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摘要：鐵路是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的大動(dòng)脈,，而橋梁是鐵路線路的重要組成部分,。1825年，英國(guó)建成世界上第一條鐵路和鐵路橋,。在此后的一個(gè)世紀(jì)內(nèi),，歐美各國(guó)大規(guī)模興建鐵路,，促進(jìn)了鐵路橋梁的發(fā)展。 中國(guó)論文網(wǎng) http://www./8/view-2272413.htm 關(guān)鍵詞：鐵路,；橋梁,；發(fā)展 中圖分類號(hào)：TD352+.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 本世紀(jì)初.隨著汽車(chē)工業(yè)和公路交通的發(fā)展，公路橋梁得以迅速發(fā)展;而高速公路的出現(xiàn),，更在世界范圍內(nèi)掀起了興建公路橋的高潮,。近年來(lái)，由于公路運(yùn)輸燃料消耗大,、成本高,、對(duì)環(huán)境的污染嚴(yán)重等原因，日本及歐洲一些國(guó)家叉開(kāi)始轉(zhuǎn)向發(fā)展鐵路新干線和高速鐵路,。另外,，許多發(fā)展中國(guó)家，其中包括我國(guó),，正在大力興建鐵路新干線和高速鐵路,。 中國(guó)地域遼闊，南北縱貫熱帶,、溫帶,、寒帶，東西橫跨平原,、山區(qū),、高海拔山區(qū)，工程技術(shù)條件十分復(fù)雜,。為了節(jié)省可耕種的土地,，減少對(duì)城市的分割，保持軌道的高穩(wěn)定性,，在中原和東部地區(qū)建設(shè)的高速鐵路大量采用了高架橋的建設(shè)形式,。這些高速鐵路跨越了中國(guó)的四大江河流域和密布的公路、水運(yùn)網(wǎng),，需要建設(shè)大跨度和超大跨度的橋梁,。中國(guó)的西南山區(qū)，山峰縱橫,，溝谷深切,，河流湍急，需要建造高橋墩大跨度的橋梁,。 近年來(lái).鐵路橋梁的技術(shù)發(fā)展具有以下幾個(gè)主要特點(diǎn),。 1 橋跨結(jié)構(gòu)向大跨、長(zhǎng)聯(lián)發(fā)展 在具有一定承載能力條件下，跨越能力仍然是反映橋梁技術(shù)水平的主要指標(biāo)之一,。為避免修建或少建深水橋墩,，加大通航能力，世界上懸索橋,、斜拉橋等橋式的跨度記錄一再被打破,。 2 大跨度混凝土橋的變形 中國(guó)高速鐵路大多采用了無(wú)砟軌道系統(tǒng)，需要控制的變形有結(jié)構(gòu)受力的彈性變形,、混凝土收縮徐變變形,、橋墩基礎(chǔ)的沉降變形、風(fēng)吹日照溫度變形等,，這里就大跨度混凝土橋梁的混凝土收縮徐變變形的控制進(jìn)行探索和討論,。 無(wú)砟軌道對(duì)結(jié)構(gòu)的變形要求嚴(yán)格，按照設(shè)計(jì)規(guī)范的相關(guān)要求,，對(duì)于跨度>50m混凝土結(jié)構(gòu),，無(wú)砟軌道鋪設(shè)后的徐變上拱度不應(yīng)大于L/5000，且不得大于20mm,?；炷潦湛s徐變問(wèn)題本是材料領(lǐng)域的事情，但其結(jié)果只能產(chǎn)生量變且無(wú)方向,。教科書(shū)中混凝土收縮徐變是彈性變形的函數(shù)的論述提醒了中國(guó)橋梁設(shè)計(jì)者,，混凝土結(jié)構(gòu)的彈性變形是可以控制的且可以有明確的方向性，這就成為大跨度混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想,。 減小彈性變形的有效手段是加大EI（剛度）值和降低恒載作用下梁體截面上下緣應(yīng)力差,，而適當(dāng)加大梁高是提高剛度和降低應(yīng)力水平的重要手段，如主跨100m混凝土連續(xù)梁支點(diǎn)和跨中梁高分別為7.80m,、4.85m,。 