高速铁路桥梁工程设计原则与施工技术PPT课件
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5. 维修养护时间少
• 高速铁路采用全封闭行车模式 • 行车密度大 • 桥梁比例大、数量多
16
高速铁路桥梁设计要求
• 桥梁应有足够的竖向、横向、纵向和抗扭刚度，使结
构的各种变形很小
• 跨度40m及以下的简支梁应选择合适的自振频率，避
免列车过桥时出现共振或过大振动
• 结构符合耐久性要求并便于检查 • 常用跨度桥梁应标准化并简化规格、品种 • 长桥应尽量避免设置钢轨伸缩调节器 • 桥梁应与环境相协调（美观、降噪、减振）
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。
5
3. 高速铁路桥梁可分为高架桥、谷架桥和跨越河流的一般桥梁。 混凝土和预应力混凝土结构具有刚度大、噪音小、温度变化 引起结构变形对线路影响少、养护工作量小、造价低等优势， 在高速铁路桥梁设计中广泛采用。
京津城际铁路高架桥概貌
6
4. 全面采用无砟轨道是高速铁路发展趋势，桥上无砟轨道对桥梁的 变形控制提出更为严格的要求。
无砟轨道的优点 弹性均匀、轨道稳定、乘坐舒适度进一步改善 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
无砟轨道基本类型 轨道板工厂预制、现场铺设—日本板式轨道、德国博格型无砟轨道 现场就地灌筑— 德国雷达型无砟轨道（长枕埋入式、双块式）
v μ=k·α+i=k 2n·L +i
α— 速度参数 i — 轨道不平顺的影响（常数项） k — 系数
v — 车速（m/s） n — 结构自振动频率（Hz） L — 跨度（m）
11
• 高速铁路速度效应大于普通铁路，桥梁的动力效应相应较大，对常用刚
度的混凝土梁、车速为130、160、300km/h时，α-L的关系如下图：
9
高速铁路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. 满足乘坐舒适度 4. 100年使用寿命 5. 维修养护时间少
10
1. 结构动力效应大
• 桥梁在列车通过时的受力要比列车静置时大，其比值（1+μ） 称为
动力系数（冲击系数）。产生动力效应的主要因素： ① 移动荷载列的速度效应 ② 轨道不平顺造成车辆晃动
构的自振频率和桥上轨道的平顺性。
• 桥梁应具有较大的刚度、合适的自振频率，保证列车在设计速度范
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
15
4. 100年使用寿命
• 对高速铁路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。
19
1. 设计活载图式
• 设计活载图式的大小直接影响桥梁的承载能力和建造费用，是重要的桥
梁设计参数。图式的制定应满足运输能力和车辆的发展。
• 我国普通铁路桥梁采用中-活载图式和相应的动力系数。
中-活载图式
跨度m 1+μ
8 1.316
混凝土简支梁动力系数
10 1.300
16 1.261
20 1.240
高速铁路桥梁工程设计原则与 施工技术
1
讲座内容
一. 前言 二. 高速铁路桥梁特点 三. 主要设计原则及相关限值 四. 国外高速铁路桥梁结构型式与施工技术 五. 我国高速桥梁结构型式与施工技术
2
前言
一. 前言 二. 高速桥梁特点 三. 主要设计原则及相关限值 四. 国外高速铁路桥梁结构型式与施工技术 五. 我国高速桥梁结构型式与施工技术
高速铁路荷载
电车、内燃动车荷载 速
度
参
机车荷载
数
α
的
最
大
值
跨度 L（m）
12
• 跨度40m以下的高速铁路简支梁桥当α＞0.33、相当于n＜1.5v/L时，
会出现大的动力效应，甚至发生共振。为此，应当选择合理的结构 自振频率n，避免与列车通过时的激振频率接近。
跨度
冲 击 系 数
跨度
冲 击 系 数
速度参数α
速度参数α
• 列车高速通过时，桥梁竖向加速度达到0.7g（f≤20Hz）以上会使
有碴道床丧失稳定，道碴松塌，影响行车安全。
13
2. 桥上无缝线路与桥梁共同作用
• 修建高速铁路要求一次铺设跨区间无缝线路，以保证轨道的平顺和稳
定。桥上无缝线路可看作为不能移动的线上结构，而桥梁在列车荷载、 列车制动作用下和温度变化时要产生位移。当梁、轨体系产生相对位 移时，桥上钢轨会产生附加应力。
3
1. 桥梁是高速铁路土建工程中重要组成部分，比例大、高架桥 及长桥多。
4
2. 高速铁路桥梁的主要功能是为高速列车提供稳定、平顺的桥 上线路。
