【正文】 XX大學畢業(yè)設計（論文）高速鐵路橋橋梁工程畢業(yè)設計1 緒論 概述自1964年世界上第一條高速鐵路—日本東海道新干線建成以來，日本、法國、德國、西班牙、比利時、英國、韓國等國已經(jīng)建成并投入使用的時速250km高速鐵路已達6350多km?？梢哉f鐵路客運專線是一個國家經(jīng)濟社會發(fā)展到一定程度是適應交通運輸要求的必然產(chǎn)物。按照國務院審議通過的171。中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃187。，到2020年，我國鐵路運營里程將達到10萬km。目前已經(jīng)開工建設的京津、武廣、鄭西等高標準的鐵路客運專線規(guī)模已達3200多km。鐵路客運專線建設是一個龐大的系統(tǒng)工程，在基礎工后沉降、無碴軌道技術、系統(tǒng)集成等方面環(huán)節(jié)多，技術難度大，雖然有秦沈客運專線建設的經(jīng)驗，但尚沒有采用無碴軌道客運專線系統(tǒng)成熟的經(jīng)驗。在客運專線鐵路建設中尚有一些問題需要統(tǒng)籌考慮以保證我國未來鐵路客運網(wǎng)的安全、先進和合理。 客運專線的線路選線鐵路客運專線建設應充分體現(xiàn)“以人為本、服務運輸、強本簡末、著眼發(fā)展”的鐵路建設新理念，由于其鐵路建設標準，線路選線的控制因素多，難度大，但線路選線的優(yōu)化與合理性直接關系鐵路和地方經(jīng)濟社會的發(fā)展，所以，是客運專線建設重視的首要問題。在客運專線引入特大、大城市區(qū)段的鐵路，建議加強客運專線移入地下的設計方案研究。我國城市擴容的潛力很大，這是經(jīng)濟社會發(fā)展的需要，也是我國人口多的國情實際，鐵路作為百年大計應充分考慮今后城市發(fā)展需要，不對其造成過多的制約。從國外高速鐵路的經(jīng)驗看，軌道交通在進入大城市的主城區(qū)時，引入地下對城市的發(fā)展制約相對要小，比如日本東京、法國巴黎等國際都市的地鐵和城郊鐵路大多采用這種方式。由此帶來的問題是鐵路建設投資成本的增加，到這部分投資的增加主要受益者是城市本身，應調(diào)動相關地方政府的積極性，研究確定鐵路與地方政府合理的投資比例加以解決。 京津城際軌道交通工程概況京津城際軌道交通是環(huán)渤海京津冀地區(qū)城際軌道交通網(wǎng)的重要組成部分，也是溝通北京、天津兩大直轄市的便捷通道。線路由北京南站東段引出，沿京津高速公路第二通道至楊村，后沿京山鐵路至天津站。2005年7月4日正式開工建設，將于2008年奧運會前正式通車運營，是我國開工建設并將最早建成的第一條高速客運專線鐵路，即一流的工程質(zhì)量、一流的裝備水平、一流的運營管理。采用國際上最先進的無碴軌道技術，確保列車高速平穩(wěn)舒適運行，使京津兩地間實現(xiàn)30分鐘到達。其中最長的橋梁為楊村特大橋，；該橋最大跨度大128m. 京津城際軌道交通橋梁工程特點①技術標準高全線采用無雜軌道技術，橋梁必須滿足高速客運專線無雜軌道鐵路技術標準要求，橋梁的動力性能、剛度指標、變形控制等均達到目前國內(nèi)鐵路橋梁技術標準最高水平；②橋梁長度占線路長度的比例高％，其中以324m等常用跨度橋梁均占全線橋梁總長度的90％以上；③自然條件復雜，橋梁工程難度大沿線處于華北沖積平原，大部分地段分布有廣泛的軟土和松軟土，地基承載力不高，具有含水量高、壓縮性高、透水性差和強度低的特點；并且處于環(huán)渤海地震帶的中心位置，沿線地震峰值加速度大，并且地震動反應譜特征周期值普遍較高；沿線又分布大范圍的地震可液化層等復雜的自然條件；④景觀設計要求高京津城際軌道交通將建設成為世界一流的客運專線，這不僅要體現(xiàn)在工程結(jié)構(gòu)、技術裝備本身，還要體現(xiàn)在鐵路主體形象上，必須脫離舊鐵路給人們的印象，況且本線連接北京與天津兩大現(xiàn)代化城市，更應該注重景觀效果，體現(xiàn)時代特征，做好工程建筑美學和景觀設計要求。 