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鐵路橋梁
來源:互聯網

鐵路橋梁是鐵路跨越天然障礙物或人工設施的架空建筑物。

從 20 世紀 50 年代初期開始,我國主要采用鋼筋混凝土橋梁和鋼梁橋,1955年開始研發后張拉預應力混凝土鐵路橋梁(簡稱“PC 梁”)。進入 21 世紀后,大跨度橋梁實現了千米級跨越,橋梁建設水平進入世界先進行列。截至 2021 年底,國鐵集團橋梁總數約9.2萬座 累計3.1萬公里。目前我國現行的《鐵路橋涵設計規范》(TB 10002-2017)是國家鐵路局在2017年1月2日發布的,設計方法仍為容許應力法。中國高速鐵路橋梁有著大量采用簡支箱梁結構形式、特殊結構橋多、大跨度橋多、重視橋梁建筑美學的設計特點。

2020年4月1日,我國最大跨度橋梁班那漢湄公河特大橋主橋實現合龍。2020年6月28日,世界首座高低矮塔公鐵兩用斜拉橋商合杭高速鐵路蕪湖長江三橋(蕪湖長江三橋)、世界最大跨度無砟軌道高速鐵路橋梁商合杭高鐵裕溪河特大橋通車運營。2022年11月30日,世界最長跨海高速鐵路橋杭州灣跨海大橋正式開建。2023年12月25日,杭州灣跨海鐵路大橋中航道橋首樁開鉆。

結構

鐵路橋梁荷載大,沖擊力大,行車密度大,要求能抵抗自然災 害的標準高,特別是結構要求有一定的豎向橫向剛度和動力性能。100多年來,國鐵集團的建橋技術取得了舉世矚目的進步,研究制造出高強度耐久的新材料,設計出先進合理的橋式結構,擁有科學先進的制造和施工工藝設備。橋長可達11700米,墩高可達183米,最大跨度可達300多米;另外,多跨連續梁式橋斜腿剛構橋、柔性拱剛性桁梁橋、栓焊梁橋、平彎橋、雙薄壁墩橋、高墩V形支撐橋、斜拉橋、鋼拱橋等等科技含量很高的鐵路橋,都出現在我國的大江大河上。中國橋的設計和施工已經達到了世界先進水平。

分類

鐵路橋梁采用最多的是梁式橋。它是一種使用最廣泛的橋梁型式,可細分為簡支梁橋、連續梁橋和懸臂梁橋。所謂簡支梁是指梁的兩端分別為支(固定)端與活動端的單跨梁式橋。連續梁橋是指橋跨結構連續跨越兩個以上橋孔的梁式橋。在橋墩上連續,在橋孔內中斷,線路在橋孔內過渡到另一根梁上的稱為懸臂梁,采用這種梁的橋稱為懸臂梁橋。梁式橋的梁身可以做成實腹的,也可做為空腹的,空腹的稱為桁梁。桁梁也叫桁架。桁架的類型五花八門,有三角形、雙斜桿形、菱格形、米字形、多腹桿密格形、K形、W形、空腹形等。

拱式橋

拱式橋由拱上建筑、拱圈和墩臺組成。在豎直荷載作用下,作為承重結構的拱肋主要承受壓力,拱橋的支座既要承受豎向力,又要承受水平力,因此拱式橋對基礎與地基的要求比梁式橋要高。拱式橋按橋面位置 可分為上承式拱橋、中承式拱橋和下承式拱橋。

懸索橋

懸索橋,是橋面支承在懸索(也稱大纜)上的橋,又稱吊橋。它是以懸索跨過塔頂的鞍形支座錨固在兩岸的錨錠中,作為主要承重結構。在纜索上懸掛吊桿,橋面懸掛在吊桿上。由于這種橋可充分利用懸索鋼纜的高抗拉強度,具有用料省、自重輕的特點,是現在各種體系橋梁中能達到最大跨度的一種橋型。

斜拉橋

斜拉橋是將梁用若干根斜拉索拉在塔柱上的橋。它由梁、斜拉索和塔柱三部分組成。斜拉橋是—種自錨式體系,斜拉索的水平力由梁承受、梁除支承在墩臺上外,還支承在由塔柱引出的斜拉索上。按梁所用的材料不同可分為鋼斜拉橋、結合梁斜拉橋和混凝土梁斜拉橋。