桥上线路与路基上、隧道中的线路不同，由于桥梁结构在列车活载 通过时产生变形和振动，并在风力、温度变化、日照、制动、混凝 土徐变等因素作用下产生各种变形，桥上线路平顺性也随之发生变 化。因此，每座桥梁都是对线路平顺的干扰点。尤其是大跨度桥梁。
17
主要设计原则及相关限值
一. 前言 二. 高速铁路桥梁特点 三. 主要设计原则及相关限值 四. 国外高速铁路桥梁结构型式与施工技术 五. 我国高速铁路桥梁结构型式与施工技术
18
设计原则
1. 设计活载图式 2. 结构刚度与变形控制限值 3. 车桥动力响应 4. 梁轨纵向力传递 5. 耐久性措施 6. 桥面布置 7. 支座与墩台 8. 无砟轨道桥梁设计
7
5. 高速铁路与普通铁路是两个时代的产物，高速铁路设计、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
高速铁路桥梁概貌 8
高速铁路桥梁特点
一. 前言 二. 高速铁路桥梁特点 三. 主要设计原则及相关限值 四. 国外高速铁路桥梁结构型式与施工技术 五. 我国高速铁路桥梁结构型式与施工技术
• 高速铁路桥梁必须考虑梁轨共同作用。尽量减小桥梁的位移与变形，
以限制桥上钢轨的附加应力，保证桥上无缝线路的稳定和行车安全。
14
3. 满足乘坐舒适度
• 与普通铁路不同，高速铁路要求高速运行列车过桥时有很好的乘坐
舒适度，舒适度的评价指标为车厢内的垂直振动加速度。
• 影响乘坐舒适度的主要因素有列车车辆的动力性能、车速、桥跨结
24 1.222
Biblioteka Baidu
32 1.194
40 1.171
48 1.154
20
1. 设计活载图式
• 日本高速铁路采用非常接近运营列车的N、P和H型活载图式。相应的动
• 高速铁路采用全封闭行车模式 • 行车密度大 • 桥梁比例大、数量多
16
高速铁路桥梁设计要求
• 桥梁应有足够的竖向、横向、纵向和抗扭刚度，使结
构的各种变形很小
• 跨度40m及以下的简支梁应选择合适的自振频率，避
免列车过桥时出现共振或过大振动
• 结构符合耐久性要求并便于检查 • 常用跨度桥梁应标准化并简化规格、品种 • 长桥应尽量避免设置钢轨伸缩调节器 • 桥梁应与环境相协调（美观、降噪、减振）
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。
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3. 高速铁路桥梁可分为高架桥、谷架桥和跨越河流的一般桥梁。 混凝土和预应力混凝土结构具有刚度大、噪音小、温度变化 引起结构变形对线路影响少、养护工作量小、造价低等优势， 在高速铁路桥梁设计中广泛采用。
京津城际铁路高架桥概貌
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4. 全面采用无砟轨道是高速铁路发展趋势，桥上无砟轨道对桥梁的 变形控制提出更为严格的要求。
无砟轨道的优点 弹性均匀、轨道稳定、乘坐舒适度进一步改善 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
无砟轨道基本类型 轨道板工厂预制、现场铺设—日本板式轨道、德国博格型无砟轨道 现场就地灌筑— 德国雷达型无砟轨道（长枕埋入式、双块式）
v μ=k·α+i=k 2n·L +i
α— 速度参数 i — 轨道不平顺的影响（常数项） k — 系数
v — 车速（m/s） n — 结构自振动频率（Hz） L — 跨度（m）
11
• 高速铁路速度效应大于普通铁路，桥梁的动力效应相应较大，对常用刚
度的混凝土梁、车速为130、160、300km/h时，α-L的关系如下图：
9
高速铁路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. 满足乘坐舒适度 4. 100年使用寿命 5. 维修养护时间少
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1. 结构动力效应大
• 桥梁在列车通过时的受力要比列车静置时大，其比值（1+μ） 称为
动力系数（冲击系数）。产生动力效应的主要因素： ① 移动荷载列的速度效应 ② 轨道不平顺造成车辆晃动
构的自振频率和桥上轨道的平顺性。
• 桥梁应具有较大的刚度、合适的自振频率，保证列车在设计速度范
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
15
4. 100年使用寿命
• 对高速铁路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。
