【正文】 ，使活載圖式的制定有參考對象，并可為正確評估客運(yùn)專線鐵路橋梁結(jié)構(gòu)的基本建設(shè)規(guī)模提供參 考。 鐵道部在《京滬高速鐵路 設(shè)計(jì) 暫 行 規(guī) 定 》研究過程中根據(jù) “八五線橋隧參數(shù)研究 ”和 “八五 ”高速攻關(guān)課題的理論研究結(jié)果，在保證橋梁結(jié)構(gòu)的動力可靠性（不出現(xiàn)共振，動力 系數(shù)不應(yīng)過大）、旅客乘坐的舒適性（單孔梁撓跨比可以放寬）和列車運(yùn)營安全性的前提下，通過計(jì)算 理論分析 推薦采用ZK 活載圖式作 為客運(yùn)專線鐵路橋梁設(shè)計(jì)活載。 ZK 活載 作為客運(yùn)專線鐵路橋梁設(shè)計(jì)活載，其作用于結(jié)構(gòu)上的內(nèi)力變化與實(shí)際運(yùn)營活載內(nèi)力變化規(guī)律協(xié)調(diào)。 在 2022 年鐵道部科技司又組織了鐵路橋梁活載 標(biāo)準(zhǔn) 的科研研究，其成果主要是中 2022 活載圖式分城際 鐵路 、客運(yùn)專線、客貨共線、貨運(yùn)專線。 目前情況，關(guān)于荷載圖式及相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)是根據(jù)科研課題理論研究得出的， 在目前多條客運(yùn)專線上也得到了應(yīng)用和實(shí)踐。 當(dāng)列車以一定速度通過橋梁時(shí)，橋梁產(chǎn)生振動，使橋梁結(jié)構(gòu)的動撓度、動應(yīng)力比相同的靜荷載作用時(shí)的撓度和應(yīng)力大，這種由于橋梁振動引起的撓度和應(yīng)力增大的影響，通常就以沖擊系數(shù) μ或動力系數(shù) φ（ =1+μ）來衡量。對這一問題， “八五 ”科技攻關(guān)項(xiàng)目《高速鐵路橋梁動力性能研究》就進(jìn)行了專門的研究。我們現(xiàn)在采用的橋梁設(shè)計(jì)活載圖式，并非單一的輕型高速模式，而是概括了輕型、重型并存，高速、跨線列車共線運(yùn)行的活載的模式，這是一種概化的活載圖式，制定動力系數(shù)也必須與之相適應(yīng)。 當(dāng)計(jì)算 Lφ小于最大跨度時(shí)，取最大跨度。 條文中所列離心力的計(jì)算公式，與普通鐵路的現(xiàn)行鐵路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范 是 一致的。 很多國家規(guī)范 均規(guī)定，列車的橫向搖擺力為 100kN，這是一個(gè)集 中力，在與線路成直角方向（向左或向右）水平作用于軌道頂面，作用位置 以能在所考慮的構(gòu)件中產(chǎn)生最大效應(yīng)來考慮。當(dāng)為連續(xù)的道 砟 橋面時(shí)，橫向搖擺力可沿線路方向均勻分布在 L= 的長度上?？瓦\(yùn)專線鐵路的車輛橫向活載為軸重的 20%，作用在相鄰車輛連接器兩端轉(zhuǎn)向架車輪的位置上。 由于日本為動力分散式列車，軸重較輕，與歐洲各國的動力集中式列車不盡相 同。 本條是關(guān)于橋上列車制動力或牽引力的計(jì)算問題，主要內(nèi)容和橋涵專業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范 的規(guī)定 基本相同。 后經(jīng) 開展 研究后在鄭西線上確定在車站 橋梁 考慮一線制動和一線牽引的情況 。 有的國家考慮了列車掉道后的安全措施，以防止列車傾覆?？瓦\(yùn)專線鐵路橋梁所占比例很大，為防止列車墜落橋下，所以采用了高擋 砟 墻的道床型式，但掉道的可能性仍是存在的。 