铁路桥梁工程

铁路桥梁工程

铁路桥梁修建及其养护维修的技术科学。铁路桥梁是铁路跨越河流、湖泊、海峡、山谷或其他障碍物，以及为实现铁路线路与铁路线路或道路的立体交叉而修建的构

筑物。主要由桥跨、桥墩、桥台、基础

和桥梁防护构筑物等组成。图1 为跨

越河流的铁路桥式。

铁路桥梁按桥跨结构可分为梁桥、

拱桥、刚构桥、悬索桥和组合体系桥等；按用途可分为铁路桥、公路铁路两用桥等。铁路桥梁工程一般包括桥址勘测、桥梁设计、桥梁施工和桥梁养护维修等步骤。

简史19世纪中叶，欧美一些国家开始兴建铁路，大跨度铁路铁桥相继建成，如英国1846年在威尔士梅奈海峡建造的布列坦尼亚桥。19世纪60年代，炼钢技

术发展起来，随之美国建成世界上第一座公路铁路两用的圣路易斯钢拱桥（1874年）。1917年加拿大建成魁北克桥。这座桥为悬臂钢桁梁桥，主跨549米,是当时

跨度最大的桥。1824年，水泥开始工业化生产。随着对混凝土性能的进一步了解，1867年英国开始建造钢筋混凝土铁路拱桥。混凝土具有优良的可塑性和耐压性，

开始成为取代石料建造拱桥的理想材料。1915年美国建成一座10孔55米的大型

钢筋混凝土双线铁路拱桥。

19世纪末，桥梁设计理论逐步完善，并制定出相应的设计规范。20世纪以来，桥梁工程的动力学理论和空间结构分析法建立起来，建桥的工艺、机具和试验技术不断发展，新型材料大量出现，为桥梁采用新型结构和向大跨度发展提供了有利条件。例如，1963年联邦德国建造的费马恩海峡桥，是钢系杆拱结构,主跨为248.4米；1963年南斯拉夫建造的多瑙河桥，是预应力混凝土拱结构,跨度为211米+166米；1977年阿根廷建造的巴拉那河桥,是钢斜拉桥结构，主跨为330米；1972年联

邦德国建造的法兰克福美因河二号桥，是一座铁路、公路、管道三用预应力混凝土斜拉桥，主跨为148.23米；1978年日本在上越新干线上建造的太田川桥，是预应

力混凝土连续梁桥，最大跨度110米。

中国自1876年建成第一条铁路至1949年的73年间，规模较大的铁路桥几乎

全是钢桥。20世纪初修建的京汉铁路郑州黄河桥，全长3015米，102孔钢桁桥,是

中国黄河上的第一座铁路桥。1912年建成的津浦铁路泺口黄河桥，全长1255.2米，共有12孔钢桁桥,主跨为3孔悬臂钢桁梁,最大跨度164.7米，是当时跨度最大的钢桥。1937年建成的杭州钱塘江桥，全长1453米,正桥为16孔65.84米双层公路铁

路两用简支钢桁梁桥。中华人民共和国成立以来，大规模修建铁路桥梁，截至

1981年底，共修建14000多座桥梁，总延长900多公里。1949年以前，黄河上只

有2座铁路桥，现在已经建成7座；长江上没有桥梁，现在已经建成7座，正在建

设中的还有1座。50年代主要发展了钢筋混凝土和预应力混凝土中小跨度简支梁；结合就地取材的特点，在成渝铁路、宝成铁路、石太铁路等建成百余孔石拱桥；在包兰铁路的东岗镇修建了黄河桥，是3孔53米上承空腹式钢筋混凝土拱桥;在兰新

