第三节　梁形选择

一、结构形式

我国高速铁路桥梁主要有以下几种结构形式：

（1）预应力混凝土简支箱：主要有20m、24m、32m和40m四种标准跨度。考虑桥梁的动力性能及经济性，高速铁路桥梁以跨度32m双线预应力混凝土简支箱梁为主。采用预制架设为主、移动模架和支架现浇为辅的施工方法。

（2）钢筋混凝土刚构连续梁：现浇钢筋混凝土刚构连续梁用于跨越一般道路，跨度组合包括（12+16+12）m、（16+20+16）m、（16+24+16）m、（18+24+18）m、（16+3×24+16）m、（18+3×24+18）m和（20+3×24+20）m，斜交角度为0°～40°。

（3）预应力混凝土连续箱梁：现浇预应力混凝土连续梁用于跨越公路和一般河流，跨度组合包括2×24m、3×24m、2×32m、3×32m、2×40m、（24+32+24）m、（32+48+32）m、（40+56+40）m、（40+64+40）m、（48+80+48）m、（60+100+60）m和（80+128+80）m。

（4）新型及特殊结构桥梁：为跨越大江大河及高等级公路，解决河流斜交角度较小的问题，同时兼顾景观需求，高速铁路上设计了许多新型的桥梁结构形式，包括非标准跨度预应力混凝土梁桥（连续梁、连续刚构）、系杆拱及组合结构桥（钢系杆拱桥、简支梁或连续梁与拱组合桥、刚构与拱组合桥、连续刚构与斜拉索组合桥）、大跨度钢结构桥梁（连续钢桁梁、钢桁拱、钢桁斜拉桥）等。为适应高速铁路联络线和高架车站铺设道岔的需要，各种结构形式和跨度组合的道岔梁（道岔连续梁、道岔小刚构、道岔框构、道岔简支梁）应运而生，相关的设计和施工新问题得以解决。高速铁路还因地制宜地采用了部分经特殊设计的异型结构（空间刚架、钢门式墩、槽形连续梁），在满足小角度跨越既有构筑物、有效降低线路高程的前提下，减小了施工对既有道路和周边环境的影响。

二、一般结构桥梁

一般结构桥梁指使用数量较多、设计图纸规范统一、施工方法相对成熟、跨度不超过100m的普通钢筋混凝土或预应力混凝土桥梁。按照其结构形式，一般结构桥梁可分为框构、刚构、简支梁和连续梁四种类型。

一般结构桥梁的选型原则是：

（1）跨度20m、24m、32m、40m采用双线简支箱梁或中小跨度连续箱梁。

（2）跨度24m及以下可用框构、斜交刚构连续梁。

（3）跨河桥梁以32m简支箱梁为主，20m、24m简支箱梁用于跨度调整。

（4）全桥控制工点较多、梁跨形式较多，或地质较差、沉降难以准确控制及采空区影响范围，采用简支梁。

（5）特大桥或大桥全桥孔跨较为单一，地质条件较好、沉降容易控制时，采用中小跨度连续箱梁。24m跨度以3×24m为主，32m跨度以2×32m为主。

（6）跨高速公路、高等级城市道路、大型河流的主桥采用大跨度连续箱梁或其他特殊结构桥梁。

京沪高速铁路大量采用一般结构桥梁。全线共有20～40m标准简支箱梁31370孔（20m梁32孔，24m梁2253孔，32m梁29048孔，40m梁37孔），非标简支梁169孔，钢筋混凝土刚构连续梁31联，24～32m连续箱梁多联，大跨度连续梁306联，中小框构桥数十联。其中，标准简支箱梁占简支梁总数的99.5％，32m标准简支箱梁占标准简支梁总数的92.6％。在大跨度连续箱梁中，三跨连续梁285联（86.1％为标准跨度组合），四跨连续梁12联，五跨连续梁8联，七跨连续梁1联。

三、新型及特殊结构桥梁

京沪高速铁路采用了较多的新型及特殊结构桥梁。全线有简支系杆拱桥26座（其中2联为钢系杆拱桥），连续系杆拱桥三座（其中两座为预应力混凝土连续梁拱）9孔，钢桁梁2联4孔，大跨度钢桁拱两座11孔。此外，还有44联岔区连续梁、多孔岔区密排框构，以及空间刚架、钢横梁门式墩、槽形连续梁、宽横梁连续梁、大跨度斜连续梁等异型结构。

