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中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 109 跨高铁桥梁的设计和施工要点分析 陈 昊 中国铁路设计集团有限公司，天津 300142 摘要：摘要：随着中国高速铁路的飞速发展，高速铁路已经融入日常生活中。人们对跨高铁的公路、市政桥梁的需求与日俱增，对其施工品质、美观、实用等方面的要求也越来越高。由于高速铁路采用无砟或有砟轨道，列车行车速度在 200km/h350km/h，对周边环境要求较严格。在此背景下，深入研究跨高铁桥梁的设计与施工，具有十分重要的意义。基于此，本文从跨高铁桥梁的结构特征、桥型的选取、施工中遇到的困难等方面论述了跨高铁桥梁的具体设计及施工要点，以供参考。关键词：关键词：跨高铁桥梁；设计；施工 中图分类号：中图分类号：U445 随着中国高速铁路的飞速发展，高速铁路已经融入日常生活中。人们对跨高铁的公路、市政桥梁的需求与日俱增，对其施工品质、美观、实用等方面的要求也越来越高。由于高速铁路采用无砟或有砟轨道，列车行车速度在 200km/h350km/h，对周边环境要求较严格，跨高铁桥梁的设计与施工是一件十分复杂的工作，既要保证高速铁路正常运营，又要考虑到建设区域的地质、水文等多方面的因素，最后确定出最优的设计与施工方案。跨高铁桥梁的设计和施工方案并不是一成不变的，它有很多种形式可以选择，而设计者需要在众多的跨高铁桥梁类型中找到最适合其施工需要的一种形式来进行建造，而且在建造桥梁时，不同的施工方法也会对桥梁的质量产生影响。所以，在跨高铁桥梁工程中，桥梁设计形式、施工方法，都是非常重要的。1 跨高铁桥梁设计与施工的特点 跨高铁桥梁是主要以跨越运营高速铁路设计的一种桥梁，它与一般的高架桥、普通铁路桥有很大的不同。高速铁路采用无砟或有砟轨道，列车行车速度在200km/h350km/h，其对轨道的平顺性要求非常高。任何在高速铁路周边实施的工程都有可能对高速铁路的轨道平顺性造成影响。1.1 跨高铁桥梁工程对其影响主要体现在如下几个方面：（1）桥梁结构荷载施加在运营高铁周边，对其造成附加影响，引起运营高铁的轨道发生位移，引起轨道不平顺，造成列车限速或更为严重的后果。（2）桥梁结构施工过程对运营高铁的影响，桥梁桩基施工过程中钻机失稳倒塌、悬臂浇筑挂篮失效掉落、运架梁设备失稳倒塌、施工工具掉落至轨道上、等等。此类问题会对高铁的正常运营造成很大的影响。（3）桥梁通车运营后交通事故导致车辆坠落至铁路线上，行人、车辆向桥梁外抛物掉落至铁路线上等，都会对高速铁路正常运营造成很大的影响。2 跨高铁桥梁工程设计的作用 2.1 指导桥梁工程施工，确保工程质量 跨高铁桥梁工程设计计划书，是为跨高铁桥梁工程施工提供科学依据的一份重要文件。首先，高水准、科学合理的施工工艺设计，是确保桥梁施工质量的先决条件，便于施工团队按照既定的施工工艺方案。在此帮助下，工程团队可以按照施工程序和顺序，按照施工目标、施工要求来开展施工作业。其次，跨高铁桥梁工程设计便于在施工中合理地、科学地、严密地分配机械设备和施工人员，设计施工过程中的主要工序和操作规程，可以使施工过程有计划、有步骤地进行，提高了施工效率，确保了施工质量。2.2 配合桥梁工程施工技术管理 确定桥梁工程施工设计方案有利于建立系统化的管理体系，有利于加强施工技术管理工作，有利于桥梁施工单位与工程高铁桥梁实际情况结合起来，合理地安排施工工序，作好施工组织设计。工程设计可以科学地安排桥梁施工技术工序，有助于施工现场的设计管理工作，有助于保障施工技术水平，从而确保桥中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 110 梁工程的整体施工技术管理水平。2.3 控制桥梁工程施工成本 在高铁桥梁工程中，如何制定好高铁桥梁工程的施工设计方案，对合理控制工程成本具有十分重要的意义。对建筑设计方案进行优化，可以使建筑费用得到合理、有效的控制，使资本的运用达到最大化，使有限的资本产生更大的效益。3 跨高铁桥梁工程设计要点 3.1 桥梁结构形式的合理选择 合理选择桥梁结构形式，是确保跨高铁桥梁工程质量的基础，也是设计中的关键问题。