第一章? 橋隧建筑物一般知識
本章主要介紹橋隧建筑物的組成、分類,橋隧限界,橋隧荷載椎镣。
第一節(jié) 橋隧建筑物的組成與分類
橋隧建筑物是橋梁诈火、隧道、涵洞状答、明渠冷守、天橋、地道惊科、跨線橋拍摇、調(diào)節(jié)河流建筑物等的總稱。
橋梁的組成與分類
(一)橋梁的組成橋梁由上部結(jié)構(gòu)馆截、下部結(jié)構(gòu)充活、防護設(shè)備及調(diào)節(jié)河流建筑物組成(圖1-1)。
上部結(jié)構(gòu):包括橋面蜡娶、橋跨結(jié)構(gòu)(梁拱)混卵、支座。
下部結(jié)構(gòu):包括橋墩窖张、橋臺及基礎(chǔ)幕随。
防護設(shè)備及調(diào)節(jié)河流建筑物:包括橋涵限高防護架、護錐宿接、護岸赘淮、護基、護底睦霎、導(dǎo)流堤梢卸、丁壩、梨形堤等副女。
(二)橋梁的分類
1.按橋梁長度分類
特大橋:橋長500m以上蛤高。
大橋:橋長100m以上至500m。
中橋:橋長20m以上至100m肮塞。
小橋:橋長20m及以下襟齿。
2.按梁拱材質(zhì)分類
鋼橋:以鋼材作為橋跨結(jié)構(gòu)主要建筑材料的橋。
鋼筋混凝王橋:橋跨結(jié)構(gòu)以包含受力鋼筋的混士為主制造的橋顧應(yīng)力混凝士橋:橋跨結(jié)構(gòu)以用預(yù)應(yīng)力鋼材領(lǐng)施加應(yīng)力的混凝土為主制造的橋枕赵。
石橋:橋跨結(jié)構(gòu)用石料建造的橋猜欺。
木橋:以木材作為橋跨結(jié)構(gòu)主要建筑材料的橋。
3.按橋面位置分類
(1)上承式橋:橋面位于橋跨結(jié)構(gòu)上部的橋(圖1-2(a))拷窜。
(2)中承式橋:橋面位于橋跨結(jié)構(gòu)中部的橋(圖1-2(b))开皿。
(3)下承式橋:橋面位于橋跨結(jié)構(gòu)下部的橋
下承式又分為穿式橋和半穿式橋涧黄。橋面上方有橫向聯(lián)結(jié)系者稱為穿式橋(圖1-3(a)),橋面上方無橫向聯(lián)結(jié)系者稱為半穿式橋(圖1-3(b))。
4.按橋跨結(jié)構(gòu)承受荷載的特征分類
(1)梁橋:用梁作為橋跨結(jié)構(gòu)的橋赋荆。有簡支梁橋連續(xù)梁橋笋妥、懸臂梁橋三種。
(2)拱橋:用拱圈或拱肋作為橋跨結(jié)構(gòu)的橋窄潭。拱橋又可按結(jié)構(gòu)形式分為無鉸拱春宣、雙鉸拱,三鉸拱;按有無外推力分為推力拱、無推力拱嫉你。
(3)剛構(gòu)橋:橋跨結(jié)構(gòu)與橋墩或橋臺剛性連接的橋月帝。
(4)框架橋:橋梁為整體箱形框架的橋。(5)懸索橋:用橋塔支撐錨于兩岸(端)的纜索,借助掛于纜索上的吊桿懸吊橋面和梁形成橋跨結(jié)構(gòu)的橋幽污。
(6)斜拉橋:以斜拉索連接索塔和主梁作為橋跨結(jié)構(gòu)的橋嚷辅。
(7)綜合體系橋:橋跨同時有幾個體系特征結(jié)構(gòu),相互聯(lián)系結(jié)合而成,如鋼桁拱橋等。
按梁的截面形式分類
(1)板形梁:適用于低高度梁,當(dāng)橋梁高度受到限制時,采用此種形式距误。
鋼板梁是由鋼板或型鋼組成工字形截面主梁,并由縱簸搞、橫聯(lián)結(jié)系連接的梁∽继叮混凝土板梁是寬腹板趁俊、跨度較小的普通鋼筋混凝土梁。
(2)T形梁:T形梁是既有線混凝土橋梁最常見的截面形式惋鹅≡蛟停混凝土T梁是橫截面為T形的混凝土梁。