當(dāng)混凝土橋梁跨度大到難以合理控制梁體上下緣應(yīng)力差時(shí)，增加輔助結(jié)構(gòu)幫助控制應(yīng)力的橋式就在探索之中,。中國(guó)高速鐵路大跨度橋梁中有增加拱,、斜拉索、鋼桁架的形式,，少有人知的是這些結(jié)構(gòu)的采用是為了控制混凝土收縮徐變變形,，以滿足高速鐵路橋梁上線性長(zhǎng)期穩(wěn)定的需求。 3 預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋成為發(fā)展主體 工程實(shí)踐證明,，預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋具有一定的強(qiáng)度,、剛度和抗裂性能,適應(yīng)性強(qiáng)，養(yǎng)護(hù)維修工作量少;隨著施工方法以及材料的改進(jìn)和預(yù)應(yīng)力技術(shù)水平的提高,，橋梁造價(jià)得以降低,。對(duì)鐵路橋梁而言，這一發(fā)展趨勢(shì)表現(xiàn)在以下兩方面。 3.1 中等跨度(20≤1≤56)的橋梁已逐步被預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋所替代 統(tǒng)計(jì)資料表明到1944年末我國(guó)鐵路已建成預(yù)應(yīng)力混凝土梁近3萬(wàn)孔,，其中絕大部分是中小跨度的橋梁?？缍?4,32m的鋼橋也已基本讓位于混凝土橋,。對(duì)更大跨度的橋梁，預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁也逐步得到應(yīng)用,。 3.2 連續(xù)梁(剛構(gòu))成為大跨度鐵路橋的優(yōu)選橋式 與其它橋式相比,，連續(xù)梁具有變形小、結(jié)構(gòu)剛度好,、行車(chē)平順舒適,、養(yǎng)護(hù)簡(jiǎn)易等優(yōu)點(diǎn)。連續(xù)剛構(gòu)橋式保留了連續(xù)梁的優(yōu)點(diǎn),，而且,，由于采用墩梁固結(jié)的形式，減少了大型橋梁支座及其養(yǎng)護(hù)工作量,，減少了橋墩及基礎(chǔ)工程的材料用量,，也有利于施工。因此,，在100～200m左右的跨度范圍內(nèi),，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁(剛構(gòu))橋具有強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力，成為鐵路橋梁的優(yōu)選橋式,。 4 大跨度橋梁的剛度 高速列車(chē)在鐵路橋梁上運(yùn)行時(shí),，列車(chē)與橋梁之間的互動(dòng)影響明顯，為了減小橋梁動(dòng)力響應(yīng),、保證列車(chē)運(yùn)行舒適性,，橋梁應(yīng)具有足夠的剛度和適宜的自振頻率。中國(guó)高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)于大于80m的多跨梁,，梁體豎向撓跨比應(yīng)不大于1/1000,。 對(duì)于梁式橋或剛度較大的拱橋，設(shè)計(jì)的剛度可以滿足規(guī)范的要求,，但中國(guó)高速鐵路需要跨越長(zhǎng)江這樣的黃金水道,，通航的要求較高，防汛的要求也較高,。橋梁跨度在不同的航道區(qū)段有不同的要求,，但均要求在300m以上。 大于300m的橋梁目前只能采用鋼梁橋,，而對(duì)于高速鐵路采用的大跨度鋼梁橋要解決橋面系問(wèn)題和高速列車(chē)運(yùn)行的舒適性問(wèn)題,。 大跨度橋梁因其撓度變形曲線較和緩，撓跨比不宜成為主要關(guān)注的控制指標(biāo)，影響行車(chē)安全和舒適的主要位于剛度突變區(qū)域,，如梁端,、主塔、橋墩等,，需要對(duì)局部范圍的軌面變形進(jìn)行限制,。 5 建橋材料向高強(qiáng)、新功能,、輕質(zhì)方向發(fā)展 工程材料的進(jìn)步對(duì)鐵路橋梁的發(fā)展起到重要的推動(dòng)作用,。