跨高铁桥梁的跨度范围很大，现场施工条件也十分复杂。各地区的高速铁路工程都有自身特殊的地域要求、地理条件，以及施工实际要求。这就需要在进行跨高铁桥梁工程的设计之前，设计人员要了解相应地区的实际地形地质状况，铁路管理部门要求，其他特殊要求等，从而可以在诸多的桥梁结构形式中，科学选取，对比分析，从而选择出与工程需求相适应的桥梁结构。（1）简支梁桥：简支大箱梁桥可以采用工厂预制、架桥机架设方式施工。在跨越高速铁路交叉角度较好，铁路宽度要求不大时，因简支梁桥构造简单、施工方便、对运营高铁影响较小，应优先选用简支梁桥形式跨越。（2）预应力混凝土连续梁（刚构）桥：预应力混凝土连续梁（刚构）桥结构受力明确，施工方法成熟。在简支梁不能满足跨越需求时，宜采用连续梁（刚构）桥进行跨越。（3）钢桁梁桥、钢箱梁桥：在跨越运营高速铁路净空受限制时，也可考虑采用钢梁的形式跨越。由于钢材为导体，故需要特别注意其和高速铁路接触网之间的距离和绝缘措施。且由于钢梁后期维护涂装的较为繁琐，对高速铁路运营影响较大，应尽量避免采用钢梁的形式。（4）拱桥：拱桥受限于其施工方法会对高速铁路运营造成较大的影响，一般很少用于跨越运营高速铁路。（5）斜拉桥：在运营高速铁路净宽要求较大、跨越高速铁路桥梁与运营高速铁路交叉角度较差、或有景观需求时，可采用斜拉桥的方式跨越运营高速铁路。3.2 设计方案要符合规范 公路铁路交叉路段技术要求（JT/T 1311 2020）中规定：跨高铁桥梁工程设计结构重要性系数应为 1.1，且其汽车设计荷载应采用相应标准设计车道荷载的1.3 倍。公路跨线桥应预留安全防护设施、异物侵限检测及防灾监控等的设置条件。公路与市政工程下穿高速铁路技术规程（TB10182-2017）中规定新建工程对既有高速铁路桥梁墩台定的位移影响应符合下列规定：（1）不限速条件下，应符合下表中的规定 表 1 高速铁路桥梁墩台定的位移影响规定 墩顶位移 横向水平位移（mm）纵向水平位移（mm）竖向位移（mm）有砟轨道 3 3 3 无砟轨道 2 2 2（2）不满足上表中规定时，可进行专家论证，但轨道平顺性应满足相关要求6。3.3 桥梁工程防护科学化设计 跨高铁桥梁工程，其建设空间高于高铁，由于一般高速列车速度可达 200-350km/h，其建设风险与困难系数较高。在高铁桥梁工程中，如何科学地进行防护设计，对于保证施工人员的人身安全和高速铁路的运营安全具有很大的意义。在设计过程中，应明确防护工程设计，对运营高铁进行保护。由于高速铁路对于变形十分敏感，故在跨高铁桥梁设计时，应尽量避免对既有土体造成扰动，引起高铁变形过大，影响行车安全，开挖土体施工时应做好防护设计。在设计中，要尽量减小保护装置的表面面积，以降低风压对建筑物的影响。4 跨高铁桥梁建设施工中存在的困难 在某些情况下，跨高铁桥梁的建设并非完全孤立，通常都是在有轨道车辆行驶的情况下进行，而其附近又往往有高铁桥的轨道，这给对挂高铁桥的建设和施工带来了很大的难度。（1）对现有的高铁地基造成冲击。跨高铁桥梁施工过程中，特别是在施工桩基础时，极易对已有高铁地基产生冲击，势必严重影响其施工效率，增加其施工难度。（2）在跨高铁桥梁的建造中，由于需要使用大量的机器，而且这些机器占用的空间很大，因此，在跨高铁桥梁的建造中，很有可能会占用周围的铁路线。（3）在高铁桥梁的建设中，在进行中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 111 上部结构的建设时，不能有任何的坠落物体，这是由于高铁本身的速度太快，一旦有任何东西从上面掉下来，就会给列车的运行带来极大的危险。除此之外，在高铁运行过程中，将会携带大量的诱导气流，对跨越高铁的桥梁构筑物施加了很强的受力影响，而且还会对施工人员的人身安全构成威胁。为此，在跨高铁桥梁的实际设计中，既要缩短在高铁上方和临近区域的施工时间，又要避免在轨道上设置构筑物，并要充分考虑高铁引起的气流对防护结构的影响2。5 跨高铁桥梁的施工要点 5.1 预制架设法 预制架设法是一种在工厂中预制梁体，采用架桥机在线位处进行架设施工的方法。该方法适用于简支梁桥，工厂预制梁质量较好，架设施工工法成熟稳定，对运营高铁影响较小，仅需要在高铁天窗时间进行架设施工即可。