中的应用，使其在符合运输要求的前提下，为铁路部门创造更好的经济效益。

铁路部门；预制后张法；简支梁预制

引言

我国铁路行业发展迅速，对于高速铁路来说，其发展成果显著，运营里程超过全世界总量的一半。在高速铁路桥建设中，大多为简支梁桥。其中，又以预应力混凝土简支梁结构的应用更为普遍，其具备的优势包括较好的耐久性，施工过程简便，结构形式相对简单等。因此，对于简支梁预制方面的研究有其必要性，对于高速铁路的发展起到有力的推动作用。

1我国高速铁路简支梁应用现状

就目前来说，国内高速铁路的运营里程数不低于一万六千公里，运营里程约占世界总量的二分之一，四纵铁路干线基本形成。高速铁路运营网络规模全世界最大大，且运营速度最快。以桥代路理念是我国高速铁路建设的主要策略之一，因此桥梁在高速公路干线中的比例较大，应用最广，其中又以跨度为三十二米的预应力混凝土简支箱梁桥最为常见，另外跨度为二十四米的箱梁桥也有较多应用，跨度为四十，四十四和五十六米的简支箱梁应用相对较少。

2现有高速铁路简支梁设计分析

本文以跨度为三十二米预应力混凝土简支箱梁这一在国内高速铁路中应用最广的结构为例进行分析。高速铁路处于运营状态下其活载静态效应大约为设计参数的百分之三十五到四十之间，此时刚度取代强度成为结构设计的控制指标。为了确保桥梁轨道结构的稳定性，保障其受力安全，另外使列车在高速运行状态下的安全和舒适度得以保障，要对其变形和变位值进行限定。依照我国线性的标准，先对桥梁刚度的设计参数要求分析如下：

2.1竖向挠度

当梁部结构处于ZK竖向静活作用的条件之下，此时梁体竖向挠度限制参照表1.

表1：梁体竖向挠度限值

2.2梁端转角

如果桥梁选用的是无砟轨道，梁端竖向转角因素会对梁缝两侧钢轨支点造成影响，引发钢轨上拔活下压的问题。如果上拔时的力度较大，超过了钢轨扣件扣压力，就会使得钢轨和下垫板脱离，进而导致垫板下压力超出其承压范围，是垫板发生损坏。对有砟轨道来说，需要确保桥梁接缝位置处有砟道床达到良好的稳定性，对于梁端转角的限制具体参照表2.

表2：ZK 竖向静活载作用下梁端竖向转角限值

2.3竖向自振频率限值

相关研究中表明，若梁体的固有频率过低的情况下，会引发高速列车运行过程中的振动加大或共振现象，在频率过高的情况下，由于轨道平顺度较低而引发的列车动力响应将会显著加大，所以需要对简支梁竖向自振频率值进行限定。高速列车车长在二十四到二十六之间，简支箱梁跨度不超过三十二米，则自振频率值限定无需对车桥耦合动力响应进行分析。另外，若简支梁跨度超过四十米，在长列荷载的影响之下，由于动力荷载造成的突变效应会有所降低。

对于高速铁路桥梁来说，桥梁跨度是其控制参数的主要影响因素。对于各不同跨度简支箱梁来说，其刚度限制之间的对应关系呈幂函数。

结合各刚度限值之间的对应关系，在梁端转角以及基频均符合要求的情况之下对其刚度进行分析。将各项结果进行综合之后可以得出，首先，在梁体竖向刚度值能满足梁端转角或基频限制数值的前提之下，挠跨比和标准规定中的数值相差较大，不对梁体设计进行控制。其次，如果预制简支梁跨度不超过三十二米，则梁体设计控制指标的主要影响因素为基频。最后，在预制简支梁跨度为四十米的情况下，基频及梁端转角之间的对应关系较为接近，基频以及梁端转角间控制指标差异不大，箱梁设计的经济性更强。

3预制大跨度简支梁的发展价值

作为我国高速铁路中较为常用的结构之一，简支梁结构的应用将逐步成为铁路行业发展中的必然趋势，其应用的逐步普遍也会为高速铁路的发展带来十分重要的影响。现阶段，国内高速铁路施工数量不断增加，规模不断扩大，技术逐步成熟，在长期的施工建设实践中经验逐渐丰富，技术储备不断增强。在预应力简支梁不断发展的过程之中，结合发展成果和相关研究，在简支梁设计，应用等方面的认识也在不断深化，为时速在二百五十千米甚至更高的高速铁路简支梁发展起到了良好的铺垫作用。

高速铁路跨越性较强，施工难度较大，建设地地形复杂，高墩桥梁适用于河流和沟谷之上，深基础桥梁则更适用于软土地基。在桥梁建设中，对资金消耗较大的环节主要时下部结构的建造。因此，如果跨度为三十二米的简支梁应用较多，则很难达到较好的经济性。当简支梁跨度超过三十二米时，如果只可选择原位浇筑或连续梁，则也不具备良好的经济性，并且对质量的控制难度较高。在该情况下，跨度超过四十米的简支梁逐步成为高速铁路应用的主要研究方向。结合集中预制等施工方法，可以有效实现资金的节约。另外，积极对跨度超过四十米的简支梁进行研究，还能有效提升简支梁桥的跨越能力，使其应用范围得以扩宽，在技术方面也有其独特优势。

4结束语

随着我国铁路行业的快速发展，预应力简支梁的应用技术也将进一步提高。桥梁技术方面的相关研究为推动我国高速铁路的发展起到了十分重要的作用，也为技术标准体系的建立提供了参考。在未来的时间里，高速铁路建设将不断进步，桥梁设计也将随之发展起来并不断得到完善。

[1]中华人民共和国铁道部．TB 10002.3—2005 铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范［S］．北京:中国铁道出版社，2010．

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[3]牛斌，胡所亭，魏峰，等．我国高速铁路预应力混凝土箱梁研究与应用［C］.第十九届全国桥梁学术会议论文集(上册)．上海:中国土木工程学会桥梁及结构工程分会、上海市城乡建设和交通委员会，2010．

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