德国高速铁路线上的桥梁结构型式
高速铁路路基
2. 基床以下路堤填料的压实标准
2.1 路堤高度大于3.0m
2.2 路堤高度 h ≤3.0m (①h>0.7 ,② h≤0.7) 1)地基为黏性土
2)地基为砂类土或碎石类土(①h>0.7 ;② h≤0.7)
③地基为岩石:视风化程度分别处理
坚硬岩石
强风化硬质岩和软质岩
3. 高速铁路路堤边坡形式
振动次数
100 90 80 70 竖 应 (kPa) 向 力 60 50 40 30 20 10 0 0 2 4 6 埋深(m) 8 10 12
4.00
倒梯形
3.50 3.00
正梯形
路基沉降(mm)
2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.00
级配砂砾石级配范围
2)级配碎石
组成:粗、细碎石集料和石屑 级配良好(颗粒粒径搭配); 粒径、级配和材料性能符合《铁路碎石道 床底碴》规定; 变形、强度等满足高铁路基基床表层技术 条件; 太沙基反滤准则
3.4 基床表层结构(上层、下层)
1)上层(承力、提供弹性、刚度、防水) 承载能力高 变形模量大 渗透系数小 沥青混凝土 石英质母岩的砂石料
2 结构
京沪:双层结构
3 基床表层
路基上部直接承受列车荷载的部分,又被 称为路基的承载层或持力层。 研究历程: 50年代,日本最早开始研究; 70年代,欧盟; 法国、德国。
3.1 基床表层的作用
1)增加线路强度和刚度,控制线路变形; 2)扩散作用到基床底层顶面上的动应力; 3)防止道碴与基床土相互渗压; 4)防排水作用; 5)防冻等。
德国高速铁路技术
(16t)156.8
(16t)28列车空车重量/kN8 092.8
(825.8t)4 018
(410t)4 018
(410t)4 277
(436t)3 590
(366t)29列车总长度/m410.720520020018430座席数759391415(441)404(431)38131牵引传动方式GTO交直交传动GTO交直交传动GTO交直交传动GTO交直交传动GTO交直交传动
(M+3T+M)24动力车最大功率
/kW4 800×24 8008 0008 000
4 300(直流)4 00025起动牵引力/kN40020030030020026动力车制动功率/kW4 000×24 0008 2008 20027列车最大轴重/kN191.5
(19.5t)191.1
(19.5t)147
&〖BHDG2 4,WK1 2,K8 2,K8 2,K8,K9,K8,K8 2W〗&
33动力车长度/mm20 56020 56025 83525 83527 50034拖车长度/mm26 40026 40024 77524 77525 90035车体最大宽度
/mm3 020(拖)
3 070(动)3 020(拖)
为了保证所修建的高速铁路能作到客货混运而且货物列车以80~120km/h速度运行,在线路设计中,必须提高设计标准,选择较强的线路结构,以满足货车较大轴重的运行需求;选择较大的曲线半径,以保持货物列车以较低速度通过曲线时,过超高值不会太大;选择较小的最大坡度值,以保持货物列车在这些坡道上能以正常的机车牵引力通过。由此所形成的结果是高速线路通过德国中部山区时,必须修建大量的隧道群和高架桥,如汉诺威—维尔茨堡新建高速线,全长327km,有大小桥梁267座,总延长41km,其中特大桥(500m以上)20座,最长的富尔达高架桥长达1 628m,全线隧道62座,其中长隧道(2 000m以上)19座,最长的兰达吕肯隧道长达10 779.3m,隧道总延长118km。另一条高速线曼海姆—斯图加特,全长99km,全线有各种桥梁90座,总延长6km,其中特大桥4座,最长的恩兹高架桥长1 044m。全线有隧道15座,长隧道5座,最长的费罗伊登斯泰因隧道长6 800m,隧道总延长达30km。由此,建设高速铁路的成本相应也比较高。表3—2—1为德国4条已建成的高速铁路的修建成本的比较表。
高速铁路概论
3.6.2 降低钢轨电位技术措施
第四章 高速铁路动车组
4.1 概述 4.2 动车组的构成 4.3 动车组的运用与维修
4.4 国产动车组及维修基地
4.1 概述
高速动车组是当今世界高新技术的 集成,是高速铁路的标志性装备。
所谓动车组就是由动力车和拖车或 全部动力车长期固定的连接在一起组成 的车组。
4.2 动车组的组成
4.2.1 动车组的构成及特点
基本构成
① 车体 ② 转向架 ③ 车辆连接装置 ④ 制动装置 ⑤ 车辆内部设备 ⑥ 牵引传动系统 ⑦ 辅助供电系统
4.2 动车组的组成
4.2.1 动车组的构成及特点
动车组的主 要技术特点
2.1 概述 2.2 高速铁路线路的平面和纵断面 2.3 高速铁路路基 2.4 高速铁路桥梁
2.5 高速铁路隧道 2.6 高速铁路轨道结构
2.1 概述
高速铁路基础设施是个系统工程, 只有其任何一个组成部分都保证了良 好的状态,才能保证高速列车安全、 平稳、舒适的运行。
2.2 高速铁路线路的平面和纵断面
3.2 牵引变电所
3.2.1 牵引供电方式
1. 直接供电方式 2. 带回流线的直接供电方式 3. 自耦变压器供电方式
3.2 牵引变电所
3.2.2 变电所主接线方式
1. 电源侧主接线 2. 主变压器接线 3. 牵引侧主接线
3.2.3 变电所综合自动化和检测
1. 近线保护 2. 牵引网保护 3. 牵引变压器保护 4. 电容器保护
2.6 高速铁路轨道结构
2.6.5 高速铁路轨道检测和维修管理
3. 轨道管理信息系统的应用
德国高速铁路轨道技术简介
4 结语
无碴轨道对结构和基础要求非常高 ,尤其对沉降 要求很严 ,因此工程条件和地质条件成为发展无碴轨 道的的决定性因素 。我国地域广阔 ,地质条件复杂 ,我 国高速铁路无碴轨道技术发展研究起步较晚 ,很多问 题尚未解决 ,在有些条件下 (如路基地段 )铺设无碴轨 道还需要进行深入研究 。我国高速客运专线工程浩 大 ,要建成世界一流客运专线 ,必须在试验研究方面下 大力气 ,并急需取得突破 。 参考文献 :
·轨道工程 ·
德国高速铁路轨道技术简介
芮东升 , 赵陆青
(铁道第三勘察设计院线路处 , 天津 300142)
摘 要 :郑西客运专线是我国首批开工建设的速度目标值 350 km / h的高标准客运专线之一 ,加强对德国高速铁路技术的学习 与探讨 ,以便于在以后的工作中提高设计与创新 。介绍德国高 速铁路轨道类型和技术特点 ,阐述轨道设计理念和理论 。 关键词 :客运专线 ; 高速铁路 ; 轨道 中图分类号 : U21312 + 1 文献标识码 : A 文章编号 : 1004 2954 (2006)增刊 0144 03
无碴轨道要求施工精度非常高 ,因此 ,如何保证测 量精度要求是无碴轨道施工质量的重要环节 。一般沿 线路布置基桩 ,可设置在线路两侧的接触网杆基础上 , 也可设在接触网杆上 。如果在隧道里 ,可设置在边墙
铁道标准设计 RA ILWA Y S TANDARD D ES IGN 2006 (增刊 )
德国无碴轨道地段多使用 Vossloh loarv300 型扣 件 ,该扣件在轨下设置了橡胶垫板 ,为轨道提供弹性 。 扣件刚度在 2215~35 kN /mm ,实践证明效果明显 。 (2)设置吸音设备 (图 9)
高速铁路有砟、无砟轨道结构及精调
第二章高速铁路有砟、无砟轨道结构及精调第一节概述无砟轨道是以混凝土或沥青混合料等取代散粒道碴道床而组成的轨道结构形式。
由于无碴轨道具有轨道平顺性高、刚度均匀性好、轨道几何形位能持久保持、维修工作量显著减少等特点,在各国铁路得到了迅速发展。
特别是高速铁路,一些国家已把无碴轨道作为轨道的主要结构形式进行全面推广,并取得了显著的经济效益和社会效益。
以下是无砟轨道的主要优势和缺点。
一、无砟轨道的优势主要有:1、轨道结构稳定、质量均衡、变形量小,利于高速行车;2、变形积累慢,养护维修工作量小;3、使用寿命长—设计使用寿命60年;二、无砟轨道的缺点主要有:1、轨道造价高:有砟180万/km,双块式350万,1型板式450万,2 型板式500万。