铁路建成昌吉河桥，是56米预应力混凝土系杆拱桥。同时还建成京广铁路的武汉

长江桥、郑州黄河桥、广三铁路的珠江桥、南浔铁路的赣江桥等特大钢梁桥。其中

武汉长江桥是中国长江上的第一桥。这座桥首次采用1.55米管柱钻孔法修筑深水基础。60年代中国铁路桥梁建设有了较大的发展，建成南京长江桥。在成昆铁路大量采用新技术，用悬臂法建成了两座预应力混凝土悬臂桥（旧庄河一号桥和孙水河五号桥），发展栓焊钢梁，建成 4座钢系杆拱桥（系杆拱跨度112米）和其他40座栓焊钢桁梁；还修建了中国最大跨度的54米空腹石拱桥（一线天桥）和中国最大跨度的 192米铆接钢桁梁（三堆子金沙江桥）。在丰沙铁路下行线建成永定河七号桥，是跨度150米的预应力空腹式拱桥。70年代以来,建成了一批新形式铁路桥梁，其中有采用推顶法施工的 4×40米箱形预应力混凝土连续梁(西延铁路狄家河桥)，主跨96米的预应力混凝土斜拉桥(湘桂铁路红水河Ⅱ线桥)，82米的预应力混凝土斜腿刚构桥(邯长铁路浊漳河桥)，3×144米连续栓焊钢梁桥（永定河新

桥）,176米的斜腿刚构桥(安康汉江桥)。(见彩图)

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桥址勘测为获得桥址选择和桥梁设计资料所进行的勘测，可分为初测和定

测两个阶段。初测阶段是对每个可能的桥位都进行调查和勘测，主要是搜集洪水资料和地形地质资料，实地调查历史洪水遗迹，测绘地形和地貌，进行钻探工作和绘制地质图等。初测阶段所获得的资料，为桥位方案的比选和桥梁布置提供了科学的依据。定测阶段是对选定的桥位进行详细勘测，主要是测绘大比例的地形图，实地进行水文观测和工程地质、水文地质调查，并进行地质钻探等。定测阶段所获得的资料，为进行桥梁的技术设计提供了科学的依据。

桥位选择一般遵循以下原则：①桥位尽可能选在河床顺直、河槽固定、水

流平稳、冲淤变化呈规律性的河段。避免在冲刷严重、淤积、改道变迁和河岸坍塌的河段上设桥。②桥位尽可能选在河床狭窄或河滩宽度较小之处，线路和桥梁应尽可能同洪水水流方向正交。③桥位尽可能选在基岩埋藏不深、岩面平坦、构造完整，或河床冲刷线以下地基持力层有足够承载力，适宜设置墩、台基础的地方。避免在地质松软、岸坡滑坍、岩溶发育及其他地质不良河段设桥。④桥址尽可能选在引桥便于与线路联接，或有高地可减少引桥工程量和台后填土高度等的地方。

在桥址勘测中，中、小桥梁平面位置一般依据线路条件确定。大桥和特大桥往往要选择几个桥位，结合选线走向作多方案比选。

水文计算依据洪水水位和流量，计算跨河桥梁的孔径、高度和墩台基础埋

深等主要尺寸，其内容包括：

①设计洪水的推算。许多国家的桥梁设计规范都规定有桥梁设计洪水的频率标准。中国《铁路工程技术规范》规定，Ⅰ、Ⅱ级铁路的桥梁设计洪水频率为1/100，检算频率为 1/300，即这一洪水频率的洪水水位和流量是Ⅰ、Ⅱ级铁路的桥梁设计

依据。设计洪水的推算方法很多，中国常用的方法有根据实测流量资料推算、根据历史洪水调查资料推算、根据雨量资料推算、可能最大洪水推算等四类。其中前两种方法常用于桥梁设计时对洪水的推算。根据雨量资料推算方法一般用于小桥和涵洞设计流量的推算，可能最大洪水推算方法常用于水库和保坝的校核计算。

②冲刷计算。跨河桥的孔径的设计，应能顺畅排泄设计洪水而不发生水害。因此，桥孔布置和墩台基础埋深同水流冲刷有关。河上建桥后，两桥台间的过水断面比原来河流的过水断面小，再加桥墩的阻水面积以及桥墩两侧由于产生旋涡而构成