(3)箱形梁:隨著列車的提速,對橋梁的剛度要求越來越高,箱形梁在線路上使用也越來越多,如圖1-4所示闰集。鋼箱梁是由縱、橫向加勁肋加強的鋼板所組成的單室或多室箱形截面梁般卑∥渎常混凝土箱梁是橫截面呈一個或幾個封閉箱形的混凝土梁。
(三)各部尺寸的規(guī)定各部尺寸的示意如圖1-5所示蝠检。
1.跨度(計算跨度)
(1)簡支梁沐鼠、連續(xù)梁、懸臂梁叹谁、斜拉橋饲梭、懸索橋和雙鉸拱為各孔兩端支座中心之間距離。
(2)無鉸拱橋焰檩、剛構(gòu)橋和箱形橋為其凈孔憔涉。
2.梁的全長
梁兩端面之間的長度。
3.梁的凈跨度(凈孔)
沿計算水位量出的相鄰墩橋梁全長臺邊緣之間的距離析苫。
4.橋梁長度(橋長)
(1)梁橋系指橋臺擋砟前墻之間的長度兜叨。
(2)拱橋系指拱上側(cè)墻與橋臺側(cè)墻間兩伸縮縫外端之間的長度穿扳。
(3)剛架橋(或框構(gòu)橋)系指剛架(或框構(gòu))順跨度方向外側(cè)間的長度。
5.橋全長
橋全長指橋梁軸線上兩橋臺尾部之間的距離国旷。
6.橋孔總長
指橋梁排水寬度,即橋梁各孔凈跨度的總和矛物。斜橋為各兩墩(臺)間垂直距離之和;拱橋為各孔起拱線處凈長之和。當(dāng)錐體填土突出橋臺之外時,則改沿計算水位與低水位之間的中線來量度跪但。
7.橋梁高度
由橋面的軌底至河床最凹點的垂直距離履羞。
8.橋下凈空高度
橋跨結(jié)構(gòu)底面至水面、路面或軌面之間可用于交通的自由高度屡久。
9.溫度跨度
指梁跨受溫度影響而伸長和縮短的區(qū)段長度(圖1-6)吧雹。
二、隧道的組成與分類
(一)隧道的組成
隧道的組成包括主體建筑物和附屬設(shè)備兩部分涂身。主體建筑物由洞身和洞門組成;附屬設(shè)備包括避車洞和防排水設(shè)施,長大隧道還有專門的通風(fēng)及照明設(shè)備雄卷。
(二)隧道按長度的分類
特長隧道:全長10000m以上;
長隧道:全長3000m以上至10000m;
中隧道:全長500m以上至3000m；
短隧道:全長500m及以下蛤售。
隧道長度系指進出口洞門端墻墻面之間的距離,即以端墻面與內(nèi)軌頂面的交線同線路中線的交點計算丁鹉。計算時,雙線隧道以下行線為準(zhǔn);位于車站上的隧道以正線為準(zhǔn)。
三悴能、涵渠組成與分類
涵洞揣钦、明渠、渡槽漠酿、倒虹吸管統(tǒng)稱為涵渠冯凹。
涵洞由洞身、基礎(chǔ)炒嘲、進出口入口建筑物(即端墻宇姚、翼墻等)以及洞身出口擋墻附屬設(shè)備組成(圖1-7)。
(一)涵洞的分類
按結(jié)構(gòu)形式分有拱涵夫凸、圓涵浑劳、框構(gòu)涵、蓋板涵等;
按水力特性分有壓涵夭拌、無壓涵;
按孔數(shù)分有單孔魔熏、雙孔、多孔等鸽扁。
排洪涵洞的最小孔徑不應(yīng)小于1.25m,且全長不超過25m蒜绽。當(dāng)全長超過25m時,為便于養(yǎng)護,孔徑應(yīng)相應(yīng)加大。無淤積的灌溉涵孔徑應(yīng)不小于0.75m桶现。當(dāng)孔徑為0.75m,且凈高h(yuǎn)<1.0m時,長度不宜超過10m;凈高h(yuǎn)≥1.0m時,長度不宜超過15m躲雅。城市或車站范圍內(nèi)涵洞的孔徑,需酌情加大。
現(xiàn)有涵洞不符合上述規(guī)定者,應(yīng)結(jié)合具體情況逐步改造巩那。
(二)涵洞有關(guān)尺寸的規(guī)定
1.涵洞的凈孔
(1)拱涵為起拱線間的水平距離吏夯。
(2)框構(gòu)涵為涵內(nèi)水平距離此蜈。
(3)圓涵為內(nèi)徑(卵形或扁圓形的為水平方向最大距離)。
(4)蓋板涵為墩臺間凈距噪生。
2.涵洞的全長
(1)涵洞的全長即涵洞的軸長,包括端墻在內(nèi)裆赵。