剛構橋

剛構橋是指橋跨結構與橋墩式橋臺連為一體的橋。剛構橋根據外形可分為門形剛構橋,斜腿剛構橋和箱形橋。斜腿剛構橋可應用于山谷、深河陡坡地段,避免修建高墩或深水基礎。箱形橋的梁跨、腿部和底板聯 成整體,剛性好,適用于地基不良的情況和既有線下采用頂推法施工。

除以上5種橋梁基本結構型式外,還有一種其承重結構系由兩種結構型式組合而成,稱為組合體系橋梁。如梁與拱的組合,以九江長江大橋為代表;梁與懸吊系統的組合,以鴨綠江大橋為代表;梁與斜拉索的組合,以蕪湖長江大橋為代表等。

高鐵橋梁

高速鐵路橋梁的橋面必須有足夠的強度來應對高速列車的沖擊力,對橋面的各項參數都有著嚴格的要求。

(1)國內外已建和在建的下承式高速鐵路鋼橋中,橋面結構大致可分為混凝土道碴板橋面、混凝土整體橋面和鋼正交異性板整體橋面。這些橋面結構在法國TGV、日本新干線和我國正在修建的高速鐵路橋梁七都有應用。

(2)混凝土道碴板橋面大多為鋼縱橫梁-混凝土板結合橋面,這種橋面結構的優點是自重較輕,結構簡單,受力明確,主桁下弦桿(或系梁)只受節點荷載作用,與明橋面結構類似。橫梁的面外彎曲是設計中的關鍵問題,施工中應盡可能釋放一期恒載作用下橫梁的面外彎曲和縱粱的軸向變形,節間不宜過大。當跨度較大時,或設置伸縮縱梁,或加大下弦桿或系梁以減小第一系統變形。

(3)混凝上板整體橋面結構一般用在下承式鋼桁梁橋,可分為兩種:一種橋面板只在節點處與下弦桿結合;另一種是橋面板與整個下弦桿相結合。優點是整體性好,剛度大。前者保留了混凝土道碴板橋面結構簡單,受力明確的優點,后者整體性更好,剛度更大。缺點是結構自重大,用鋼量一般比混凝土道碴板橋面多。

(4)正交異性鋼整體橋面結構整體性好、剛度大、建筑高度低、自重比混凝士整體橋面小;缺點是用鋼量多,一般用于特大跨度橋梁。

發展

中國最早的鐵路橋梁要追溯到19世紀的70年代修筑的吳淞鐵路,因當地河網密布,短短十幾公里的鐵路修建了中小橋梁十余座,其中最大的是長50米左右的吳淞蕰藻浜橋。吳淞鐵路一年后即被拆除,那些橋梁也就不在稱為鐵路橋。1887年,中國人自己修筑的第一條鐵路——唐胥鐵路向西延伸時,在茶淀與漢沽區間的薊運河上修建了長173.72米、具有近代建筑水平的鐵路鋼橋——運河橋。此橋經過多次改造,直到今天仍在使用,它可以算為國鐵集團歷史最悠久的鋼構橋。從1881年唐胥鐵路建成到今天,中國共修建了4萬余座各種鐵路大小橋梁,其中1984~1995年的10年里就修建了6259座。

參考資料 >

國家鐵路局關于發布鐵道行業標準的公告.國家鐵路局.2024-02-24

中國高速鐵路橋梁建設關鍵技術.engineering.2024-02-24

中老鐵路最大跨度橋梁全橋合龍.中華人民共和國國務院新聞辦公室.2024-02-24

中鐵山橋出品!兩座“世界之最“橋梁通車!.澎湃新聞.2024-02-24

世界最長高速鐵路跨海大橋今日開工.央視網.2024-02-24

跨越江海杭州灣跨海鐵路大橋中航道橋首樁開鉆.中國鐵道科學研究院集團有限公司.2024-02-24

高速鐵路橋梁橋面方案比較研究.鐵路網.2012-11-27

高速鐵路橋梁橋面方案比較研究(2).鐵路網.2012-11-27

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