关于铁路的桥梁与设计探究

唐义

摘 要：铁路桥是铁路设施的重要组成部分。随着社会发展水平的不断提高，人们对于铁路桥的要求也发生着变化。在已有的运输效率和安全性要求基础上，现代的铁路桥在通行舒适度、景观观赏性方面的表现需求也日渐强烈。上述种种，都给铁路桥施工设计提出了更高的要求。施工设计是公路施工建设的蓝图和基础，铁路桥施工设计水平决定着铁路桥的运营能力和服务质量，直接关系到铁路桥在安全性、时效性、美观性和舒适性等方面的表现。铁路桥施工设计涉及环节多、内容复杂，设计难度很高。长期以来一直是铁路工程设计单位的重要课题。文章从铁路桥建设实际情况出发，围绕大跨度预应力桥、地道桥等铁路桥主要类型对铁路桥梁设计有关问题进行讨论，对设计工作中的技术要点进行了强调。

关键词：铁路；桥梁；设计

引言

我国是陆地大国，幅员辽阔，广袤的国土面积对陆地交通系统的建设水平提出了极高的要求。随着我国经济体制改革的不断深入，社会活动和经济发展对陆地交通通行能力的需求越来越大。铁路作为我国主要陆地交通方式，各种规格线路遍布祖国各地，构成了我国交通运输，特别是陆地交通的基础力量。进入21世纪以来，铁路建设发生了巨大变化，在运输能力、工作效率、安全保障、适用范围和乘车体验等方面都实现了前所未有的突破。这既是经济发展水平和人民群众要求的选择，也是铁路建设技术发展的结果。我国地形复杂，山川河流众多，铁路线路施工离不开桥梁建设。铁路桥梁设计是铁路桥梁建设施工的蓝图，设计质量和技术水平直接关系到铁路交通运输的安全性和通行效率。下面对当前主流铁路桥梁设计问题进行探析，希望可以对我国铁路桥梁设计工作者更好地开展工作有所帮助。

1 预应力混凝土铁路桥梁的设计技术分析

1.1 预应力混凝土连续桥梁设计技术要点

连续梁属于超静定结构，具有内应力分布均匀，载荷承受能力高的特点，通过科学合理的设计，可以大幅降低桥跨和桥墩施工成本，工程量较等规模的简支梁结构要少得多。当前铁路桥梁主要类型为预应力混凝土连续桥梁，一般采用无支架施工的方式进行施工，施工适用范围非常广泛。由于连续梁中间支点截面负弯矩的存在，梁内弯矩在梁上呈现出较为均匀的分布态势，对于充分发挥支点附近的梁截面和梁内的预应力钢筋的作用极为有利。连续桥梁桥墩的支座一般情况下仅有一排，墩帽大小不大。有的桥墩使用活动支座，制动力不起控制作用，而在竖向荷载作用下墩身轴心受压，降低了对于桥墩尺寸规模的需求。对于使用固定支座的桥墩（即制动墩），则需要面对几跨梁上制动力的载荷。为实现更好地内应力分布，连续梁的截面高度根据跨度大小而改变。大量变高度连续梁施工数据统计显示，中间支点处截面高度通常为跨中截面高度的150%至200%，之所以中间支点截面高度设计这么高，主要是考虑到支点截面弯矩远大于跨中弯矩以及梁截面在支点处受力情况不理想的原因。

1.2 预应力混凝土刚架桥设计技术要点

刚架桥梁结构的纵断面一般采用非固定高度的形式。门形刚架支柱边缘梁的高度一般是跨中梁高度的3倍到5倍，而斜腿刚架的支柱边缘梁的高度一般是跨中梁高度的2倍到2.5倍。由于同时受正负弯矩作用，刚架梁一般采用箱型截面设计，以提高弯矩载荷承受能力。铁路桥的跨中梁高度应按照两肩之间主梁跨度的5%设计，公路桥的跨中梁高度则控制到两肩之间主梁跨度的2.86%至3.33%。对于跨度较小的刚架桥，一般采用板式截面，以利于降低梁高度和结构复杂程度。采用板式截面设计，铁路桥梁高可以减少到两肩之间主梁跨度的4%，公路桥则可以减少到2%。刚架梁一般采用与普通梁相同的横截面布置原则，但当跨度较大时，梁的宽度可以沿支柱方向逐步增加，以提高横向方向上的结构强度。

2 铁路地道桥的设计要点和技术方案

2.1 铁路地道桥几何参数和结构要点分析

进行箱型框架铁路地道桥施工设计时，要根据车辆通行需求采用单孔或多孔的框架形式。对于采用双车道设计的郊区公路单孔箱形框架地道桥，其车道宽度不能低于7米，两侧设置0.75米宽的人行道。箱形框架地道桥采用两孔设计的情况并不常见，是因为两孔中每孔都设有快车道和慢车道，投入使用后容易产生交通事故；同时，两孔设计较大的坡度不利于非机动车行驶，仅能用于多为机动车通行的情况。三孔箱型框架地道桥可以根据现场施工设备能力的高低采用三孔整体浇筑一次顶进或三孔分别浇筑分别顶进的施工方式，两种施工方式各有特点，整体浇筑结构稳定，工期较短，后者可以实现对三孔高度的分别控制，有利于倒换施工模板，减小顶进力和加固线路轨道。

2.2 地道桥的顶进法施工技术分析

顶进法是地道桥常用施工方法之一，根据具体方法不同，可以分为分节顶进法、自平衡顶进法和地垫顶进法三种。下面就对这三种方法逐一进行论述。

2.2.1 分节顶进法。该法是将长度一定的箱体按照一定比例分作两节或多节，每兩节之间使用中继千斤顶进行链接，后面的箱体通过自身重量为前面一节箱体提供动力，前面的箱体以此向前推进一个顶程，后节箱体利用后背推进，同时使中继间千斤顶活塞回程。该法的优点是施工工程量较小。按照施工场地的具体情况，分节顶进法中各箱体采用串联或并列两种方式排列和浇筑施工。串联式顶进施工是在全部千斤顶安装后进行顶进，施工期间顶进作业连续进行，不中断。并列式顶进则是在前面一节箱体顶进后安装千斤顶，同时在第二箱体横移后顶进。并列式的优点是施工滑板和传力顶程的长度较短。

2.2.2 自平衡顶进法。自平衡顶进法别名顶拉法，该法将箱形框架最少分作三部分，第一节和最后一节以钢丝束或粗钢筋进行连接，同时在尾节后安装一根钢梁。具体施工时，每一节框架的长度都要按照专业方法进行计算，确保实现自重平衡顶进，一般情况下最前面的一节长度都较小。

2.2.3 地垫顶进法。该法最大的优点是顶进阻力小。大量统计数据显示，地道桥底板在地基上的压力大体上在39千帕至58.8千帕之间。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，当气体压力大于箱体自重后，箱体底板和地面之间就会出现空隙，从而减少箱体和地面间的摩擦力。而摩擦力是箱体顶进阻力的重要来源，摩擦力降低，顶进阻力下降，更加利于顶进施工。

3 结束语

铁路桥是我国重要的交通基础设施。安全稳定、通行顺畅的铁路桥是地区铁路交通网络正常运行的重要前提之一。随着我国中国特色社会主义事业的不断推进，铁路系统在国民经济建设、国防安全和人民生活方面所发挥的基础保障作用将会越来越大，铁路桥的重要性也会加倍突出。铁路设计单位要加大力度，不断深入探索铁路桥梁设计领域，开拓创新，优化设计方案，提高设计水平，推进我国铁路事业的健康发展。

参考文献

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