(2)框構(gòu)涵和蓋板涵的全長為邊墻間橫向?qū)挾?以長邊計。
? ? ? ? ? ? ? ? 第二節(jié)? 限界
限界是鐵路建筑物及其他任何設(shè)備不得侵入的國家規(guī)定的輪廓尺寸線,目的在于確保鐵路機車車輛和超限裝載貨物安全運行跺嗽。
一战授、建筑限界
建筑限界是一個與線路中心線垂直的橫斷面
(一)基本建筑限界基本建筑限界(圖1-8)的高度由鋼軌頂面算起,橫向尺寸由線路中心線算起。
單線直線基本建筑限界半寬為2440m桨嫁。這是由于最大級超限貨物裝載限界的半寬為2225mm,加上貨物橫向移動量170.5mm,再加44.5mm的安全量而得出,即:
基本建筑限界半寬=2225+170.5+44.5=2440mm
基本建筑限界高度為5500mm,這是由于最大級超限貨物裝載限界高度為5300m,加上貨物向上振動偏移量46.5m,再加安全量153.5mm而得出的,即:
建筑限界高度=5300+46.5+153.5=5500mm植兰。
進行橋隧維修時,施工機械和腳手架等均不得侵入基本建筑限界(曲線上為按規(guī)定加寬后限界),以保證行車和人員安全。(二)曲線上的建筑限界
在曲線上建筑限界內(nèi)外側(cè)都需要進行加寬璃吧。其加寬值計算公式如下:
式中R—曲線半徑(m);
H—計算點自軌面算起的高度(mm);
h-外軌超高(mm)楣导。
二、超限貨物裝載限界
超限貨物裝載限界如圖1-9所示畜挨。
三筒繁、橋梁建筑限界
橋梁建筑限界交較建筑限界稍大，如圖? ? ? ? 1-10~1-12所示巴元。在兩者之間可以安裝照明毡咏、通訊及信號設(shè)備。新建及修復(fù)逮刨、改建橋梁的凈空均應(yīng)滿足橋梁建筑限界的要求呕缭。
注:圖中h為接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)高度。采用彈性懸掛時修己，200km/h地段為1100mm恢总、160km/h及以下地段為700mm;采用剛性懸掛時，結(jié)構(gòu)高度另定箩退。
位于曲線上的下承桁梁及半穿式梁离熏，其橫斷面的凈空，需要加寬的數(shù)值戴涝，除與前述曲線半徑、外軌超高和車輛長度有關(guān)外钻蔑，尚與梁長有關(guān)啥刻。
(一)單線內(nèi)外側(cè)加寬量W內(nèi)、W外
以電力牽引限界考慮時:
(二)復(fù)線中心距加寬量
四咪笑、隧道建筑限界
(一)區(qū)間直線隧道建筑界
區(qū)間直線隧道建筑界輪廓如圖1-11~1-13所示可帽。
(二)區(qū)間曲線上隧道限界加寬。
(1)單線曲線內(nèi)外側(cè)加寬辦法與建筑限界相同窗怒。
(2)雙線區(qū)間隧道,在曲線上的線間距加寬一般為
五映跟、橋隧建筑限界的管理
有關(guān)部門應(yīng)切實掌握管內(nèi)橋隧蓄拣、立交橋、天橋努隙、渡槽及其他建筑物的精確實測斷面和各部分距離線路中心線的尺寸球恤。按照《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》的規(guī)定,重要線路的橋隧限界每5年其他線路的橋隧限界每10年檢查一次。
(一)橋隧限界的檢查方法
橋隧限界的檢查方法常用的有檢查翠法荸镊。檢查架法是將檢查架垂直裝設(shè)在車輛前部轉(zhuǎn)向架中心線上,對限界不足處量出其部位及具體尺寸咽斧。些外隧道限界檢查也用攝影法,即車上裝有固定攝影機,可以在行車條件下,對固定焦距處顯示隧道內(nèi)輪廓的光帶,定時一個個的拍照,經(jīng)過沖洗,判讀換算出隧道斷面的實際尺寸或找出區(qū)段的最小綜合斷面尺寸。