2、对基础要求高因而显著提高修建成本:有砟轨道可允许15cm工后沉降,无砟轨道允许3cm,由此引起的以桥代路及路基加固投资巨大。
3、振动噪声大:减振降噪型无砟轨道目前尚不成功,减振无砟轨道选型存在较大困难。
4、一旦损坏整治困难:尤其是连续式无砟轨道。
第二节无砟轨道结构一、国外铁路无碴轨道结构型式国外铁路无碴轨道的发展,数量上经历了由少到多、技术上经历了由浅到深、品种上经历了由单一到多样、铺设范围上经历了由桥梁、隧道到路基、道岔的过程。
无碴轨道已成为高速铁路的发展趋势。
1.日本日本是发展无碴轨道最早的国家之一。
早在20世纪60年代中期,日本就开始了无碴轨道的研究与试验并逐步推广应用,无碴轨道比例愈来愈大,成为高速铁路轨道结构的主要形式。
据统计,日本高速铁路无碴轨道比例,在20世纪70年代达到60%以上,而90 年代则达到80%以上。
日本从20世纪60年代中期开始进行板式无碴轨道的研究到目前大规模的推广应用,走过了近40年的历程。
对于最初提出的轨道结构方案,铁道综合技术研究所相继进行了设计、部件试验、实尺模型试验、设计修改、在营业线上试铺等工作。
从津田沼、日野土木试验所内的实尺模型试验到既有线、新干线的桥梁、隧道和路基上的各种形式无碴轨道结构的试铺,总共建立了20多处近30km的试验段,开展了大量的室内、营业线上动力测试和长期观测的试验研究工作,并在试验结果的基础上,不断的改进、完善结构设计参数和技术条件,最终将普通A 型(图4-3)、框架形(图4-4)等板式轨道结构作为标准定型,在山阳、东北、上越、北陆和九州新干线的桥梁、隧道和路基上大量使用。
CRTSⅡ型板式无砟轨道
目录一、概 述 (1)二、路基上CRTSⅡ型板式无砟轨道 (3)(一)结构组成 (3)(二)形式尺寸及相关技术要求 (5)三、桥梁上CRTSⅡ型板式无砟轨道 (6)(一)结构组成 (6)(二)形式尺寸及相关技术要求 (8)四、隧道内CRTSⅡ型板式无砟轨道 (13)(一)结构组成 (13)(二)形式尺寸及相关技术要求 (13)五、岔区板式无砟轨道 (15)(一)结构组成 (15)(二)形式尺寸及相关技术要求 (17)六、过渡段设计技术 (19)(一)设计原则 (19)(二)技术措施 (19)一、概 述2005年,我国系统引进了德国博格板式无砟轨道设计、制造、施工、养护维修及工装、工艺等成套技术。
在铁道部“引进、消化、吸收、再创新”的战略部署下,通过京津城际铁路的工程实践,无砟轨道系统技术总结、系统技术再创新工作,已经形成了我国CRTSⅡ型板式无砟轨道系统成套技术。
图1.1 运营中的京津城际铁路目前,京沪高速铁路以及国内的大部分客运专线铁路均采用了CRTSⅡ型式无砟轨道,其主要结构特点如下:CRTSⅡ型板式无砟轨道与其他类型无砟轨道的明显区别在于全线轨道板和桥上底座板均为纵向连续结构,这是CRTSⅡ型板式无砟轨道系统的主要特点。
1.轨道板采用工厂化预制,通过布板软件计算出轨道板布设、制作、打磨、铺设等工序所需的全部轨道几何数据,实现了设计、制造和施工的数据共享;2.轨道板相互之间通过纵向精轧螺纹钢筋连接,较好地解决了板端变形问题,提高了行车舒适度;3.轨道板采用数控机床打磨工艺,打磨精度可达0.1mm,通过高精度的测量和精调系统,轨道板铺设后即可获得高精度的轨道几何,最大限度的降低铺轨精调工作,大幅度提高综合施工进度。
4.桥上底座板不受桥跨的限制,为跨越梁缝的纵向连续结构, 桥上的轨道板与路基、隧道内的一致,均为标准轨道板,利于工厂化、标准化生产,便于质量控制,同时简化轨道板的安装和铺设;5.摩擦板、端刺结构是桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道系统的锚固体系,通过摩擦板和端刺将温度力和制动力传递到路基;6.梁面设置设置滑动层,隔离桥梁与轨道间的相互作用,以减小桥梁伸缩引起的钢轨和板内纵向附加力,实现大跨连续梁上取消伸缩调节器;7.一般情况下,在桥梁固定支座上方,桥梁和底座板间设置剪力齿槽、预埋件,将制动力和温度力及时向墩台上传递;8.在梁缝处设置高强度挤塑板,减小梁端转角对无砟轨道结构的影响;9.在底座板两侧设置侧向挡块进行横向、竖向限位;10.支承层采用水硬性材料或素混凝土,不需要配筋,结构简单,施工方便,同时可减少工程投资。
高速铁路桥梁综述
顺序
38 39 40 41 42 43 44 45 ຫໍສະໝຸດ 6 47 48 49项目名称
兰新铁路第二双线甘青段 兰新铁路第二双线新疆段
沈丹客专 成都至重庆铁路客专 吉林至珲春客运专线 郑州至焦作城际铁路 郑州至开封城际铁路 长沙至株洲、湘潭城际铁路
青荣城际铁路 成都至都江堰铁路彭州支线
佛肇城际铁路 东莞至惠州城际铁路
为了保证高速列车的行车安全和乘坐舒适,高速铁路桥梁 除了具备一般桥梁的功能外,首先要为列车高速通过提供高 平顺、稳定的桥上线路,桥梁是线路的基础,车—线—桥共 同作用是其突出特点。
3)无砟轨道在高速铁路中广泛应用
桥上轨道结构分有砟和无砟轨道,其中无砟轨道对桥梁变形要求更加 严格。
无砟轨道的优点
弹性均匀、轨道稳定,养护维修工作量减少,线路平、纵断面参数限 制放宽,曲线半径减小,坡度增大。
通车年份 运营速度
1992,300km/h 1991,250km/h 1991,250km/h 1998,280km/h 2002,300km/h 1992,250km/h
/ 1983,300km/h 1990,300km/h 1993,300km/h 1994,300km/h 1996,300km/h 2001,300km/h 2007,320km/h 1964,270km/h 1975,300km/h 1982,260km/h 2002,275km/h 1997,260km/h 2004,300km/h 2007,300km/h
桥梁比例% 10.42 87.7 32.2 20.6 16.7 18.2 25.8 24.1 32.4 48.1 62.1 64.5 71.8 34.9 87 33.4 31.5 94.2 80.6
高速铁路桥梁结构型式
高速铁路桥梁构造型式高速铁路上的桥梁,应能在列车到达最高设计速度的条件下,满足行车平安和旅客乘坐的舒适度。
因而桥梁构造必须具有足够的强度、稳定性、刚度和耐久,并且保持桥上线路的平顺状态。
〔一〕桥梁构造体系 1.小跨度刚架桥的截面形式以现浇板梁为宜;简支梁与连续梁桥的截面以单箱单室箱梁为宜;板梁的截面推荐用日本高架桥的截面形状,箱梁截面推荐采用德国新干线标准设计截面。
钢桁架桥的桥面系以采用正交异性板为宜;组合梁桥也以箱形截面形状为宜。
2. 混凝土简支梁构造构造简单、技术成熟、架设快捷、更换方便,是我国既有铁路桥梁的主要型式,总数90%以上。
近年来,拼装式移动支架造桥机研制成功,使混凝土简支梁的跨度达56。
这就更加扩大了铁路混凝土简支梁的使用范围。
在特殊条件下,其它型式的混凝土简支梁,如槽形梁等,也可采用。
3. 混凝土连续梁70年代以来,在我国新线铁路上修建了大量混凝土连续梁,以扩大混凝土梁桥的使用范跨度多在40~80m之间,最大达84m,成为中等跨度铁路混凝土梁桥的主要型式。
作为一个实例,在小跨度范围内应用不多,钱塘江二桥的引桥,采用了7 ~9孔1联,共6孔跨度32 联47孔跨度32m等高度箱形截面双线铁路连续梁桥,是目前我国跨度最小的铁路预应力混凝土连续梁桥。
4. 混凝土刚架桥是一种空间超静定构造,整体性好,具有较好的刚度和抗震性能。
在日本高速铁路高架桥中占有十分重要的地位。
刚架桥多为3 ~5 孔一联,跨度6 ~8 m 左右,联间以简支挂孔相连。
填土高度7~12 m,根底多采用打入桩和扩大根底型式。
与我国京沪高速铁路沪宁段的线路和地质情况相近,具有较好的参考价值。
〔二〕上部构造型式1. 别离式构造与整体式构造的比拟。
在双线并列的情况下,梁部构造可采用两单线桥的别离式构造,也可采用双线桥整体式构造,对于中等跨度混凝土连续梁构造,考虑到一般采用悬臂灌注法施工。
尤其重要的是,双线单箱整体式构造,虽不能有效降低桥梁的动力系数,但从车辆运动平稳性考虑,由于构造自重增大,旅客乘坐舒适度有进一步改善,是值得重视的。
(整理)05高速铁路的桥梁.