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1. 设计活载图式
• 设计活载图式的大小直接影响桥梁的承载能力和建造费用，是重要的桥
梁设计参数。图式的制定应满足运输能力和车辆的发展。
• 我国普通铁路桥梁采用中-活载图式和相应的动力系数。
中-活载图式
跨度m 1+μ
8 1.316
混凝土简支梁动力系数
10 1.300
16 1.261
20 1.240
高速铁路桥梁工程设计原则与 施工技术
1
讲座内容
一. 前言 二. 高速铁路桥梁特点 三. 主要设计原则及相关限值 四. 国外高速铁路桥梁结构型式与施工技术 五. 我国高速桥梁结构型式与施工技术
2
前言
一. 前言 二. 高速桥梁特点 三. 主要设计原则及相关限值 四. 国外高速铁路桥梁结构型式与施工技术 五. 我国高速桥梁结构型式与施工技术
高速铁路荷载
电车、内燃动车荷载 速
度
参
机车荷载
数
α
的
最
大
值
跨度 L（m）
12
• 跨度40m以下的高速铁路简支梁桥当α＞0.33、相当于n＜1.5v/L时，
会出现大的动力效应，甚至发生共振。为此，应当选择合理的结构 自振频率n，避免与列车通过时的激振频率接近。
跨度
冲 击 系 数
跨度
冲 击 系 数
速度参数α
速度参数α
• 列车高速通过时，桥梁竖向加速度达到0.7g（f≤20Hz）以上会使
有碴道床丧失稳定，道碴松塌，影响行车安全。
13
2. 桥上无缝线路与桥梁共同作用
• 修建高速铁路要求一次铺设跨区间无缝线路，以保证轨道的平顺和稳
定。桥上无缝线路可看作为不能移动的线上结构，而桥梁在列车荷载、 列车制动作用下和温度变化时要产生位移。当梁、轨体系产生相对位 移时，桥上钢轨会产生附加应力。
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1. 桥梁是高速铁路土建工程中重要组成部分，比例大、高架桥 及长桥多。
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2. 高速铁路桥梁的主要功能是为高速列车提供稳定、平顺的桥 上线路。
桥上线路与路基上、隧道中的线路不同，由于桥梁结构在列车活载 通过时产生变形和振动，并在风力、温度变化、日照、制动、混凝 土徐变等因素作用下产生各种变形，桥上线路平顺性也随之发生变 化。因此，每座桥梁都是对线路平顺的干扰点。尤其是大跨度桥梁。
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主要设计原则及相关限值
一. 前言 二. 高速铁路桥梁特点 三. 主要设计原则及相关限值 四. 国外高速铁路桥梁结构型式与施工技术 五. 我国高速铁路桥梁结构型式与施工技术
18
设计原则
1. 设计活载图式 2. 结构刚度与变形控制限值 3. 车桥动力响应 4. 梁轨纵向力传递 5. 耐久性措施 6. 桥面布置 7. 支座与墩台 8. 无砟轨道桥梁设计
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5. 高速铁路与普通铁路是两个时代的产物，高速铁路设计、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
高速铁路桥梁概貌 8
高速铁路桥梁特点
一. 前言 二. 高速铁路桥梁特点 三. 主要设计原则及相关限值 四. 国外高速铁路桥梁结构型式与施工技术 五. 我国高速铁路桥梁结构型式与施工技术
• 高速铁路桥梁必须考虑梁轨共同作用。尽量减小桥梁的位移与变形，
以限制桥上钢轨的附加应力，保证桥上无缝线路的稳定和行车安全。
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3. 满足乘坐舒适度
• 与普通铁路不同，高速铁路要求高速运行列车过桥时有很好的乘坐
舒适度，舒适度的评价指标为车厢内的垂直振动加速度。
• 影响乘坐舒适度的主要因素有列车车辆的动力性能、车速、桥跨结
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Biblioteka Baidu
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40 1.171
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1. 设计活载图式
• 日本高速铁路采用非常接近运营列车的N、P和H型活载图式。相应的动