(二)繪制綜合最小限界圖
根據(jù)上述檢査所測的數(shù)據(jù)繪制橋隧綜合限界圖,鐵路局應(yīng)繪制管內(nèi)各區(qū)段橋隧綜合最小限界圖躬存。
橋隧限界不足時,應(yīng)有計劃進行改善张惹。如既有橋隧實際建筑限界尚能滿足下列要求之時,可暫緩擴大:
(1)實際建筑限界超過最大級超限貨物裝載限界,并有100mm以上的凈距時;
(2)復(fù)線區(qū)段,有一條線路橋隧限界能滿足要求時。
? ? ? ? ? ? ? ? ? 第三節(jié)? ? 荷載
橋涵承受的荷載分為主要荷載(主力)岭洲、附加荷載(附加力)和特殊荷載三類宛逗。
一、主力
主力是正常的盾剩、經(jīng)常發(fā)生的或時常重復(fù)出現(xiàn)的,包括恒載和活載雷激。
恒載一般指結(jié)構(gòu)自重、土壓力彪腔、靜水壓力及浮力侥锦、預(yù)加應(yīng)力等,其大小和作用點一般是固定不變的,故稱恒載。
活載主要指列車重量以及列車運動引起的荷載,一般指列車重量德挣、沖擊力恭垦、離心力、人行道荷載等格嗅。
我國鐵路部門對各種機車車輛進行了綜合研究,制訂了全路通用的標(biāo)準(zhǔn)荷載番挺。
1.中一活載
“中華人民共和國鐵路標(biāo)準(zhǔn)活載”,即“中一活載”,包括普通活載和特種活載(圖1-14)。
2.ZK活載
“中國客運專線標(biāo)準(zhǔn)活載”,即”zK活載”(圖1-15)
二屯掖、附加力
附加力是偶然作用的荷載,其最大值并不經(jīng)常出現(xiàn),而各種附加力同時出現(xiàn)最大值的機會就更少玄柏。包括列車的制動力或牽引力、橫向搖擺力贴铜、風(fēng)力粪摘、流水壓力、冰壓力绍坝、因溫度變化而產(chǎn)生的附加力以及凍脹力等徘意。
三、特殊荷載
特殊荷載是特殊情況下作用的荷載,往往是暫時的或災(zāi)害性的,如船只或排筏撞擊力轩褐、地震力和施工荷載等椎咧。
運營橋涵的承載能力按《鐵路橋梁檢定規(guī)范》進行檢算,以檢定承載系數(shù)“K”表示。A為結(jié)構(gòu)所能承受的活載相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)活載的倍數(shù),應(yīng)符合下列要求:
(1)橋涵結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足K≥1把介。
(2)臨時性橋涵容許通過的運行活載,必須滿足Q<K(Q為運行活載相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)活載的倍數(shù))勤讽。
承載能力不足(即K<1)的橋涵,應(yīng)根據(jù)其技術(shù)狀態(tài)確定加固蟋座、更換或改建。加固脚牍、更換或改建后的承載能力必須達(dá)到K=1的要求向臀。對尚能滿足Q<K的橋涵是否暫緩加固,由鐵路局根據(jù)情況確定。
改建橋涵的承載能力應(yīng)滿足《鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范》的規(guī)定莫矗。
飒硅？復(fù)習(xí)思考題
1.橋梁由哪些部分組成?
2.橋梁按長度如何分類?
3.什么是橋梁長度?
4.什么是橋梁高度?
5.隧道由哪些部分組成?
6.隧道的長度如何確定?
7.隧道接長度如何分類?
8.涵洞由哪些部分組成?
9.什么是限界?
10.橋梁荷載有哪些種類?