5 高速铁路的桥梁5.1 概述高速铁路的高速度、高舒适性、高安全性、高密度连续运营等特点对其土建工程提出严格的要求,由于速度大幅提高,高速列车对桥梁结构的动力作用远大于普通铁路桥梁。
桥梁出现较大挠度会直接影响桥上轨道的平顺性,造成结构物承受很大的冲击力,旅客舒适度受到严重影响,轨道状态不能保持稳定,甚至影响列车的运行安全。
此外,为保证轨道的平顺性还必须限制桥梁的预应力徐变上拱和不均匀温差引起的结构变形,这些都对高速铁路桥梁的刚度和整体性提出了严格要求。
各国高速铁路桥梁设计基本上遵循以下原则:(1)采用双线整孔桥梁,主梁整孔制造或分片制造整体联结。
双线桥梁一方面提供很大的横向刚度,同时在经常出现的单线荷载下,竖向刚度比单线桥增大了一倍。
(2)除了小跨度桥梁外,大都采用双线单室箱形截面。
(3)增大梁高,欧洲各国高速铁路预应力混凝土简支梁高跨比一般在1/9~1/12之间。
(4)尽量选用刚度大的结构体系如简支梁、连续梁、连续刚构、斜拉桥、拱及组合结构等。
(5)桥梁跨度不宜过大。
按照不同的用途,高速铁路桥梁可分为以下三类:(1)高架桥——用以穿越既有交通路网、人口稠密地区及地质不良地段、高架桥通常墩身不高,跨度较小,但桥梁很长,往往伸展达十余公里;(2)谷架桥——用以跨越山谷,跨度较大,墩身较高;(3)跨越河流的一般桥梁。
概括起来,高速铁路桥梁具有以下特点:1.所占比例大、高架长桥多高速铁路由于采用全封闭行车模式,线路平纵面参数限制严格以及要求轨道高平顺性,导致桥梁比例明显增大。
尤其在人口稠密地区和地质不良地段,为了跨越既有交通路网、节省农田,避免高大路基阻挡视线和路基不均匀沉降,大量采用高架线路。
例如,日本近2000km的高速铁路中,高架桥占线路总长的36%,全部桥梁占线路总长的47%。
而我国普通铁路桥梁占线路全长的的平均比例仅为4%左右。
可见,桥梁比例大,高架桥且长桥多是高速铁路桥梁的主要特征,桥梁已成为高速铁路土建工程主要组成部分。
高速铁路桥梁设计原则及结构形式总结[详细]
5. 客运专线与普通铁路是两个时代的产物,客运专线设计、施工采 用新理念,其建设促进了我国铁路桥梁工程技术的发展。
普通铁路桥梁概貌
客运专线桥梁概貌 8
二、高速铁路桥梁特点
9
客运专线铁路桥梁的主要特点:
1. 结构动力效应大 2. 桥上无缝线路与桥梁共同作用 3. 乘坐舒适度要求高 4. 需满足100年使用寿命 5. 维修养护时间少
22
4. 梁轨纵向力传递
• 为了保证桥上无缝线路(有砟)稳定和安全,要求:
桥上无缝线路钢轨附加压应力不大于 61MPa 桥上无缝线路钢轨附加拉应力不大于 81MPa 制动时,梁轨相对快速位移不大于 4mm
• 当温度跨大于120m时,由于伸缩力过大,应设置钢轨伸缩调节器,
释放钢轨附加应力。
• 对于满足桥墩纵向最小刚度有困难的高墩谷架桥,应采用结构措施,
共线铁路仍采用中-活载及相应的动力系数。
我国客运专线采用的 ZK 活载图式(0.8UIC) 17
2. 刚度和变形控制限值
• 我国普通铁路桥梁的规定
项目
混凝土梁,简支 钢板梁
钢桁梁
梁式桥跨梁体 竖向挠度
≤L/800
≤L/900
墩台顶纵、横向 弹性水平位移
≤5 L(mm)
静定结构墩台 均匀沉降量
≤20 L(mm)
围内不产生较大振动。
乘坐舒适度评定标准
乘坐舒适度
垂直加速度(m/s2)
很好
1.0
好
1.3
可接受
2.0
13
4. 需满足100年使用寿命
• 对客运专线桥梁首次提出在预定作用和预定的维修和使用条件下,
主要承力结构要有100年使用年限的耐久性要求。设计者应据此进 行耐久性设计。
高速铁路桥梁主要结构型式
2020-2021中考数学锐角三角函数的综合热点考点难点附答案一、锐角三角函数1.在△ABC中,AB=BC,点O是AC的中点,点P是AC上的一个动点(点P不与点A,O,C重合).过点A,点C作直线BP的垂线,垂足分别为点E和点F,连接OE,OF.(1)如图1,请直接写出线段OE与OF的数量关系;(2)如图2,当∠ABC=90°时,请判断线段OE与OF之间的数量关系和位置关系,并说明理由(3)若|CF﹣AE|=2,EF=23,当△POF为等腰三角形时,请直接写出线段OP的长.【答案】(1)OF =OE;(2)OF⊥EK,OF=OE,理由见解析;(3)OP的长为62或23.【解析】【分析】(1)如图1中,延长EO交CF于K,证明△AOE≌△COK,从而可得OE=OK,再根据直角三角形斜边中线等于斜边一半即可得OF=OE;(2)如图2中,延长EO交CF于K,由已知证明△ABE≌△BCF,△AOE≌△COK,继而可证得△EFK是等腰直角三角形,由等腰直角三角形的性质即可得OF⊥EK,OF=OE;(3)分点P在AO上与CO上两种情况分别画图进行解答即可得.【详解】(1)如图1中,延长EO交CF于K,∵AE⊥BE,CF⊥BE,∴AE∥CK,∴∠EAO=∠KCO,∵OA=OC,∠AOE=∠COK,∴△AOE≌△COK,∴OE=OK,∵△EFK是直角三角形,∴OF=12EK=OE;(2)如图2中,延长EO交CF于K,∵∠ABC=∠AEB=∠CFB=90°,∴∠ABE+∠BAE=90°,∠ABE+∠CBF=90°,∴∠BAE=∠CBF,∵AB=BC,∴△ABE≌△BCF,∴BE=CF,AE=BF,∵△AOE≌△COK,∴AE=CK,OE=OK,∴FK=EF,∴△EFK是等腰直角三角形,∴OF⊥EK,OF=OE;(3)如图3中,点P在线段AO上,延长EO交CF于K,作PH⊥OF于H,∵|CF﹣AE|=2,3AE=CK,∴FK=2,在Rt△EFK中,tan∠3∴∠FEK=30°,∠EKF=60°,∴EK=2FK=4,OF=12EK=2,∵△OPF是等腰三角形,观察图形可知,只有OF=FP=2,在Rt△PHF中,PH=12PF=1,3OH=23∴()2212362+-=如图4中,点P 在线段OC 上,当PO=PF 时,∠POF=∠PFO=30°, ∴∠BOP=90°, ∴OP=33OE=233, 综上所述:OP 的长为62 或233. 【点睛】本题考查了全等三角形的判定与性质、直角三角形斜边中线等于斜边一半、等腰直角三角形的判定与性质、解直角三角形等,综合性较强,正确添加辅助线是解题的关键.2.小红将笔记本电脑水平放置在桌子上,显示屏OB 与底板OA 所在水平线的夹角为120°时,感觉最舒适(如图1),侧面示意图为图2;使用时为了散热,她在底板下面垫入散热架ACO '后,电脑转到AO 'B '位置(如图3),侧面示意图为图4.已知OA=OB=24cm ,O 'C ⊥OA 于点C ,O 'C=12cm . (1)求∠CAO '的度数.