浅谈铁路桥梁及设计

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　　摘要：伴随着我国经济的发展和人民生活水平的日益提高，人们对铁路运输的是时效性、安全性、舒适性提出了更高的要求，这同时也对铁路桥梁设计提出越来越高的要求。铁路桥梁在设计的过程中，需要对铁路轨面高程、蹲底高程、墩顶高程等进行准确的计算，铁路桥梁的设计直接影响到施工的稳定性和准确性。本文主要是从大跨度预应力桥、地道桥、混凝土拱桥等几个主要的方面对铁路桥梁设计进行了系统的论述，从而保证了铁路桥梁的稳定运行。
　　关键词：铁路；桥梁；设计
　　一、预应力混凝土铁路桥梁的设计
　　1、预应力混凝土连续桥梁设计
　　 连续梁是一种超静定结构，一般地说，只要设计恰当，都能使内力分布比较合理，使梁式结构的应用范围得以扩大，桥跨和桥墩工程量都可能比简支梁省。预应力混凝土连续梁便于无支架施工，更是获得广泛采用的重要因素。和简支梁比较，连续梁中间支点截面有负弯矩，使梁内所受弯矩沿梁长分布比较均匀，从而有利于利用支点附近的梁截面和梁内的预应力钢筋。桥墩工程方面，连续梁桥多数桥墩只有一排支座，墩帽尺寸可以较小，对安设活动支座的桥墩，制动力不起控制作用，而在竖向荷载作用下墩身轴心受压，因此桥墩尺寸可以较小。但是安设固定支座的桥墩(常称制动墩)，需要承担几跨梁上的制动力。
　　 连续梁的截面高度，为适应内力的变化，通常沿跨度是变化的，已建成变高度连续梁的资料表明，中间支点处截面高度一般采用跨中截面高度的1.5―2.0倍。增加连续梁中间支点处的高度，除因支点截面的弯矩比跨中弯矩大很多外，还考虑到梁截面在支点处较为不利的受力条件。
　　 2、预应力混凝土刚架桥设计
　　 刚架桥的梁通常采用变高度的纵断面。在门形刚架中，支柱边缘的梁高与跨中梁高之比一般约在3―5之间，在斜腿刚架中则以在2―2.5之间为宜。刚架中的梁承受正负弯矩，常采用箱形截面，跨中梁高对铁路桥可取两肩之间主梁跨度的1/20左右，对公路桥则可取为1/30―1/35。在跨度不大的刚架桥中，为简化构造、降低梁高，也可采用板式截面，板式截面的梁高可取得更低，对铁路桥约在1/25上下，对公路桥则可在1/50上下。刚架梁的横截面在布置原则上与一般梁式桥相同，但在大跨度刚架桥中，为了提高结构的横向刚度，梁的宽度也可考虑采用朝支柱逐渐加大的形式。
　　二、铁路地道桥的设计技术和方案
　　1、铁路地道桥的主要尺寸和构造特点
　　在铁路桥梁的设计中，箱形框架地道桥按车辆通过的繁忙程度，可以是单孔或多孔框架。位于郊区公路的单孔箱形框架地道桥，如为双车道，则车道宽至少7m并在两边各设0.75m宽的人行道，如为单车道，车道宽至少4.5m，也在两边各设0.75m宽的人行道。两孔箱形框架地道桥用得比较少，因为每一孔都是快慢车混合行驶，容易产生交通事故。而且非机动车又不能将坡度减缓，一般用于主要是通行机动车的地道桥。当采用三孔箱形框架时，可以根据现场施工设备能力，或是三孔整体浇筑一次顶进，或者三孔分别浇筑分别顶进。前一种方式的结构整体性好，施工速度快。后一种方式可以使三孔做成不等高，倒换使用模板，减小顶进力以及线路轨道的加固比较方便。
　　 2、地道桥的顶进法施工技术
　　首先，分节顶进法。将一个比较长的箱体，分成两节或数节，在各节之间设置中继间千斤顶，前节箱体利用后节箱体的重量推进一个顶程，后节箱体利用后背推进，同时使中继间千斤顶活塞回程。由于这种顶进法的后背只要支承最后一节箱体的顶进，因此工程量可以大大减小。根据场地布置的许可，箱体可以按串联式或并列式浇筑。串联式可以在各千斤顶安装完成后，中途不间断地连续顶进。并列式则在第一箱体顶进后，必须将第二箱体横移并安装千斤顶，再继续顶进。然而采用并列式可以减小滑板以及传力顶程的长度。
　　 其次，自平衡顶进法。自平衡顶进法也可以称为顶拉法，是一种基本上可以不用后背的顶进法。其基本施工方法为，将箱形框架分成三节（或更多节），首尾节之间用钢丝束或粗钢筋临时连接，并在尾节后设置一根钢梁。为了保证箱型框架能够由自重平衡顶进，必须按照各种情况对各分节的长度进行检算，通常第一节长度应该取值比较小。
　　 再次，地垫顶进法。气垫顶进是一项减小顶进阻力的有效措施，其基本原理是，不管地道桥跨度多大，通常由于框架自重，底板作用于地基土上平均压应力约为3.9×104~5.88×104Pa)，如果在箱身底板与地面接触面之间吹入压缩空气形成气垫层，而当气体压力超过箱身自重压力时，则箱身将被气体压力微微抬起，可以大大地减少箱身和地面间的接触压力，使箱身摩擦力大为减少，从而达到减小顶进力的目的。
　　三、铁路钢筋混凝土石拱桥设计方案
　　1、拱桥总体布置设计
　　 首先，确定拱桥各部分标高和主拱矢跨比。拱桥以主拱两拱脚截面重心间的水平距离为主拱跨度，以拱顶截面重心与两拱脚截面重心连线间的竖直距离为矢高。矢高与跨度之比称矢跨比。当跨度大小在分路布置设计中初步拟定之后，矢跨比主要取决于主拱拱顶底面与起拱线的标高；其次，不等跨分孔的处理。在多跨拱桥中，往往其中仅一路或：：跨必须满足通航净空的要求，或受地形、地质等条件的限制，不宜等跨分孔。此时，在选择支承于同一桥墩上的相邻两不等跨拱的矢跨比时，应考虑别对桥墩所施推力的相互平衡，以减少桥墩所受的弯矩。
　　 2、铁路桥梁拱轴线形式设计
　　 选择拱轴线形式的基本原则是使它尽量与荷载的压力线相吻合，以减小土拱截面弯矩。很明显，不可能找出一条供轴曲线，使它在所有荷或情况下均与压力线吻合。因为不同的活载位置有着不同的压力线，即使在恒载作用下，拱轴也不可能与恒载压力线完全吻合。在铁路桥梁拱轴线设计中，要确定好实腹拱拱轴线、空腹拱拱轴线等的设计规范，保证桥梁拱轴线设计的完善，保证铁路的正常运行。
　　 随着国民经济的发展，国家财力的增长，人们对桥梁设计、建设的要求也越来越高，不再单纯追求经济实用，而开始追求技术经济合理及与环境协调的景观效果，要更好地优化铁路桥梁的设计理念和设计方案，保证铁路运输的稳定运行，为我国经济的发展和国民生活水平的提高提供有力的前提。

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