脫軌荷載的第二種情況的線荷載，相當(dāng) 于列車脫軌，雖沒有墜落橋下， 但已作用于橋面邊緣，在此情況下，須確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。本條規(guī)定了橋面上布置有作業(yè)通道時(shí)的活載的計(jì)算采用值。當(dāng)進(jìn)行檢查維修時(shí)，橋上按不行車考慮，故主梁設(shè)計(jì)時(shí)人行道的豎向靜活載不與列車活載同時(shí)計(jì)算。在鋪設(shè)無縫線路的橋梁中，這種因梁部結(jié)構(gòu)與軌道的相互作用而產(chǎn)生的 “長鋼軌縱向水 平力 ”，是不可忽視的，其力的大小和分配，在很大程度上取決于橋梁下部結(jié)構(gòu)的水平剛度、上部結(jié)構(gòu)的跨度、豎向剛度及橋全長。因斷軌收縮受到梁體的約束而產(chǎn)生縱向水平力反作用于梁部并傳遞到支座和墩臺，這就是斷軌力，其力的大小是橋上的線路縱向阻力控制的。 梁軌共同作用計(jì)算的基礎(chǔ)是要解決軌道縱向位移阻力規(guī)律和梁軌相互作用的計(jì)算模型，對此，國內(nèi)外都進(jìn)行過大 量的實(shí)驗(yàn)研究。德國高速鐵路軌道縱向位移阻力取值較高，日本采用常量阻力法，計(jì)算簡單；我國以前一直采用的鋼軌變形微分方程法，適合于剛性墩臺的情況，由于未能較合理地考慮鋼軌和墩頂變形協(xié)調(diào)關(guān)系，在墩臺頂縱向水平剛度較低時(shí)，會出現(xiàn)一定的誤差。建立了軌道結(jié)構(gòu)與橋梁共同作用的力學(xué)計(jì)算模型，分析了相互 影響的計(jì)算條件。 對于常用跨度簡支梁，符合規(guī)定的條件時(shí)，可以按規(guī)定辦理。 本條和橋涵專業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定是一致的。如采用攔板、防沖架、防撞墻等措施以防止橋墩被撞，當(dāng)無法設(shè)置 防護(hù)工程時(shí)，必須考慮汽車對橋墩的撞擊力。 目前客運(yùn)專線的梁墩、基礎(chǔ)等都是大體積混凝土，施工過程中由于各地氣候不同，有的地方施工中由于溫差產(chǎn)生裂紋的可能性很大，在設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮到各種不利因素，考慮到由于溫度引起的應(yīng)力和位移。 目前 客運(yùn)專線 橋梁大多數(shù)都是箱梁，架梁后未鋪設(shè)二期恒載以前，承受日照溫差、寒潮等對梁的局部受力和連續(xù) 梁的整體受力的作用不能忽視 ，有時(shí)溫度荷載成為了控制箱梁設(shè)計(jì)的主要因素 。同時(shí)考慮到客運(yùn)專線 行車密度較大同時(shí) 客運(yùn)專線 橋梁所占比例也較大， 地震時(shí)車在橋上的概率相當(dāng)高，應(yīng)結(jié)合客運(yùn)專線工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及功能要求，在 《鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》 基礎(chǔ)上予以 適當(dāng) 加強(qiáng)。 氣動力的作用主要用于聲屏障的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對聲屏障而言，最不利的氣動力為吸力。本條所列計(jì)算方法和計(jì)算公式是根據(jù)鐵科院《高速鐵路建筑接近限界的研究》科研報(bào)告列出的。橋梁結(jié)構(gòu)變形、變位限值同時(shí)應(yīng)保證橋上軌道結(jié)構(gòu)受力安全性和穩(wěn)定性。 