时速250公里客运专线（城际铁路）简支箱梁设计

时速250公里客运专线（城际铁路）简支箱梁设计

王新国

王新国（中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430063）

【摘要】本文结合时速250公里客运专线及城际轨道交通工程常用跨度简支箱梁通用参考图设计情况，介绍了该套简支箱梁的适用范围、主要设计参数、设计特点、结构形式以及结构构造等方面的内容。

【关键词】客运专线；城际铁路；预应力混凝土；简支箱梁

Generalreferencediagramdesignintroducesonsimple-supportedboxgirderonthespeed250

kilometerpassengerdedicatedline(IntercityRailroad)

WangXin-guo

(ChinaRailwayGroupLtd.4thSurveyandDesignInstituteWuhanHubei430063)

【Abstract】Thispapergivesanintroductiontotheapplicablescope,maindesignparameters,designfeatures,structuralform,constructionanderectionrequirements,structureconstitutionandsoonofsimple-supportedboxgirderonthespeed250kilometerpassengerdedicatedline(IntercityRailroad).

【Keywords】Passengerdedicatedline;Intercityrailroad;Prestressedconcrete;Simple-supportedboxgirder

1.概述为了适应我国全面建设小康社会的需要，国务院于2004年1月原则通过了《中长期铁路网规划》，提出在经济发达的长江三角洲、珠江三角洲和环渤海圈建设城际客运铁路。2005年3月，国务院常务会议又审议并原则通过了《环渤海京津冀地区、长江三角洲地区、珠江三角洲地区城际轨道交通网规划》。城际轨道交通作为城市及都市经济带交通的一种全新有轨交通方式，既不同于高速铁路及普通铁路，也不同于城市地铁及轻轨，是联系大城市与中小城市、各中小城市之间以及部分大城市间的快速铁路，主要满足经济发达的人口稠密地区中短途旅客运输需要，一般开行两种方式的客车，一种是逢站必停的“站站停”列车，一种是只在主要城市停车的“大站停”列车，“大站停”列车的速度目标值一般在200～250Km/h，“站站停”列车的速度目标值一般在140～160Km/h。城际铁路的特点介于高速铁路和城市轨道交通之间，具有多种交路、多种运行速度、设置站点多且分布密集、公交化的行车组织方式等特点，目前尚属新型的交通形式。为了适应城际铁路的快速发展，在研究国外高速铁路简支梁资料，在消化吸收国内客运专线简支箱梁、广珠城际铁路简支箱梁的设计、施工经验上，编制了“时速250公里客运专线（城际铁路）简支箱梁通用参考图”。本文对该套图的适用范围、主要设计参数、设计特点、结构形式等方面的内容进行简要介绍，供大家使用时参考。

2.主要结构类型及适用范围2.1主要结构类型。时速250公里客运专线（城际铁路）简支箱梁通用参考图已发布12套，均为双线预制后张法预应力混凝土简支箱梁，截面类型分别为单箱双室整孔截面和双箱单室组合截面，轨道形式分别为有砟轨道和无咋轨道。同时，根据本套梁图的特点，编制了桥面附属设施图，有待发布使用。表1为时速250公里客运专线（城际铁路）简支箱梁通用参考图一览表。

3.主要设计参数及指标

3.1主要设计参数

3.1.1恒载。梁体结构自重按26.0KN/m3计算。有砟轨道附属设施重按轨下枕底道碴最小厚度为35cm，二期恒载重量包括桥上线路设备重，以及人行道栏杆或声屏障、电缆槽及盖板、防水层等附属设施重量。本次设计线间距4.6m时，二期恒载分别按照曲线+有声屏障（201KN/m）、曲线+无声屏障（181.5KN/m）、直线+有声屏障（183KN/m）、直线+无声屏障（163.5KN/m）四种工况设计。线间距5.0m时，四种工况二期恒载均按增加6KN/m设计。无砟轨道二期恒载重量包括钢轨、扣件、轨道板、砂浆垫层、混凝土基座等线路设备，以及防水层、保护层、人行道或声屏障、防撞墙、电缆槽、竖墙等附属设施重量。其中防撞墙外侧（含防撞墙）附属设施总重：设声屏障时按66KN/m计,人行道板时按45KN/m计,钢栏杆时按42KN/m计；为适应不同类型无砟轨道，本图的预应力筋布置及张拉力按二期恒载重100KN/m～180KN/m分级设计。图纸应用时，应根据实际的二期恒载合理选择预应力索和张拉力。

3.1.2活载。列车竖向活载纵向计算分别采用ZK标准活载及动力系数，并考虑了1.05的活载不均匀系数。列车竖向活载横向计算分别采用ZK特种活载、动力系数、离心力、横向摇摆力等。

3.1.3其他荷载。根据检算部位的不同，分别考虑了人行荷载、检查车荷载、风力、温度、脱轨荷载等荷载。

3.2梁体变形、自振频率、动力性能限值

3.2.1在ZK活载静力作用下，梁体的竖向挠度限值

3.2.2梁端竖向折角：在ZK活载静力作用下，有砟轨道竖向转角不应大于2‰，无砟轨道不应大于1‰。

3.2.3在列车横向摇摆力、离心力、风力荷温度的作用下，梁体的水平挠度应小于或等于梁体计算跨度的1/4000。3.2.4活载作用下梁体扭转引起的轨面不平顺限值。以一段3m长的线路为基准，ZK活载作用下，一线两根钢轨的竖向相对变形量不大于1.5mm。