(2)显示屏的顶部B '比原来升高了多少?(3)如图4,垫入散热架后,要使显示屏O 'B '与水平线的夹角仍保持120°,则显示屏O 'B '应绕点O '按顺时针方向旋转多少度?【答案】(1)∠CAO′=30°;(2)(36﹣12)cm ;(3)显示屏O′B′应绕点O′按顺时针方向旋转30°. 【解析】试题分析:(1)通过解直角三角形即可得到结果;(2)过点B 作BD ⊥AO 交AO 的延长线于D ,通过解直角三角形求得BD=OBsin ∠BOD=24×=12,由C 、O′、B′三点共线可得结果;(3)显示屏O′B′应绕点O′按顺时针方向旋转30°,求得∠EO′B′=∠FO′A=30°,既是显示屏O′B′应绕点O′按顺时针方向旋转30°.试题解析:(1)∵O′C⊥OA于C,OA=OB=24cm,∴sin∠CAO′=,∴∠CAO′=30°;(2)过点B作BD⊥AO交AO的延长线于D,∵sin∠BOD=,∴BD=OBsin∠BOD,∵∠AOB=120°,∴∠BOD=60°,∴BD=OBsin∠BOD=24×=12,∵O′C⊥OA,∠CAO′=30°,∴∠AO′C=60°,∵∠AO′B′=120°,∴∠AO′B′+∠AO′C=180°,∴O′B′+O′C﹣BD=24+12﹣12=36﹣12,∴显示屏的顶部B′比原来升高了(36﹣12)cm;(3)显示屏O′B′应绕点O′按顺时针方向旋转30°,理由:∵显示屏O′B与水平线的夹角仍保持120°,∴∠EO′F=120°,∴∠FO′A=∠CAO′=30°,∵∠AO′B′=120°,∴∠EO′B′=∠FO′A=30°,∴显示屏O′B′应绕点O′按顺时针方向旋转30°.考点:解直角三角形的应用;旋转的性质.3.如图,在△ABC中,∠ABC=∠ACB,以AC为直径的⊙O分别交AB、BC于点M、N,点P在AB的延长线上,且∠CAB=2∠BCP.(1)求证:直线CP是⊙O的切线.(2)若BC=2,sin∠BCP=,求点B到AC的距离.(3)在第(2)的条件下,求△ACP的周长.【答案】(1)证明见解析(2)4(3)20【解析】试题分析:(1)利用直径所对的圆周角为直角,2∠CAN=∠CAB,∠CAB=2∠BCP判断出∠ACP=90°即可;(2)利用锐角三角函数,即勾股定理即可.试题解析:(1)∵∠ABC=∠ACB,∴AB=AC,∵AC为⊙O的直径,∴∠ANC=90°,∴∠CAN+∠ACN=90°,2∠BAN=2∠CAN=∠CAB,∵∠CAB=2∠BCP,∴∠BCP=∠CAN,∴∠ACP=∠ACN+∠BCP=∠ACN+∠CAN=90°,∵点D在⊙O上,∴直线CP是⊙O的切线;(2)如图,作BF⊥AC∵AB=AC,∠ANC=90°,∴CN=CB=,∵∠BCP=∠CAN,sin∠BCP=,∴sin∠CAN=,∴∴AC=5,∴AB=AC=5,设AF=x,则CF=5﹣x,在Rt△ABF中,BF2=AB2﹣AF2=25﹣x2,在Rt△CBF中,BF2=BC2﹣CF2=2O﹣(5﹣x)2,∴25﹣x2=2O﹣(5﹣x)2,∴x=3,∴BF2=25﹣32=16,∴BF=4,即点B到AC的距离为4.考点:切线的判定4.如图,抛物线C1:y=(x+m)2(m为常数,m>0),平移抛物线y=﹣x2,使其顶点D 在抛物线C1位于y轴右侧的图象上,得到抛物线C2.抛物线C2交x轴于A,B两点(点A 在点B的左侧),交y轴于点C,设点D的横坐标为a.(1)如图1,若m=.①当OC=2时,求抛物线C2的解析式;②是否存在a,使得线段BC上有一点P,满足点B与点C到直线OP的距离之和最大且AP=BP?若存在,求出a的值;若不存在,请说明理由;(2)如图2,当OB=2﹣m(0<m<)时,请直接写出到△ABD的三边所在直线的距离相等的所有点的坐标(用含m的式子表示).【答案】(1) ①y=﹣x2+x+2.②.(2)P1(﹣m,1),P2(﹣m,﹣3),P3(﹣﹣m,3),P4(3﹣m,3).【解析】试题分析:(1)①首先写出平移后抛物线C2的解析式(含有未知数a),然后利用点C (0,2)在C2上,求出抛物线C2的解析式;②认真审题,题中条件“AP=BP”意味着点P在对称轴上,“点B与点C到直线OP的距离之和最大”意味着OP⊥BC.画出图形,如图1所示,利用三角函数(或相似),求出a的值;(2)解题要点有3个:i)判定△ABD为等边三角形;ii)理论依据是角平分线的性质,即角平分线上的点到角两边的距离相等;iii)满足条件的点有4个,即△ABD形内1个(内心),形外3个.不要漏解.试题解析:(1)当m=时,抛物线C1:y=(x+)2.∵抛物线C2的顶点D在抛物线C1上,且横坐标为a,∴D(a,(a+)2).∴抛物线C2:y=﹣(x﹣a)2+(a+)2(I).①∵OC=2,∴C(0,2).∵点C在抛物线C2上,∴﹣(0﹣a)2+(a+)2=2,解得:a=,代入(I)式,得抛物线C2的解析式为:y=﹣x2+x+2.②在(I)式中,令y=0,即:﹣(x﹣a)2+(a+)2=0,解得x=2a+或x=﹣,∴B(2a+,0);令x=0,得:y=a+,∴C(0,a+).设直线BC的解析式为y=kx+b,则有:,解得,∴直线BC的解析式为:y=﹣x+(a+).假设存在满足条件的a值.∵AP=BP,∴点P在AB的垂直平分线上,即点P在C2的对称轴上;∵点B与点C到直线OP的距离之和≤BC,只有OP⊥BC时等号成立,∴OP⊥BC.如图1所示,设C2对称轴x=a(a>0)与BC交于点P,与x轴交于点E,则OP⊥BC,OE=a.∵点P在直线BC上,∴P(a,a+),PE=a+.∵tan∠EOP=tan∠BCO=,∴,解得:a=.∴存在a=,使得线段BC上有一点P,满足点B与点C到直线OP的距离之和最大且AP="BP"(3)∵抛物线C2的顶点D在抛物线C1上,且横坐标为a,∴D(a,(a+m)2).∴抛物线C2:y=﹣(x﹣a)2+(a+m)2.令y=0,即﹣(x﹣a)2+(a+m)2=0,解得:x1=2a+m,x2=﹣m,∴B(2a+m,0).∵OB=2﹣m,∴2a+m=2﹣m,∴a=﹣m.∴D(﹣m,3).AB=OB+OA=2﹣m+m=2.如图2所示,设对称轴与x轴交于点E,则DE=3,BE=AB=,OE=OB﹣BE=﹣m.∵tan∠ABD=,∴∠ABD=60°.又∵AD=BD,∴△ABD为等边三角形.作∠ABD的平分线,交DE于点P1,则P1E=BE•tan30°=×=1,∴P1(﹣m,1);在△ABD形外,依次作各个外角的平分线,它们相交于点P2、P3、P4.