1 梁式橋跨結(jié)構(gòu)剛度限值的規(guī)定，主要是為了滿足高速行車條件下的行車安全和乘坐舒適的要求 ， 國內(nèi)外規(guī)范多以 活載作用下的 撓度作為限值指標(biāo)。具體計(jì)算分析了 16m、 20m、24m、 32m、 40m、 48m 和 56m 共 7 種跨度的簡支梁橋，分別按撓跨比 1/800，1/1000， 1/1200， 1/1500， 1/1800， 1/2022， 1/2500 及 1/3000 確定截面；列車運(yùn)行速度 100～ 360km/h（ 20km/h 一個(gè)間隔）。在此基礎(chǔ)上，參考了國外規(guī)范的相關(guān) 規(guī)定，提出了適用于不同跨度范圍的活載撓度限值。 通過 “ 車 線 橋 ” 耦合振動體系動力響應(yīng)分析和室內(nèi)、外動力試驗(yàn)驗(yàn)證， 對 高速鐵路橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 、限值進(jìn)行了必要的修訂， 使高速鐵路橋梁設(shè)計(jì)更為合理、安全和經(jīng)濟(jì)。 說明圖 歐盟撓跨比限值 注： 圖中 L/δ適用于 3 跨及以上的雙線簡支梁；對于單跨雙線簡支梁、 2 跨雙線簡支或連續(xù)梁， L/δ 可乘以 系數(shù)；對于 3 跨及以上的連續(xù)梁， L/δ 可乘以 系數(shù)。 說明 表 國內(nèi)外規(guī)范雙線橋梁活載撓度定義 國別 定 義 備注 歐盟 單線設(shè)計(jì)活載（ UIC 活載） 考慮動力系數(shù) 1+Ф Ф 為設(shè)計(jì)動力系數(shù) 日本 單線運(yùn)營活載 考慮動力系數(shù)（ 1+ia）（ 1+ic） ia 為速度效應(yīng)動力系數(shù) ic 為車輛搖擺效應(yīng)動力系數(shù) 中國 雙線設(shè)計(jì)活載（ ZK 活載） 不計(jì)動力系數(shù) 如 對于雙線橋梁，具體計(jì)算方法如下： 設(shè)： 單線 UIC 靜活載產(chǎn)生的撓度： fu’ 雙線 UIC 靜活載產(chǎn)生的撓度： fu 歐盟設(shè)計(jì)荷載下動力系數(shù)： 1+Ф 雙線 ZK 靜活載產(chǎn)生的撓度： fc 橋梁跨度： L ?。? K1= fc / fu ZK 活載與 UIC 活載 產(chǎn)生的撓度比值 K2= fu’/ fu 單、雙線 UIC 活載產(chǎn)生的撓度比值 可得： 2239。39。考慮我國客運(yùn)專線跨度 48m 及以上的橋跨多以連續(xù)箱梁為主，而小跨度橋可能采用簡支 T 梁，提出的 K2 取值如下： L≤20m， K2= 20L≤40m， K2= 40L≤96m， K2= 對比 分析我國設(shè)計(jì)時(shí)速 200~250km、 300~350km“設(shè)計(jì)暫規(guī)”規(guī)定與根據(jù)歐盟換算撓跨比（說明圖 ）可知，我國“設(shè)計(jì)暫規(guī)” 對于跨度 40m及以下的橋梁，換算撓跨比限值較歐盟規(guī)范嚴(yán)格； 40~50m 跨度的撓跨比限值基本相當(dāng)； 50m 以上跨度的橋梁， “設(shè)計(jì)暫規(guī)（ 300~350km/h）” 撓跨比限值偏低。 此外，本規(guī)范條文制定時(shí)， 根據(jù)“ 客運(yùn)專線鐵路常用跨度橋梁結(jié)構(gòu)剛度和基頻標(biāo)準(zhǔn)研究 成果”， 提出了單線橋梁撓度限值。 