客運專線中常用跨度橋梁所占比重目前，我國的鐵路客運專線建設正處于高潮，擬建和在建客運專線鐵路項目已達10條以上。在這些客運專線中，橋梁總長均占線路總長的30％以上，其中以324m等常用跨度橋梁均占全線橋梁總長度的90％以上。常用跨度橋梁是指經(jīng)技術經(jīng)濟比較,被廣泛應用的一種或幾種跨度的簡支梁或連續(xù)梁橋。綜合各方面的技術經(jīng)濟因素,客運專線常用跨度橋梁一般以324m跨度為經(jīng)濟。所以，我國鐵路客運專線具有規(guī)模大、橋梁比重大、常用橋梁跨度為主的特點。綜合以上分析，本設計選取京津客運專線中常用跨度橋梁進行模擬設計。2 橋式方案比選 京津客運專線工程概況 京津客運專線是環(huán)渤海京津冀地區(qū)城際軌道交通網(wǎng)的重要組成部分，也是溝通北京、天津兩大直轄市的便捷通道。線路由北京南站東段引出，沿京津高速公路第二通道至楊村，后沿京山鐵路至天津站。 京津客運專線橋梁工程特點 技術標準要求全線采用無碴軌道技術，橋梁必須滿足高速客運專線無碴軌道鐵路技術標準要求，橋梁的動力性能、剛度指標、變形控制等均達到目前國內(nèi)鐵路橋梁技術標準最高水平。 以橋代路設計 由于無碴軌道客運專線鐵路沉降控制標準高，路基工程對沉降的控制難度更大，京津客運專線沿線分布較為廣泛的軟土和松軟土，沉降控制問題更加突出。根據(jù)武廣、鄭西客運專線，京津客運專線橋梁總長占線路總長度約88％；％；％。隨著我國高速鐵路的發(fā)展，土地資源的保護，考慮環(huán)境保護等多種問題，未來客運專線將必然涉及平原、丘陵和山地等不同環(huán)境地形，以橋代路建設新理念具有十分重要的意義。 客運專線沿線自然條件復雜，橋梁工程難度大沿線處于華北沖積平原，大部分地段分布有廣泛的軟土和松軟土，地基承載力不高，具有含水量高、壓縮性高、透水性差和強度低的特點。沿線黏性土土層厚，可達數(shù)十米甚至百米以上。對這些土層地段在設計時需進行地基的穩(wěn)定及沉降驗算，并采取相應的措施。由于無碴軌道對沉降提出了更高的要求，所以本線橋梁基礎設計難度不同于一般線路。京津地區(qū)處于環(huán)渤海地震帶的中心位置，并且地震動反應譜特征周期值普遍較高；況且沿線分布大范圍的地震可液化層，使得橋梁地震作用影響嚴重。京津地區(qū)由于多年來對地下水進行過度開采，正在引起局部區(qū)域性地面整體沉降，其對橋梁工程會產(chǎn)生長期性的影響且難以預測。所以，京津地區(qū)復雜的地形條件更加大了本線橋梁工程的難度。 工程景觀設計要求京津城際軌道交通將建設成為世界一流的客運專線，這不僅要體現(xiàn)在工程結(jié)構(gòu)、技術裝備本身，還要體現(xiàn)在鐵路主體形象上，必須脫離老鐵路給人們的老印象，況且本線連接北京天津兩大現(xiàn)代化城市，更應該注重景觀效果，體現(xiàn)時代特征，做好工程建筑美學和景觀設計要求。. 常規(guī)橋梁式樣、孔徑選擇京津城際軌道交通全線采用無碴軌道結(jié)構(gòu)，由于本線廣泛采用軟土、松軟土地基，且處于環(huán)渤海中心帶的中心位置，部分地段由于抽取地下水造成區(qū)域性地面沉降，加之施工工期短。為保證鐵路運營的安全，維修的便捷，需要綜合分析，經(jīng)過技術經(jīng)濟比較，選用合理的常用跨度橋梁梁型、梁跨。 在本橋設計中，主要結(jié)合本地區(qū)的地質(zhì)情況和橋高情況，再充分考慮橋梁技術條件、橋梁景觀、多種施工方法、經(jīng)濟合理工期和施工組織前提下，對于常用跨度橋梁考慮了箱梁和T梁，鋼筋混凝土和預應力混凝土結(jié)構(gòu)，簡支和連續(xù)及小跨度剛構(gòu)等多種形式進行了綜合的分析比選。由于比選內(nèi)容龐大，繁雜，因此將整個比選分兩大部分。第一部分為常用跨度簡支梁和連續(xù)梁的技術經(jīng)濟比較。