在Rt△BEP2中,P2E=BE•tan60°=•=3,∴P2(﹣m,﹣3);易知△ADP3、△BDP4均为等边三角形,∴DP3=DP4=AB=2,且P3P4∥x轴.∴P3(﹣﹣m,3)、P4(3﹣m,3).综上所述,到△ABD的三边所在直线的距离相等的所有点有4个,其坐标为:P1(﹣m,1),P2(﹣m,﹣3),P3(﹣﹣m,3),P4(3﹣m,3).【考点】二次函数综合题.5.如图,在△ABC中,∠A=90°,∠ABC=30°,AC=3,动点D从点A出发,在AB边上以每秒1个单位的速度向点B运动,连结CD,作点A关于直线CD的对称点E,设点D运动时间为t(s).(1)若△BDE是以BE为底的等腰三角形,求t的值;(2)若△BDE为直角三角形,求t的值;(3)当S△BCE≤92时,所有满足条件的t的取值范围(所有数据请保留准确值,参考数据:tan15°=23;(2秒或3秒;(3)6﹣【答案】(1)2【解析】【分析】(1)如图1,先由勾股定理求得AB的长,根据点A、E关于直线CD的对称,得CD垂直平分AE,根据线段垂直平分线的性质得:AD=DE,所以AD=DE=BD,由,可得t 的值;(2)分两种情况:①当∠DEB=90°时,如图2,连接AE,根据t的值;②当∠EDB=90°时,如图3,根据△AGC≌△EGD,得AC=DE,由AC∥ED,得四边形CAED 是平行四边形,所以AD=CE=3,即t=3;(3)△BCE中,由对称得:AC=CE=3,所以点D在运动过程中,CE的长不变,所以△BCE 面积的变化取决于以CE作底边时,对应高的大小变化,①当△BCE在BC的下方时,②当△BCE在BC的上方时,分别计算当高为3时对应的t的值即可得结论.【详解】解:(1)如图1,连接AE,由题意得:AD=t,∵∠CAB=90°,∠CBA=30°,∴BC=2AC=6,∴∵点A、E关于直线CD的对称,∴CD垂直平分AE,∴AD=DE,∵△BDE是以BE为底的等腰三角形,∴DE=BD,∴AD=BD,∴t=AD=;2(2)△BDE为直角三角形时,分两种情况:①当∠DEB=90°时,如图2,连接AE,∵CD垂直平分AE,∴AD=DE=t,∵∠B=30°,∴BD=2DE=2t,∴∴②当∠EDB=90°时,如图3,连接CE,∵CD垂直平分AE,∴CE=CA=3,∵∠CAD=∠EDB=90°,∴AC∥ED,∴∠CAG=∠GED,∵AG=EG,∠CGA=∠EGD,∴△AGC≌△EGD,∴AC=DE,∵AC∥ED,∴四边形CAED是平行四边形,∴AD=CE=3,即t=3;综上所述,△BDE为直角三角形时,t的值为3秒或3秒;(3)△BCE中,由对称得:AC=CE=3,所以点D在运动过程中,CE的长不变,所以△BCE 面积的变化取决于以CE作底边时,对应高的大小变化,①当△BCE在BC的下方时,过B作BH⊥CE,交CE的延长线于H,如图4,当AC=BH=3时,此时S△BCE=12AE•BH=12×3×3=92,易得△ACG≌△HBG,∴CG=BG,∴∠ABC=∠BCG=30°,∴∠ACE=60°﹣30°=30°,∵AC=CE,AD=DE,DC=DC,∴△ACD≌△ECD,∴∠ACD=∠DCE=15°,tan∠ACD=tan15°=t3=23,∴t=6﹣3由图形可知:0<t<6﹣3时,△BCE的BH越来越小,则面积越来越小,②当△BCE在BC的上方时,如图3,CE=ED=3,且CE⊥ED,此时S△BCE=12CE•DE=12×3×3=92,此时t=3,综上所述,当S△BCE≤92时,t的取值范围是6﹣3.【点睛】本题考查三角形综合题、平行四边形的判定和性质、直角三角形的性质、三角形的面积问题、轴对称等知识,解题的关键是灵活运用所学知识,学会用分类讨论的思想思考问题,学会寻找特殊点解决问题,属于中考压轴题.6.2018年12月10日,郑州市城乡规划局网站挂出《郑州都市区主城区停车场专项规划》,将停车纳入城市综合交通体系,计划到2030年,在主城区新建停车泊位33.04万个,2019年初,某小区拟修建地下停车库,如图是停车库坡道入口的设计图,其中MN是水平线,MN∥AD,AD⊥DE,CF⊥AB,垂足分别为D,F,坡道AB的坡度为1:3,DE =3米,点C在DE上,CD=0.5米,CD是限高标志屏的高度(标志牌上写有:限高米),如果进入该车库车辆的高度不能超过线段CF的长,则该停车库限高多少米?(结果精确到0.1米,参考数据2≈1.41,3≈1.73)【答案】该停车库限高约为2.2米.【解析】【分析】据题意得出3tan B ,即可得出tan A,在Rt△ADE中,根据勾股定理可求得DE,即可得出∠1的正切值,再在Rt△CEF中,设EF=x,即可求出x,从而得出CF3的长.【详解】解:由题意得,tan3B∵MN∥AD,∴∠A=∠B,∴tan A,∵DE⊥AD,∴在Rt△ADE中,tan A=DEAD,∵DE=3,又∵DC=0.5,∴CE=2.5,∵CF⊥AB,∴∠FCE+∠CEF=90°,∵DE⊥AD,∴∠A+∠CEF=90°,∴∠A=∠FCE,∴tan∠FCE=3.在Rt△CEF中,设EF=x,CF x(x>0),CE=2.5,代入得(52)2=x2+3x2,解得x=1.25,∴CFx≈2.2,∴该停车库限高约为2.2米.【点睛】本题考查了解直角三角形的应用,坡面坡角问题和勾股定理,解题的关键是坡度等于坡角的正切值.7.如图,AB是⊙O的直径,E是⊙O上一点,C在AB的延长线上,AD⊥CE交CE的延长线于点D,且AE平分∠DAC.(1)求证:CD是⊙O的切线;(2)若AB=6,∠ABE=60°,求AD的长.【答案】(1)详见解析;(2)9 2【解析】【分析】(1)利用角平分线的性质得到∠OAE=∠DAE,再利用半径相等得∠AEO=∠OAE,等量代换即可推出OE∥AD,即可解题,(2)根据30°的三角函数值分别在Rt△ABE中,AE=AB·cos30°,在Rt△ADE中,AD=cos30°×AE即可解题.【详解】证明:如图,连接OE,∵AE平分∠DAC,∴∠OAE=∠DAE.∵OA=OE,∴∠AEO=∠OAE.∴∠AEO=∠DAE.∴OE∥AD.∵DC⊥AC,∴OE⊥DC.∴CD是⊙O的切线.(2)解:∵AB是直径,∴∠AEB=90°,∠ABE=60°.∴∠EAB=30°,在Rt△ABE中,AE=AB·cos30°333在Rt△ADE中,∠DAE=∠BAE=30°,∴AD=cos30°×AE=32×3392.【点睛】本题考查了特殊的三角函数值的应用,切线的证明,中等难度,利用特殊的三角函数表示出所求线段是解题关键.8.