淺析中德鐵路橋梁設計標準的幾點不同

1、?客運專線鐵路橋梁設計論文專輯?收稿日期:20061218作者簡介:杜寶軍(1970?)男高級工程師1993年畢業(yè)于長沙鐵道學院土木系橋梁工程專業(yè)。淺析中德鐵路橋梁設計標準的幾點不同杜寶軍蘇偉(鐵道第三勘察設計院橋梁處天津300142)摘要:鑒于當前客運專線建設的橋梁設計情況對中德鐵路橋梁設計標準的幾點不同做了對比分析。其中主要是關于列車豎向活載圖式、列車制動力和牽引力、橋墩的縱向剛度限值、中德標準計算理論的對比分析結合以上各項對比分析

2、對標準的制定方面提出了一點個人看法。關鍵詞:中德鐵路設計標準荷載圖式設計理論中圖分類號:U442?52文獻標識碼:A文章編號:10042954(2007)020042031概述我國客運專線的建設正在如火如荼地進行當中?？瓦\專線的建設世界上有的國家發(fā)展得相當成熟我們應該借鑒國外客運專線發(fā)達國家的先進技術和先進經驗并在引進和消化國外標準特別是德國規(guī)范的基礎上建立了自己的客運專線的技術標準。筆者僅對我國規(guī)范和德國鐵路橋梁設計標準中的其中幾點不

3、同之處進行探討。2列車活載圖式2?1中國列車活載圖式200~350kmh客運專線鐵路列車活載圖式為!ZK活載?:ZK標準活載見圖1ZK特種活載見圖2。(1)對于單線或雙線的橋梁結構各線均應計入ZK活載作用。圖1ZK標準活載圖式圖2ZK特種活載圖式(2)對于多于兩線的橋梁結構應按下列最不利情況考慮:#按兩條線路在最不利位置承受ZK活載其余線路不承受列車活載?所有線路在最不利位置承受75%的ZK活載。2?2德國列車豎向荷載(1)荷載圖式71

4、(圖3)圖3荷載圖式71與常規(guī)交通相比載重較重或較輕的交通線段上可用圖3的特征值乘以一個系數?與?相乘的荷載被稱為!分級垂直荷載??？蛇x擇以下值作為系數?:0?75、0?83、0?91、1?00、1?10、1?21、1?33。同時以下給出的所有作用力都與系數?相乘:#荷載圖式SW0?離心力%牽引和制動力。(2)荷載圖式SW0和SW2(圖4)圖4荷載圖式SW0和SW2SW的垂直荷載特征值見表1。表1SW垂直荷載特征值荷載等級qk(kNm)

5、amcmSW013315?05?3SW215025?07?0荷載圖式SW0表示連續(xù)梁橋上的定期交通的靜力部分荷載圖式SW2表示重交通的靜力部分。2?3對比與分析通過以上圖式可發(fā)現我國的客運專線荷載圖式在數值上基本相當于德國0?8倍的荷載圖式71。目前我國的高速列車組和歐洲高速車型在相同的情況下采用的荷載圖式卻不同主要理由有以下幾點。(1)歐洲各國的高速鐵路荷載圖式確實是和德國一致都采用了UIC活載(荷載圖式71)。但它包絡了歐洲鐵路上運

6、營列車的活載(實際運營的列車荷載包括最大時速為80km特重列車、最大時速為120km重型列車、最大時速250km長途客車和最大時速為300km高速列車)并且能夠概括當前和可預見的將來可能出現的荷載。(2)日本的高速鐵路標準設計活載圖式基本和日本實際的高速運營列車活載相當也基本相當于UIC活載圖式中包含的300kmh的高速輕型列車活載的軸重情況。42鐵道標準設計RAILWAYSTARDDESIGN2007(2)?客運專線鐵路橋梁設計論文專

7、輯?杜寶軍蘇偉?淺析中德鐵路橋梁設計標準的幾點不同了保證橋上鋼軌在無縫線路縱向力的作用下不產生超出允許限值的附加應力而規(guī)定的。在設計時設計者必須首先確定橋梁下部結構剛度值然后把橋梁上部、下部結構及列車情況建立梁軌共同作用的力學全橋模型來確定長鋼軌縱向力進而檢算橋墩的位移等限值。計算橋墩位移時荷載采用縱向最不利組合地基土采用長期變形模量。綜上所述制動力(牽引力)的取值及其組合方式、橋墩剛度的限值型式以及檢算時變形模量的取用等是一套相互關聯

8、的標準體系?？紤]到我國k???提高系數(均大于或等于1)[?]???容許的外力或外力組合下結構的應力或變形。外力組合主要有以下形式:主力主力附加力主力(或部分主力)特殊荷載各力的組合系數一般都是1?0。5?2德國標準德國是采用極限狀態(tài)法。(1)設計狀況分類為正常荷載組合的持續(xù)性狀況(恒載、活載、風力、溫度力等)可預期的狀況(建設期間或修復期間)意外狀況(碰撞、脫軌、強振)。(2)抵抗力(強度)結構構件的桿件適應性透過比較桿內最不利設計效

9、應(由特殊荷載組合)與施工中截面的設計強度來對比Ed(Rd式中Ed???!設計效應?(乘以安全系數的組合下的設計效應)Rd???結構、材料性質的!設計強度?(施加強度折減后的)。任一橫截面的抵抗強度決定于其材料的強度(在組合截面例子中可能不止1個)并且透過施加強度折減因子1M折減成為特殊設計強度Rd。(3)荷載組合針對每一個設計狀況作用力必須根據規(guī)范規(guī)則進行系數化與組合。舉例如下。設計狀況組合規(guī)則恒定)GjGjQ1Q1)!0jQjQj異

10、常)GAjGjAA!11Q1)!2jQj地震)GjEQAEQ)!2jQj式中Gj???恒定作用力例如恒載、沉陷、預應力等Qj???瞬時作用力例如活載、風力等A???異常作用力AEQ???地震作用力ik???不同的荷載安全系數!jk???專門反映共存機率的組合系數。5?3對比分析目前中德兩種規(guī)范是不同的體系一個是極限狀態(tài)法一個是容許應力法。極限狀態(tài)法應該是目前世界計算理論和規(guī)范的發(fā)展方向和潮流目前我國也在開展基于可靠度理論的橋梁規(guī)范的研究

11、。在前面的列車豎向荷載圖式、制動力、縱向剛度等的對比等都是作用或強度組成中的一項而不是組合后的作用或組合后剛度對比。由于設計理論的不同很難簡單地通過單項的荷載、單項的強度的對比來說明組合后的兩者之間的對比即使是組合后的設計效應對于具體情況也各不相同很難做出一個簡單的對比。6結語中德橋梁標準之間的不同有很多如撓度、橫向剛度、動力、設計理論等本文限于篇幅主要是找了幾個不同點來加以說明。國外的標準是建立在自己國情的基礎上多年建立起來的一套綜合

12、體系在自己國家范圍內是適合的但應該看到不是放到別處也能完全適用或合理在了解國外規(guī)范時應該全面了解避免簡單的對比和拿來主義。標準從本質上講是一個技術體系但在很大程度上也是一個國家經濟政策的體現。在國外可能某項標準嚴格一些對其總投資影響不大或是該國國情能承受的但具體的在國內可能對總投資影響較大或國情難以承受。所以我國的標準應該是植根國內、吸收國外同時開展必要的基礎研究逐步完善發(fā)展我國標準的44鐵道標準設計RAILWAYSTARDDESIGN