鐵科院在 “客運(yùn)專線無砟軌道預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋變形觀測試驗(yàn)研究 ”課題在系統(tǒng)總結(jié)國內(nèi)外規(guī)范關(guān)于結(jié)構(gòu)溫度梯度分布特征相關(guān)規(guī)定的基礎(chǔ)上，針對京津城際鐵路、石太客運(yùn)專線預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的豎向溫度梯度分布及其對連續(xù)梁 變形的影響進(jìn)行了研究，并對主跨 100m 的大跨度連續(xù)梁的溫度變形進(jìn)行 了連續(xù)觀測。課題研究中，對常用 32m 跨度的簡支梁溫度變形進(jìn)行了理論分析和實(shí)測驗(yàn)證 ， 日照條件下簡支箱梁產(chǎn)生上拱變形，與活載效應(yīng)反向 。 結(jié)構(gòu)溫度變形計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮整體升降溫、不同部位溫差及溫度梯度作用；對于混凝土梁溫度梯度分布，在缺乏實(shí)測資料時(shí)，可按照《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。隨著時(shí)間的增長，梁體會逐漸產(chǎn)生較大的徐變變形 ，即徐變上拱。 我國既有普通鐵路橋大多采用有砟橋面，梁體長期變形可以通過調(diào)整道砟厚度來保證線路的正常運(yùn)行；但仍有部分橋梁由于變形過大對運(yùn)營期間線路養(yǎng)護(hù)帶來一定困難：如京山壓煤改線徒河橋，跨度 32 m 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁發(fā)生上拱 的現(xiàn)象。 我國鐵路科研院所針對既有普通鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土簡支 T 梁徐變上拱開展了大量的研究工作。 與普通鐵路雙片式 T 梁相比，客運(yùn)專線箱梁剛度有了很 大提高；且梁體自重和二期恒載增大以及運(yùn)營荷載減小也使得客運(yùn)專線橋梁恒活載比例有了較大幅度提高，成橋后梁體截面應(yīng)力分布也更為均勻，這對于減小梁體徐變變形均是有利的。需要指出的是，若軌道鋪設(shè)完成后仍有部分橋面附屬設(shè)施施工（如聲屏障），該部分荷載引起的彈性變形應(yīng)計(jì)入梁體殘余變形。10mm 以內(nèi)。 4 對于設(shè)有縱坡的無砟軌道橋梁（說明圖 ），特別是溫度跨較長的連續(xù)梁，梁體的縱向伸縮引起的梁縫兩側(cè)鋼軌支承點(diǎn)豎向相對位移，造成鋼軌、扣件等局部受力。 說明圖 坡道梁縱向位移影響示意 1 各國鐵路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范都對橋梁的最大橫向變形（靜位移）進(jìn)行了限制。 德國規(guī)范 DIN 101 規(guī)定了上部結(jié)構(gòu)的橫向變形 : ① 上部結(jié)構(gòu)橫向變形計(jì)算考慮下列荷載之和：考慮動力系數(shù)的 UIC71荷載、風(fēng)荷 載、橫向搖擺力、離心力和上部結(jié)構(gòu)兩側(cè)溫差。 說明表 水平彎曲引起的最大轉(zhuǎn)角和最小曲線半徑允許值表 速度范圍 最大折角變化（ rad） 最小水平半徑（ m） 單線上部結(jié)構(gòu) 多線上部結(jié)構(gòu) V≤120km/h ‰ 1700 3500 120＜ V≤200km/h ‰ 6000 9500 V＞ 200km/h ‰ 14000 17500 注：橫向變形包括上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)（包括橋墩和基礎(chǔ)）；水平曲線半徑由下式給出hLR ?82? 