其缺点是适用范围较小，交叉角度较差时或立交要求较宽时均无法适用。5.2 悬臂浇筑施工法 悬臂浇筑法是一种在桥墩两侧设置工作平台（挂篮）。平衡地逐段向跨中浇筑梁段，直至桥跨结构合龙的施工方法。该施工方法适用于连续梁（刚构）桥的建设，工法成熟可靠，建设成本低，但是其不足是由于施工节段较多、施工周期较长，而且施工期间存在高空坠物的风险，其会对高速铁路运营造成较大影响。5.3 转体施工法 转体施工法是指在桥墩施工时提前预埋转体系统，在桥梁施工时首先在非线路方向且对跨越的高速铁路无影响的位置进行悬臂浇筑施工，完成后再利用转体系统将梁体转至线路位置后进行合龙。该施工方法的适用于多种桥梁形式，如连续梁桥、斜拉桥等，同时，由于其悬臂施工期距离运营高铁较远，仅在转体和合龙工作期间对运营高铁有影响，整体影响较小。因此，该方法安全性能很好，目前跨越高速铁路桥梁基本均为转体施工。但是它的缺点也很明显，那就是它的设计较为复杂，造价也非常昂贵。5.4 顶推施工法 顶推法是在桥面后方沿桥轴线制作桥梁，利用滑移结构，将梁体一节一节地推到对岸，并将其放入到桥面，再将其换成永久支座，从而实现桥梁的建造。此法可与连续梁桥、钢梁桥相配合，既可用于小型桥梁，也可用于多跨桥的施工。对于跨度在 40-50m 之间的桥梁，不需要建造临时支撑墩，极大地减少了对已有线路的干扰。但其不足之处是，这种方法只能用于小跨径的桥梁、钢梁桥，而不能用于任何一种桥梁，比如斜拉桥、变截面桥梁等，而且，在大跨径的桥梁上，还需要设置临时墩台，这样不仅会增加成本，还会对既有线路产生很大的影响。6 结论 综上所述，随着中国高速铁路的飞速发展，跨高铁桥梁的建设需求量越来越大，其与人民群众的出行密切相关，并将对我国的经济发展起到积极的推动作用。因此，重视跨高铁桥梁的设计与施工，尽可能提高其设计与施工的质量，并根据不同的现场条件和建设需求，采取有针对性的设计方案及施工方法，又快又好的建成跨高铁桥梁，是推动我国交通运输业的高效发展的重要一环。科学施工，克服难点 跨高铁桥梁工程的建设主要存在两个问题。一是高铁对工程建设的影响；例如，铁路在桥下运行时，会引起大量的空气流动，对周围的物体和人员造成很大的压力，极易造成交通安全事故。为保证高铁桥建设安全，保障其安全运行，亟需在高铁桥设计阶段采取有效措施，降低其对高铁桥的诱发气流对高铁桥的危害。二是在高铁建设过程中，大桥的建设将对高铁运营产生影响。主要是指施工机械可能侵占高铁线路边界，桥梁基础施工可能影响高铁基础，上部结构施工可能发生物品下落，威胁列车安全运行。此外，在施工过程中还应该注意电气设备的安全接地，这样才能避免因牵引电源而引起的电感对保护支架的影响。应按相关法规的要求安装保护装置，不得在没有安装保护装置的地方施工。在架设或者拆除防护支架时，必须与高速铁路的运营时间相互错开，在进行平台架设施工的时候，对门架或者平台的吊挂设备必须采取与之相对应的绝缘措施等，来降低高速铁路运营时对施工所造成的危害，以便于保障桥面施工的安全，也以便保证桥梁工程的施工都能顺利完成，降低大桥建设对高铁运营的影响，中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 112 保障高铁运营安全。7 结语 综上所述，随着中国高速铁路的飞速发展，高速铁路已经融入日常生活中。人们对跨高铁的公路、市政桥梁的需求与日俱增，对其施工品质、美观、实用等方面的要求也越来越高。施工前进行合理、有效的设计能确保工程质量、配合桥梁工程施工技术管理、控制桥梁工程施工成本。不同地区地形地貌情况千差万别，运营高速铁路情况也各有不同，跨高铁桥梁设计的控制因素也不尽相同。本文中叙述了简支梁桥、连续梁（刚构）桥、钢桁梁桥、刚箱梁桥、拱桥、斜拉桥等不同的桥式方案，预制架设、悬臂浇筑施工、转体施工、顶推施工等施工方法。重视跨高铁桥梁的设计与施工，根据不同条件采用有针对性的桥式方案和施工方案，尽可能提高其设计与施工的质量，是保证跨高铁桥梁工程质量的基础,也是人民出行安全方便快捷的保障。参考文献 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