施工方法24m簡支梁32m簡支梁324連續(xù)梁332連續(xù)梁240連續(xù)梁架橋機架設√√滿布支架現(xiàn)澆√√√√√利用軍用梁做支架現(xiàn)澆√√√√√移動模架現(xiàn)澆√√√√√先簡支后連續(xù)施工√√（注：摘自鐵道標準設計 文望青寫的“客運專線橋梁設計的思考”） 經(jīng)綜合經(jīng)濟、技術比較，結(jié)合本橋情況，推薦用預置架設為主，現(xiàn)澆和移動模架為輔的架梁方案。梁型以32m簡支梁為主，24m簡支梁為輔的橋式方案（）。第二部分為常用跨度簡支箱梁、T梁和小跨度剛構(gòu)的技術經(jīng)濟比較，施工方法16m簡支T梁24m簡支箱梁32m簡支箱梁710m連續(xù)剛架汽車吊吊裝√架橋機架設√√滿布支架現(xiàn)澆√√√利用軍用梁做支架現(xiàn)澆√√移動模架現(xiàn)澆√√因此選用32m簡支箱梁（見圖2.）比較合適。 雙線單箱整體式簡支箱梁橫斷面圖綜合經(jīng)濟、技術比較，對本設計推薦梁型以簡支箱梁為主、32m為主。3 橋墩設計 概述目前，我國的鐵路客運專線建設正處于高潮，擬建和在建客運專線鐵路項目已達10條以上。在這些客運專線中，橋梁總長均占線路總長的30％以上，其中以32m、24m等常用跨度橋梁均占全線橋梁總長度的90％以上。所以，我國鐵路客運專線具有規(guī)模大、橋梁比重大、常用橋梁跨度為主的特點。 主要設計要點 橋墩外觀的選擇隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，國家財力的增長，人們對橋梁建設的要求也越來越高，不再單純追求經(jīng)濟實用，而開始追求技術經(jīng)濟合理和與環(huán)境協(xié)調(diào)的景觀效果。為此在橋墩造型選擇時，按照尊重自然環(huán)境，減少人工行為對自然的坡壞，與自然和諧相處的設計原則，選用與梁部協(xié)調(diào)統(tǒng)一、適當?shù)乃囆g造型的橋墩外觀，并考慮到實用性好、施工簡便、易與養(yǎng)護維修等原則，對常用跨度橋墩的造型比選。通過優(yōu)化計算、合理的斷面形式，并力求減小橋梁的結(jié)構(gòu)尺寸，最大限度減小橋梁本身對強度的影響。設計中選用了矩形橋墩( a)和圓端形橋墩（ b）。根據(jù)本橋的結(jié)構(gòu)設計特點，筆者選用了矩形實體橋墩（ a）作為本次設計的重點。 a 矩形橋墩 b 圓端形橋墩 客運專線中常用橋墩類型 橋墩設計的內(nèi)容和設計資料橋墩設計的內(nèi)容包括：①合理選擇橋墩類型和截面形狀；②確定建筑材料及圬工規(guī)格；③確定橋墩各部分詳細尺寸。設計資料包括：地形地質(zhì)資料（見初擬方案圖）、線路橋跨設計資料等（見設計任務書）。 橋墩初步尺寸擬定 頂帽的構(gòu)造及尺寸擬定 頂帽的類型有飛檐式（）和托盤式（）兩種。8m及更小跨度的普通鋼筋混凝土梁配用的矩形或圓端形截面橋墩，其頂帽一般采用飛檐式，頂帽的形狀均隨墩身形狀而定。10～32m的普通鋼筋混凝土梁及預應力混凝土梁的橋墩，頂帽常做成托盤式以節(jié)省圬工。托盤式頂帽的形狀除圓形墩采用圓端形外，其它橋墩常采用矩形頂帽。托盤的形狀則按墩身形狀而定。頂帽頂面要設置不小于3％的排水坡。 飛檐式頂帽 托盤式頂帽 所以，在本設計中的橋墩頂帽和托盤采用矩形截面四周抹圓角形式，頂帽上設排水坡，頂帽、托盤及墩身相互間不設飛檐。 ①頂帽厚度；②頂帽的平面尺寸 支座底板的尺寸及位置是決定頂帽平面尺寸的主要依據(jù)。，其截面尺寸及細部構(gòu)造見梁圖。此外，決定頂帽的平面尺寸時，還要考慮架梁和養(yǎng)護時的移梁、頂梁的需要。 頂帽的縱向?qū)挾萩應滿足下式： （） 式中 —考慮梁及墩臺的施工誤差的梁縫，對鋼筋混凝土和預應力混凝土簡支梁跨度時，；時。此時??； —支座中心至梁端的長度，由梁圖?。? —支座底板的縱向?qū)挾?，根?jù)梁的資料取； —支座底板邊緣至支撐點是邊緣的距離，取，它是為了調(diào)整施工誤差和防止支撐墊石表面劈裂或支座錨栓松動所需的距離； —支撐墊石邊緣至頂帽邊緣的距離，用以滿足頂梁施工的需要。當跨度時，；時，；當時。本設計中取。 ： =3300mm 即 取頂帽的縱向尺寸c