1.2 高速铁路桥梁的类型及特点
高速铁路之所以对桥梁的要相较于普通铁路要求更搞得原因是:高速铁路运行速度快,要达标的技术标准高,站与站间距离长,同时还要协调周围的环境,即要求尽可能的减少噪声污染。而且且高速铁路的参数必须严格设定,曲率比较大,坡度小,并需要全封闭行车,桥梁建筑物的数量多于普通铁路。高速铁路桥梁大致分为三种类型:
(1) 高架桥:穿越已建有的交通路网、人口密集的地方以及地址条件差的地方。高架桥通常墩身短小,但桥梁很长,往往延伸十余公里之多。
(2) 谷架桥:用于横跨山谷。其跨度较大,墩身较高。
(3) 跨河桥:跨越河流的桥梁。新建高速铁路一般不设置平交道,是因为平交道的存在将使列车速度、交通安全和正点运行等均不能得到保证,从而设置立交桥。其中,属混凝土桥梁多。由于近几年各国公众对噪声特别反感,因此各国对高速铁路进行了充分细致的研究过程,不仅中小跨度桥梁采用道砟桥面的钢筋混凝土和预应力混凝土桥梁,而且发展了多种大跨预应力混凝土结构。其结构耐久性好,易修桥。国内外大量的桥梁使用经验说明,结构耐久性对桥梁的安全使用和经济性起决定性作用。高速铁路桥梁结构要具有充足的刚度,从而更好的为列车提速提供坚实、平顺的行车道[3]。
拥有高速铁路桥梁的国家基本上要遵循以下原则:双线整孔桥梁的使用,梁整孔制造或分片制造整体连接,采用双单室箱梁,梁高增加,尽量选择连续刚架结构的刚度,如梁桥,拱桥,斜拉桥等。
今天,高速铁路的发展,运行舒适性的要求是越来越高,同时刚度大能提供高速铁路的舒适性和安全性。如今,高速铁路的发展趋势是全面采用无砟轨道。
无砟桥面的优点是:桥上不用上道砟,不用设档砟墙,桥面的宽度可以减小,梁重相应减轻。桥上无砟轨道性能均匀、稳定,文修养护作业少,能节省大量文修养护费用。
1.3 连续梁的定义和分类
连续梁桥是一种常见的体系结构。连续梁桥的优点包括变形小,结构刚度好,行车平顺舒适,伸缩缝少,抗震能力强,养护简单等。简支梁桥以跨为单元,各跨梁在支点上断开;而连续梁桥则是由若干跨梁组成一联,再由一联或多联组成整桥,各跨梁在支点上连续通过,这便是它与简支梁在构造上的不同之处是。
连续梁桥是超静定结构,与简支梁桥相比具有以下特点:
(1) 在相同条件下,结构内力比静定结构小,且内力状态比较合力。譬如,在均匀荷载作用下弯矩的最大值比简支梁可减少50%,弯矩图面积比简支梁可减少2/3;为了达到降低材料消耗的目的,将连续结构中各部分之间刚度进行合理调整,这一方法可以最大程度减少截面尺寸,也就大大降低了耗材。
(2) 使结构外形更为合理,举个例子,增加连续梁。梁的高度,可以减少截面的正弯矩,使梁的截面高度进一步降低,从而更合理的使用;连续梁结构的刚度和整体性好,连续桥面平整度、伸缩缝少、交通良好,因此,特别适用于高速列车。
(3) 在地基沉降,温度变化等外界影响条件下,会引起结构内力的变化。
普通钢筋混凝土结构存在不少缺点:如过早地出现裂缝,使其不能有效地采用高强度材料,结构自重必然大,从而使其跨越能力差,并且使得材料利用率低。
为了解决这些问题,预应力混凝土结构横空出世,所谓预应力混凝土结构,就是在结构承担荷载作用之前,预先对混凝土施加压力。这样就可以抵消外荷载作用下混凝土产生的拉应力。自从预应力结构产生之后,很多普通钢筋混凝土结构被预应力结构所代替[4]。
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