如图,在正方形ABCD 中,E 是边AB 上的一动点,点F 在边BC 的延长线上,且CF AE =,连接DE ,DF ,EF . FH 平分EFB ∠交BD 于点H .(1)求证:DE DF ⊥;(2)求证:DH DF =:(3)过点H 作HM EF ⊥于点M ,用等式表示线段AB ,HM 与EF 之间的数量关系,并证明.【答案】(1)详见解析;(2)详见解析;(3)22EF AB HM =-,证明详见解析.【解析】【分析】(1)根据正方形性质, CF AE =得到DE DF ⊥.(2)由AED CFD △△≌,得DE DF =.由90ABC ∠=︒,BD 平分ABC ∠, 得45DBF ∠=︒.因为FH 平分EFB ∠,所以EFH BFH ∠=∠.由于45DHF DBF BFH BFH ∠=∠+∠=︒+∠,45DFH DFE EFH EFH ∠=∠+∠=︒+∠, 所以DH DF =.(3)过点H 作HN BC ⊥于点N ,由正方形ABCD 性质,得222BD AB AD AB =+=.由FH 平分,EFB HM EF HN BC ∠⊥⊥,,得HM HN =.因为4590HBN HNB ∠=︒∠=︒,,所以22sin 45HN BH HN HM ===︒. 由22cos 45DF EF DF DH ===︒,得22EF AB HM =-. 【详解】(1)证明:∵四边形ABCD 是正方形,∴AD CD =,90EAD BCD ADC ∠=∠=∠=︒.∴90EAD FCD ∠=∠=︒.∵CF AE =。
德国高速铁路技术(1)tie31
第三篇德国高速铁路技术1德国高速铁路发展概述1.1德国发展高速铁路的背景及概况德国位于西欧,二次世界大战后东、西德分治长达40年,1990年10月两德统一,现有面积35.6万km2,人口7580万;目前共有铁路营业里程38500km,其中电气化铁路19000多km。
自从1835年纽伦堡到菲尔特的第一条长度仅为11km的铁路在德国建成以来,德国铁路已有160多年历史。
1915年铁路鼎盛时期,线路里程曾达62400km。
早在1851年德国柏林到科隆间开行了Schnellzug快车,旅行速度达41.4km/h,1892年一种新型长途列车,名谓“D—Zug”号特快列车投入运营,两车厢间联结处已设有通道折棚,最高速度可达90km/h。
1901年西门子公司和哈尔斯科公司生产的四轴三相交流试验用电力机车,在柏林附近马林弗尔德—措森间创造了162.5km/h的世界记录。
1932年柏林—汉堡间运行的“汉堡飞人”内燃动车组最高速度达到了165km/h。
1936年5月11日德国又创造了用建设系列05型Borsig流线型蒸汽机车牵引新型客车,从汉堡到柏林,创造了最高速度200.4km/h的新世界记录。
在第二次世界大战期间,德国铁路遭受到严重破坏。
战后,东、西德分治,原联邦德国铁路(DB)与原民主德国铁路(DR)分别恢复战后创伤,原联邦德国铁路技术发展较快,开发了TEE城间快速列车(140km/h)。
20世纪60年代初,又开发了新型快速豪华旅客列车“莱茵金子”号,最高速度可达200km/h,这种列车往返于阿姆斯特丹和瑞士之间,成为原联邦铁路所拥有的高级国际长途客车的中坚。
在1965年慕尼黑国际运输展览会期间,在慕尼黑到奥古斯堡,每天开行200km/h快速列车,证明了原联邦德国铁路及铁路工业的效率及速度达到新水平。
20世纪50年代,随着公路运输与航空运输的飞速发展,原联邦德国铁路运输遇到了强大的竞争对手。
加上原联邦政府制订了偏于发展高速公路的政策,从财政上给予强有力的支持,从1960年到1992年,国家财政投资公路的建设费用高达4500亿马克,但同一时期,国家投资用于改建和扩建铁路网络,包括后来新建的汉诺威—维尔茨堡、曼海姆—斯图加特两条高速铁路投资在内,仅仅560亿马克,也可以说铁路在发展中遇到巨大阻力,铁路必须自己承担干线的建设费用,从而导致铁路运输连续滑坡,财政赤字累累,1970年铁路财政赤字达139亿马克,1990年赤字已高达470亿马克。
高速铁路无缝线路
• 日本新干线的无缝线路每隔1.5km设置一组正反向钢轨伸缩调
节器,并在其间焊联钢轨胶接绝缘接头,在大跨度桥梁及跨度 不大、总长较长的桥上更为广泛采用钢轨伸缩调节器,如:山 阳新干线吉井川桥、锦町桥、赤谷桥等桥上无缝线路均设置伸 缩调节器。 日本新干线也有采用超长无缝线路实例,如:上越新干线 棒名隧道内铺设长12981m无缝线路,北海道青森一扎幌间青 函隧连长53.85km,无缝线路初步设计方案采取设置伸缩调节 器,经技术经济比较得出结论,采用超长无缝线路能获得更高 的技术经济效益,因而在青函隧道内铺设一段长53km的无缝 线路。
(1)挑选钢轨不严,使对接钢轨断面的尺寸误差大于 规定标准,或对接时未严格执行工艺要求,对接时形成较大 偏差。 (2)对锉头、打磨、调直的工艺掌握不严,没有达到 规定标准。
二、内在缺陷 内在未焊透现象,它是常见的一种缺陷。光斑处手感光滑,呈银灰 色,焊道出现光斑的钢轨抗冲击性能显著下降。另一种光斑呈半焊接状, 其断面呈灰色,手感不光滑,且有一定强度。产生光斑的原因如下:
3.全断面夹板的设计需考虑以下要求:
(])按照胶层固化后的厚度,预留夹板与钢轨之间的间隙; (2)增大夹板竖向刚度,以减小列车荷载作用下胶接绝缘接头 的挠度; (3)几何尺寸尽可能对称,便于轧制加工和热处理; (4)按照轨道电路的要求,全断面夹板外形设计还应给扣件安 装留有必要的空间
4.紧固件
选用小扭矩系数K的高强度螺栓,当螺栓公称直径D、螺栓扭 力矩M一定,螺栓张力P与扭矩系数K成反比:
跨区间无缝线路纵向力(温度力)的调整 一、应力放散
国外主要高速铁路轨道结构概况
国外主要高速铁路轨道结构概况高速铁路是一种有轨道的陆上交通工具,它以高速、高效和安全为特点。
成熟的高速铁路系统,不仅依靠先进的列车技术,还需要具备优良的轨道结构,以保障乘客舒适的行车环境和运输效率。
国外一些高速铁路系统在轨道结构的设计和建设方面做出了许多令人瞩目的创新。
1.TGV高速铁路(法国)法国TGV(Train à Grande Vitesse)高速铁路系统在轨道结构方面采用了德国Vossloh公司开发的Vossloh快速型轨道。
这种轨道采用了一种特殊的锐角缺口结构,通过在轨道头部切削出一定角度的槽口,使得轮轨相对位置的调整更加方便快捷。
该型轨道在降低轮轨打滑和噪音的同时,还提高了轮轨的精度和准确性。
2. Shinkansen高速铁路(日本)日本的Shinkansen高速铁路系统采用了一种双层桁架结构的轨道。
该轨道结构由两根平行的钢轨和连接两根钢轨的横梁组成。
这种结构能够提高轨道的稳定性和刚性,减少轨道的垂直变形,提高乘车舒适度。