关于新型及特殊结构桥梁，将在本篇第二章中详细介绍。

四、梁体变形控制

1.变形限值

高速铁路对桥梁梁体（跨度小于96m的混凝土结构）的变形控制包括竖向变形、横向变形、扭转变形、动力性能和梁端转角等方面，主要控制指标是竖向挠度、徐变变形和竖向基频。其中，竖向挠度是梁体竖向刚度的重要指标之一，徐变变形是保持梁上轨道几何稳定的基本要求，竖向基频是避免高速列车通过时桥梁动力响应过大、保证乘坐舒适性的主要指标。一般结构桥梁在满足上述三个主要限值以后，大都能够自动满足其余变形限值的要求。

1）竖向挠度

一般情况下，ZK竖向静活载作用下，梁体的竖向挠度不大于表4.1.4限值。拱桥、刚架及连续梁桥的竖向挠度，除考虑列车竖向静活载作用外，尚应计入温度的影响。

2）徐变变形

铺轨完成后，预应力混凝土梁的竖向残余徐变变形，有砟轨道桥梁不大于20mm，跨度不大于50m的无砟轨道桥梁不大于10mm，跨度大于50m的无砟轨道桥梁不大于跨度的1/5000且不大于20mm。

3）竖向基频

一般情况下，20m及以下跨度简支梁的竖向自振频率不低于n0=80/L，跨度超过20m但未超过96m简支梁的竖向自振频率不低于n0=23.58L-0.592。对于运行车长24～26m的动车组、L≤32m混凝土及预应力混凝土双线简支梁，当梁体的竖向自振频率不低于表4.1.5的限值要求时，桥梁的动力响应自动满足车辆安全性、乘坐舒适性和线路稳定性的各项要求。

2.变形控制

我国高速铁路桥梁大量使用经专业单位精心设计的标准跨度预应力混凝土箱型结构。标准图编制单位依据规范要求，从设计上对梁体的各项变形进行控制。图4.1.8和图4.1.9是部分设计速度300～350km/h标准跨度无砟轨道桥梁的残余徐变变形、竖向基频、竖向刚度的设计值与规范限值的比较情况。从图中可以看到：

（1）高速铁路桥梁的残余徐变变形得到严格控制，徐变设计值一般不超过规范限值的一半，中小跨度混凝土桥梁的残余徐变拱度大多控制在5.0mm以下，无砟轨道（60+100+60）m预应力混凝土连续梁的残余徐变上拱值仅7.6mm。

（2）梁体竖向基频的设计值高于规范限值，简支梁的竖向基频是规范限值的1.41～2.20倍，32m及以下跨度双线简支梁的竖向基频自动满足车辆安全性、乘坐舒适性和线路稳定性的各项要求。

（3）桥梁具有很高的竖向刚度，中小跨度简支梁和连续梁的竖向刚度是规范允许值的2.57～6.26倍和3.22～7.13倍，主跨48～80m三跨一联预应力混凝土连续梁的竖向刚度为规范允许值的2.09～2.43倍。

动态验收专项试验统计结果表明，由于梁体实际混凝土的弹性模量比设计弹性模量高，桥上二期恒载的重量又比设计取值低，加上轨道结构对梁体刚度的贡献以及支座摩阻对梁体约束的影响，高速铁路上大量采用的32m双线简支箱梁的实际竖向基频比设计值高约32％～39％、竖向刚度约为设计值的2倍，大跨度混凝土连续梁的实际竖向基频比设计值高约46％～57％、竖向刚度约为设计值的1.97～2.24倍。因此，我国高速铁路一般结构混凝土桥梁的刚度非常大，完全能够满足高速列车正常运营的各项要求。高速铁路上少量采用的新型及特殊结构桥梁，一般均经过专门的科学研究、特殊设计、动力仿真计算（详见本章第五节）和严格的施工过程控制，也能够满足高速列车正常运营的各项要求。