3.2.5梁体的徐变上拱值。轨道铺设后的，有砟桥面梁的徐变上拱值不宜大于20mm、无砟桥面梁的徐变上拱值不宜大于10mm。

3.2.6梁体竖向自振频率。简支梁竖向自振频率不应低于下列限值：4m＜Lφ≤20m：n0=80/Lφ20m＜Lφ≤96m：n0=23.58×Lφ-0.592Lφ为简支梁跨度（m）常用跨度频率应不小表3所列限值：

3.2.7动力性能指标。列车运行的安全性及旅客乘坐舒适性指标应满足下列规定要求：脱轨系数：Q/P≤0.8；轮重减载率：ΔP/P≤0.6；轮轨横向水平力：Q≤80KN；车体竖向振动加速度：αz≤0.13g（半峰值）；车体横向振动加速度：αy≤0.10g（半峰值）；斯佩林舒适度指标：<2.5为优，2.5～2.75为良，2.75～3.0为合格；有砟桥面强振频率不大于20Hz的竖向振动加速度：α≤0.35g；无砟桥面的竖向振动加速度：α≤0.5g。

3.3梁部主要设计指标。结构设计主要静力设计指标均满足《铁路桥涵设计规范》（TB10002.1～TB10002.5）的有关规定。

4.主要结构形式

4.1通桥（2007）2224。截面类型为单箱双室整孔箱梁，梁端顶板、底板及腹板局部向内侧加厚，轮廓尺寸

4.2通桥（2007）2228。截面类型为双箱单室组合箱梁，梁端顶板、底板及腹板局部向内侧加厚，轮廓尺寸

5.结构构造

5.1进人孔构造。为方便养护维修人员检查维修，梁端需设置进人孔。单箱双室梁采用在梁端底板中部及中腹板设置槽口，双箱单室梁在内腹板侧设置槽口，开槽位置与桥墩顶面设置的槽口相对应，检查维修时可从此处进入梁体，并可进行顶梁、支座检查、维修等工作。

5.2单箱双室梁的支座布置。单箱双室梁为三腹板截面，为保证支座受力均衡，采用两支点设计，通过细致的空间应力分析及局部检算，采用加大梁端支点截面尺寸及加强梁端截面配筋的方法，确保支点截面安全可靠。

5.3双箱单室梁的截面构造及横隔板设置。双箱单室梁由两片箱梁通过现浇桥面板及横隔板形成组合截面共同受力。通过对单片箱梁的截面形式的优选，在不设悬臂板断缝的条件下，施加预应力后，可确保单片箱梁受力均衡，方便了施工，提高了截面的利用效率。在施工架设后，利用桥面现浇板及端、中横隔板将两片箱梁形成组合截面，共同受力。在横隔板设置上，通过不设中横隔板、设一道中横隔板、设三道中横隔板进行空间分析比较计算，在满足整理受力及变形要求的情况下，确定采用一道中横隔板及端横隔板，既简化了施工工艺，又保证了截面受力需要。

6.桥面附属设施构造在桥面附属设施构造设计时，充分吸收国内客运专线桥梁桥面构造的成功经验，并结合现场施工实际情况，主要对电缆槽的设计进行了优化，通过采用预制电缆槽的设计方案，可使桥面附属实施施工更加快捷、方便。本套桥面附属设施还针对人行道档板、钢栏杆、钢筋混凝土栏杆、伸缩装置等进行了补充完善。

7.主要设计特点本套梁图在编制过程中，借鉴国内客运专线铁路简支梁的设计、施工的成熟经验，在满足规范、规定、标准及技术条件的前提下，对简支箱梁的设计进行了优化，与目前客运专线梁图相比，有着明显的特点，具体体现如下：

（1）梁图外轮廓采用了大圆弧、高翼缘板的设计方案，具有造型优美的特点。大斜腹板、大园弧外型优美，高翼缘板能提高截面的抗弯性能。

（2）截面尺寸较小，具有经济适用的特点。通过选择适用的预应力管道尺寸、合理的设计控制指标、合适的箱梁截面形式，有效的降低了梁高及顶、底、腹板尺寸，减少了箱梁混凝土体积，减轻了吊重。

（3）推荐采用全工厂化、预制化的桥面附属设施构造，如预制电缆槽、盖板、钢筋混凝土栏杆等，进一步简化施工、降低造价。

8.结语随着国内客运专线及城际铁路建设步伐的不断加快，本套箱梁的制造将全面展开，不久还将进行实体梁的试验，实体梁的试验不仅可以验证设计，还将使设计更加完善。

参考文献

［1］铁建设［2005］140号，新建时速200～250公里客运专线铁路设计暂行规定（上、下）［S］

［2］TB10002.3-2005，铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范［S］

［3］邓运清客运专线简支箱梁综述［J］铁道工程学报2005(1)

［文章编号］1006-7619（2009）05-15-353

［作者简介］王新国（1972.3-），男，中铁第四勘察设计院集团有限公司桥梁处处副总工程师，高级工程师，1993年毕业于西南交通大学土建结构工程专业，工学学士。