另外,日本的Shinkansen还采用了混凝土轨道床来减少噪音和振动。
3.ICE高速铁路(德国)德国的ICE(Intercity-Express)高速铁路系统采用了一种称为LVT型的轨道结构。
LVT型轨道是德国LVT公司开发的一种全新材料,它由一种名为"VE-Drehlastic"的弹性聚合物制成。
LVT型轨道具有较好的弹性和消音特性,可以有效降低乘车噪音和振动。
此外,LVT型轨道还可以使列车的运行更加平稳,提高乘车舒适度。
4.AVE高速铁路(西班牙)西班牙的AVE(Alta Velocidad Española)高速铁路系统在轨道结构方面采用了一种称为"Platz LVT"的轨道。
Platz LVT轨道是由德国Platz公司研发的一种高弹性塑料轨道。
该轨道具有优异的噪音和振动吸收能力,能够有效降低列车行驶时的噪音和振动。
国外铁路箱梁应用的例子
国外铁路箱梁应用的例子
铁路箱梁是一种常用于铁路桥梁建设的结构形式。
国外在铁路箱梁应用方面有
许多成功的案例。
以下是一些具有代表性的例子。
1. 梅岛大桥(英国):梅岛大桥是英国一座重要的车道铁路桥梁,采用了箱梁
结构。
这座跨越英吉利海峡的大桥由两座巨大的箱形梁构成,连接了英国本土和梅岛。
它是世界上最长的跨海悬索桥之一,也是英国最重要的交通枢纽之一。
2. 卓别林大桥(美国):卓别林大桥是美国旧金山湾区一座著名的铁路桥梁,
采用了箱梁结构。
这座跨越旧金山湾的大桥由多座箱形梁构成,连接旧金山市和其它地区。
卓别林大桥被誉为世界七大工程奇迹之一,也是美国的地标性建筑之一。
3. 汉堡-柏林高速铁路(德国):汉堡-柏林高速铁路是德国一条重要的高速铁
路线,其中包括一些铁路箱梁应用的示范工程。
这些铁路箱梁用于跨越河流、高速公路和城市等障碍物。
它们不仅提供了高效、稳定的交通通道,还减少了对周边环境的干扰。
这些国外铁路箱梁应用的例子表明,箱梁结构在铁路桥梁建设中具有重要的地
位和广泛的应用。
它们在跨越海峡、湾区和障碍物时展现出了卓越的性能和可靠性。
这些成功的案例为其他国家的铁路箱梁建设提供了宝贵的经验和借鉴。
【技术先行】德国钢-混组合结构桥梁设计与施工
【技术先行】德国钢-混组合结构桥梁设计与施工摘要:简述钢-混组合结构桥梁和德国路桥的发展与现状,介绍了钢-混组合桥梁的分类、施工方案;详细介绍了德国有代表性的4座钢-混组合结构桥梁设计施工方案,提出中国应推广应用组合结构桥梁。
关键词:德国;组合结构;钢-混组合梁;设计;施工1概述金属结构桥梁的关键是桥面系。
1900年开始采用钢筋混凝土桥面板,1926年johnson在钢梁上外包混凝土时嵌入剪力连接件,从而标志着钢-混组合桥梁的诞生。
二次世界大战以后,欧洲急需恢复战争破坏的房屋和桥梁,由于钢材短缺大量采用钢-混组合结构。
钢-混组合结构桥梁由于结构高度小、自重轻、承载力高、刚度大、施工便捷、综合效益好等显著优点,自20世纪50年代之后得到了迅速发展,逐渐成为与钢桥、混凝土桥并列的3大桥梁类型之一。
近年来除常用的组合板梁桥和组合箱梁桥之外,相继研发了波形钢腹板组合梁桥、组合桁梁桥、组合刚构桥等一系列新的结构形式,拓宽了组合桥的应用领域。
德国国土面积35.69万km2,1931-1942年建成世界上第一条高速公路(波恩至科隆)。
到1998年底已建成11427km高速公路、41387km联邦公路;这些远程公路(高速公路+联邦公路)上共有35272座桥梁、总长1329km。
这些桥梁中,钢筋混凝土桥梁占53.8%,预应力混凝土桥占37.8%;钢桥占6.1%、钢-混组合结构桥梁占2.3%(811座)。
这些钢-混组合结构桥梁主要是梁式桥,以及一些跨河、跨路的拱桥(采用组合梁桥面系)。
至2012年底,德国高速公路总长12845km(其中六车道及以上高速公路长3109km),联邦公路长39700km;高速公路总里程居世界前列。
1998-2012年德国远程公路上的桥梁工程见表1。
(1)用于跨高速公路、城市干道。
(2)用于山区跨越深谷的公路。
(3)跨越较大河流。
(4)旧桥改造、拓宽等。
2钢-混组合结构桥梁的分类及施工方案2.1钢-混组合结构桥梁的分类钢-混组合结构按受力体系可分为梁式、拱式、斜拉桥和悬索桥4大类。
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德国咼速铁路线上的桥梁结构型式1. 设计速度250 km/h、全长327 km的德国汉诺威一维尔茨堡和全长104 km的曼海姆一斯图加特两条新干线上,共有桥梁359座,总延长37 km。
在359座桥中,152座跨越公路,139座跨越铁路,其余68座为大型山谷桥和高架桥。
2. 从桥梁总长与线路总长之比来看,德国高速铁路上的桥梁数量远小于日本新干线和我国拟建的京沪高速铁路线。
3. 德国这两条新干线上的桥梁几乎全部是预应力混凝土和钢筋混凝土桥。
其原因一方面是混凝土桥养护维修方便、造价也较低,另一更主要的的原因则是混凝土桥在高速行车条件下的噪音远比钢桥低。
4. 在德国的这两条新干线上,大部分桥为预应力混凝土简支梁和连续梁。
5. 简支梁的墩中心距基本上采用44 m及58 m两种,25 m的只有少数几跨。
墩中心距44 m的梁跨度为42 m,58 m的梁跨度55.75 m。
6. 为这两条新干线,德国联邦铁路管理中心组织力量制定了一套标准设计图(参考设计),标准设计均为单室单箱形截面预应力混凝土梁,桥面的横断面按《铁路新干线上桥梁的特殊规程》的56条办理,规定的横断面如图432所示。
432时速超过200.M线路上的铁路桥桥而横斷面(德国)(单位:in)7. 在标准设计中,箱梁底板宽 5.0 m,桥面板宽14.3 (道床部分9.1 m)。
跨度42 m 的梁高4.0 m,55.75 m的梁高5.0 m ;腹板与铅垂方向成15 0.6 m,支座处0.7m;底板的一般厚度为0.35 m,支座处0.6m;梁端还设有0.8 m厚的横隔板,横隔板设有可供维修人员及小车通行的洞。
迪陽舟it山圾桥(6)祭转勒Jt斯爭塔尔山谷桥图433痔国高速铁路桥梁的上部结构典型橫截面图(单位:cm)確国高速铁路桥彖时典型善敷表43.5法国高速铁路线上的高架桥1•运行TGV列车的法国大西洋高速铁路时速为300 km/h,总长263 km。
总共修建了10座双线高架桥,总长 3 523 m,单线高架桥3座,总长455 m,其数量相对说来非常少,这些高架桥的基本资料列于表436中蛙国夭西漁宫速鉄路肓架桥^U6从表436所反映的情况可见,绝大部分桥都采用预应力混凝土箱梁。