。 2 本條 文 沿用原 “設(shè)計(jì)暫規(guī) ”， 規(guī)定無砟軌道橋梁相鄰梁梁端兩側(cè)的鋼軌支點(diǎn)橫向相對位移不應(yīng)大于 1mm。 （ 2） 3m 的長度的最大扭曲變形不超過下列限值： V≤ 120 km/h t ? mm/3m 120＜ V≤ 200 km/h t ? mm/3m V 200 km/h t ? mm/3m （ 3）當(dāng)速度 V 200 km/h 的情況，需要進(jìn)行附加檢算，考慮動力系數(shù)的實(shí)際運(yùn)營荷載計(jì)算的扭曲變形 t ? mm/3m。 說明圖 橋面允許扭轉(zhuǎn)變形示意圖 經(jīng)研究，提出了本次規(guī)范的扭轉(zhuǎn)限值要求。 列車速度改變時(shí)， 相應(yīng)的激振 頻率就會發(fā)生變化。 國內(nèi)外大量針對簡支梁車橋動力研究結(jié)果表明，梁體豎向固有頻率、列車運(yùn)行速度、車輛長度（轉(zhuǎn)向架間距）、結(jié)構(gòu)阻尼、車輪的缺陷（輪緣扁疤）、軌道平順性等 均 是影響車橋動力響應(yīng)的因素。即： 激振頻率 =速度 /車長。從京津城際聯(lián)調(diào)聯(lián)試中實(shí)測動車組以不同速度通過 32m 和 24m 箱梁時(shí)的激振頻率（說明圖 ）可以看出，對于常用跨度簡支梁，列車激振頻率 與其運(yùn)行速度呈較好的線性關(guān)系，與梁體跨度無直接關(guān)系。 [32m 箱梁 ] [24m 箱梁 ] 說明圖 動車組豎向強(qiáng)振頻率與行車速度關(guān)系圖（京津） 1 國際鐵路聯(lián)盟早期曾組織相關(guān)研究機(jī)構(gòu)針對各種運(yùn)營列車，進(jìn)行大量的車橋動力計(jì)算分析 。 說 明圖 UIC 規(guī) 范規(guī)定的不同跨度簡支梁自振頻率限值 我國既有“設(shè)計(jì)暫規(guī)”關(guān)于簡支梁基頻下限值是參考 UIC 規(guī)范并根據(jù)我國高速鐵路橋梁設(shè)計(jì)中大量車橋耦合分析結(jié)果制定的，考慮到本規(guī)范適用于 250~350km/h 高速鐵路，且橋梁設(shè)計(jì)中采用的 ZK 活載圖式 是基于國際鐵路聯(lián)盟 UIC 活載圖式制定的，為便于橋梁設(shè)計(jì)，參考 UIC 規(guī)范規(guī)定了基頻下限值。雖然梁體基頻滿足上述限值要求，但隨著高速列車運(yùn)營速度的不 斷提高，梁體仍有發(fā)生共振現(xiàn)象的可能。 因此，即使設(shè)計(jì)選用的梁體 豎向自振頻率 可滿足最低頻率限值，原“ 設(shè)計(jì)暫規(guī) ”仍規(guī)定 橋梁結(jié)構(gòu)除進(jìn)行靜力分析外，尚應(yīng)按實(shí)際運(yùn)營列車進(jìn)行 “車 線 橋 ”耦合動力響應(yīng)分析。 隨 著高速鐵路發(fā)展，以德、日為主的國家針對高速鐵路橋梁性能與特點(diǎn)，通過對 “車 線 橋 ”耦合振動體系進(jìn)行動力響應(yīng)分析 及部分 室內(nèi)、外動力試驗(yàn)驗(yàn)證， 進(jìn)一步研究了 高速鐵路橋梁的設(shè)計(jì)原則和控制指標(biāo)。 鐵科院在 “客運(yùn)專線鐵路常用跨度橋梁結(jié)構(gòu)剛度和基頻標(biāo) 準(zhǔn)研究 ”中對歐盟、德國、日本等國外規(guī)范和我國原 “設(shè)計(jì)暫規(guī) ”的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行了對比分析 ，并