在材料強(qiáng)度方面，世界各國(guó)都很注重提高建橋材料的強(qiáng)度,。在材料的新功能方面,，抗腐蝕性能好、結(jié)構(gòu)表面不需油漆的耐侯鋼逐步得到應(yīng)用,。美國(guó)在70年代修建的阿肯色河橋和其它幾座橋梁上就采用了耐侯鋼,，1991年我國(guó)采用武鋼生產(chǎn)的NH-35g耐侯鋼，在京廣線巡司河上建成第一座耐侯鋼橋,。在國(guó)外,，高性能鋼材的種類及其應(yīng)用逐步增加。例如,，按TMCP(熱力控制加工)生產(chǎn)的高質(zhì)量,、高強(qiáng)度的厚鋼板(該鋼材在40～100mm厚度內(nèi)不需要降低標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)強(qiáng)度)、能大幅度減輕焊接時(shí)的預(yù)熱作業(yè)的抗裂鋼,、抗層裂鋼,、變厚度(LP)鋼、用于結(jié)合梁橋的波紋鋼板,、樹(shù)脂復(fù)合型減振鋼板,、用于磁浮式鐵路的無(wú)磁性鋼等。從70年代起,，可在水中不離析,、自行流平和密實(shí)的絮凝混凝土得到世界各國(guó)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，我國(guó)也開(kāi)展了相關(guān)的研制和試用,，在黃石公路大橋5號(hào)墩堵漏時(shí)首次使用了這種混凝土,。另外，目前還只用于航天工業(yè)的碳纖維強(qiáng)化復(fù)合材料(CFRP)也得到橋梁工程界的重視和研究,。該材料的特點(diǎn)是:剛度大,、重量輕、熱膨脹系數(shù)低,、耐疲勞,、抗腐蝕等,。 概括地講，橋梁建設(shè)的基本目標(biāo)是適用,、安全,、經(jīng)濟(jì)、美觀,。圍繞這一基本目標(biāo),，橋梁技術(shù)的發(fā)展應(yīng)表現(xiàn)在:橋梁具有較大的跨越能力和承載能力;車(chē)輛能安全運(yùn)行于橋上并使旅客有舒適感;講求經(jīng)濟(jì)效益，力圖降低造價(jià);考慮結(jié)構(gòu)與環(huán)境的協(xié)調(diào),。 今后我國(guó)鐵路橋梁的一般發(fā)展方向是:①發(fā)展大跨度和特大跨度的鐵路橋梁，進(jìn)一步研究與之相關(guān)的振動(dòng),、穩(wěn)定,、結(jié)構(gòu)剛度和變形等問(wèn)題;②研究和解決準(zhǔn)高速和高速鐵路橋梁的設(shè)計(jì)、施工及加固問(wèn)題;③開(kāi)發(fā)預(yù)應(yīng)力棍凝土橋跨結(jié)構(gòu)的新的截面型式,，完善中等跨度的橋梁的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì);④廣泛采用以可靠性理論為基礎(chǔ)的方法指導(dǎo)橋梁設(shè)計(jì)和評(píng)估;⑤更多地將高強(qiáng)度鋼,、耐候鋼、新型混凝土和高強(qiáng)低松弛線材應(yīng)用于橋梁工程;⑥建立橋梁管理系統(tǒng),，提高既有橋梁的養(yǎng)護(hù),、評(píng)估和加固水平。 結(jié)束語(yǔ) 可以預(yù)見(jiàn),，在今后一段時(shí)間內(nèi),，世界鐵路橋梁技術(shù)會(huì)得到迅速發(fā)展。隨著社會(huì)的發(fā)展,，城市中和周邊的橋梁的景觀效果也受到重視,，這些需求成為高速鐵路橋梁建設(shè)中需要深入研究和探索的重要課題。因此,，探索新材料,、發(fā)展新結(jié)構(gòu)，重視和提高結(jié)構(gòu)的使用功能和藝術(shù)功能等,，必將成為21世紀(jì)橋梁的發(fā)展方向,。 參考文獻(xiàn) [1]孫國(guó)瑛.鐵路工務(wù),1998. [2]任成智.鐵路橋隧工實(shí)用技術(shù)教材,2005. |
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