施工方法为顶推法施工。
由于数量少,因而无标准设计,各类尺寸都是变化的,跨度一般在25 m以上,最大跨度50 m,用等截面以便于顶推施工。
图439为预应力混凝土箱梁横截面示意图,两侧设有隔音墙。
综合德国与法国的情况看,高速铁路线上桥梁多采用单箱单室预应力混凝土简支或连续梁,跨度一般在25 m以上、60 m以下,施工方法以顶推和现场支架灌注法为主,梁高为跨度的1/10—1/15,箱底板宽5・0~ 5.5 m。
目前,修建高速铁路的国家有日本、法国、德国、意大利及西班牙等。
日本高速铁路基本以板式轨道(无碴轨道)为主,并采用接近其高速运营列车的P(N)荷载作为设计活载图式;其余国家(包括正在修建高速铁路的韩国)均以有碴轨道为主,采用UIC荷载作为设计活载图式。
板式轨道桥面二期恒载要比有碴轨道轻一半,前者约为9 t/m,后者为18 t/m (双线桥面),而且P荷载也仅为UIC荷载40%左右。
欧洲高速铁路采用UIC荷载主要原因是考虑施工及养路机械荷载大,可与其它欧洲铁路联网以及将来在高速铁路上有行走重型车辆的可能。
上述差别导致日本的桥梁截面略小于欧洲的桥梁,同时也限制使用重型施工荷载,日本桥梁施工主要采用在桥位上灌筑或用吊机在桥下将预制梁装吊就位。
不采用架桥机等重型设备。
预应力混凝土桥梁在高速铁路桥梁中占有绝对优势因为预应力混凝土与其它建桥材料相比,具有一系列适合高速铁路桥梁的优点,如刚度大、噪音低、温度引起的变形对线路位置影响小、养护工作量少、造价也较低等。
当需要减轻梁重或快速施工时,结合梁也常被采用。
一、日本新干线上的桥梁\在日本的铁路新干线上,除东海道新干线设计速度为210 km/h夕卜,其余几条线的设计速度为260 km/h。
在这些线上,桥梁总延长所占线路长度比重较大,表 4.3.1为各条新干线上桥梁及高架桥所占比例。
由表431可见,日本新干线上高架桥的比率,在某些段几乎占了线路总长的一半。
由于有这样多的高架桥,因此日本新干线上的高架桥多采用标准设计。
日本高架桥标准设计的基本情况如表432,标准设计中桥面宽度按表433确定。
东海道新千线桥宽10,9 m 轨道种类這雀轨道跨径布置J•I山阳新千线新衣阪二冈直11,5m這磴轨道冈山一博多lKOm 11.4 m板式轨道道喳轨這东北新千线东京一有壁1U xn 11,6 m有壁一盛冈(特姝设计)11,6 m 12,2 m板式轨道道链轨道(mX询柱02X0.7 鹿袈10X06谢也独立基5出卜」彗型士O*柱03X0.81DX0.7柱0.8X08鹿段 1.1X0.7柱舉嘖0.9X0 912X0.8柱昨 1.05X105 舷道囲:1.3X085 分除中司圖柱1J0X0.9 10X06濟12X0.8柱l.Ox 1D0.9X091.3X0.95梁 1.2X035独立基础整臨5出整佬础W; lAiMi 血3bQ0*5itI:60(Qt!9rMHNX>0VfMCL*->w IM)(>IIgo-ODD-亠HU MN)rr^1J 标亚设il 吟能式高Si 桥(克线媲俩廈7 m )齣;KFbH 卜矗架式声駅播5|线检*岛團14 m )1090024WX) LHMAM组成部分 东海道新千线山阳新千銭 飾S 腿垂取P山阳新干銭 (冈dj 至博多)东北新干线戟道中心间距 4.3 4.3 4,3 4,3 车辆限界(费:)3.4 3 43.43 4 凤压限界 (2X0.S) L616 1.61.6 检修通道安全用0.5 檢修用1.05100.5 0.70.5 1.0其它栏杆宽 (2X0.1) 0.2 隔音壁 (2X025) 0.5隔音壁(2X0.25) □25隔音壁 0.5 吸音板(2X0.15) 0.3隔音壁 0.5 吸音板(2X0.15) 03基翌海道高架桥1 勺几种标准设计形式如图1 4.3.1 所示。
11.0 113 116新干线标准高架桥桥寛C m ).1b ・ -IV1我国高速铁路桥梁的结构型式装配式双向预应力混凝土T形简支梁桥T形简支梁由于其预制简单、架设方便,在我国普通铁路的中小跨度桥梁中被大量采用;但因为其整体性差、横向刚度弱,在高速铁路中,需要进行改进。
双向预应力结构体系具有良好的纵横向刚度和整体性,且构件重量轻,架设方便,因此在秦沈客运专线较小跨度桥梁中广泛采用了装配式双向预应力T形简支梁。
如用于16 m的简支梁桥,桥跨均采用双线4片式T梁,通过桥面板、横隔板及横向预应力钢筋组装而成。
梁高为116 m,T梁间距260 cm,梁端部和中部设横隔板,如图1所示。
mob蹈】四片式T勝邮中斷両(单位;mm)1112后张法预应力混凝土简支箱梁简支箱梁具有良好的力学性能,如整体性好、刚度大、抗扭性能好等,很适用于高速铁路桥梁。
秦沈客运专线中,简支箱梁的跨度有20 m、24 m和32 m几种,均采用后张法预应力混凝土结构。
截面型式分为双线单箱单室和单线单箱单室,双线箱梁采用斜腹板,单线采用直腹板,如图2所示。
简支箱梁均不设跨中横隔板;由于采用了整体内模,在结构允许的条件下尽量减小横隔板尺寸;单线箱梁为不对称结构,为控制梁体在施加预应力时发生斜向弯曲在桥面外悬臂板每隔 2 m处设置长度为0195 m的横向断缝,以调整有效截面的重心位置。
梁休中心线b)单红审梁跨中截lfli(单位:mm)图2箱梁截面型式2高速铁路桥梁的特点上面简单叙述了我国高速铁路桥梁上出现的一些常见的桥型以及其不同于公路桥梁的设计。
综合这些桥梁及特点,可以看出高速铁路桥梁有着不同于普通铁路及公路桥梁的特点。
211桥梁纵向刚度高速铁路采用的是跨区间无缝钢轨,因此对桥梁的纵向位移要求很严。
即高速铁路桥梁必须有足够的纵向刚度,在使用荷载作用下不产生过大的纵向位移。
相比之下,公路桥梁可以通过设置伸缩缝等措施,使桥梁在有较大纵向位移时仍能保持路面连续。
以斜拉桥为例,从受力体系来看,公路斜拉桥往往采用塔梁自由的纵向漂浮体系,这对结构受力有利;但高速铁路上的斜拉桥均采用塔梁固结,或设纵向弹性约束等措施来增强桥梁的纵向刚度。
212桥梁动力性能对于公路桥梁和普通铁路桥梁,桥梁设计的控制因素一般是结构强度要求。
但对于高速铁路桥梁,由于高速列车对桥梁的动力作用不可忽视,而桥梁的振动对列车也有很大影响,即车桥耦合振动的作用很明显,设计除考虑强度要求外,还必须考虑动力作用。
从分析计算的结果来看,控制高速铁路桥梁设计的关键问题已不再是强度,而是动力性能指标如脱轨系数、轮重减载率以及舒适性指标等。
这些指标与车辆、路线以及桥梁等均有关系。
反映到桥梁上,桥梁刚度的要求往往成为控制设计的关键。
因此,需要采用很多有效的措施来提高高速铁路桥梁的竖向及横向刚度,如增大梁高、采用双线整孔梁、钢桁加劲等等。