铁路客运专线桥梁工程技术
中国铁道科学研究院 铁建所桥梁室
1 前言
1.1 桥梁是客运专线土建工程中重要组成部分，比例大、高架桥及长桥多。 1.2 客运专线桥梁的主要功能是为高速列车提供稳定、平顺的桥上线路。
? 桥上线路与路基上、隧道中的线路不同，由于桥梁结构在列车活载
通过时产生变形和振动，并在风力、温度变化、日照、制动、混凝土徐变等因素作用下产生各种变形，桥上线路平顺性也随之发生变化。因此，每座桥梁都是对线路平顺的干扰点，尤其是大跨度桥梁。 ? 为了保证高速列车的行车安全和乘坐舒适，高速铁路桥梁除了具备
一般桥梁的功能外，首先要为列车高速通过提供高平顺、稳定的桥上线路。
1.3 客运专线桥梁可分为高架桥、谷架桥和跨越河流的一般桥梁。混凝土
和预应力混凝土结构具有刚度大、噪音小、温度变化引起结构变形对线路影响少、养护工作量小、造价低等优势，在客运专线桥梁设计中广泛采用。
1.4 全面采用无砟轨道是高速铁路发展趋势，桥上无砟轨道对桥梁的变形
控制提出更为严格的要求。 ? 无砟轨道的优点：
? 弹性均匀、轨道稳定、乘坐舒适度进一步改善； ? 养护维修工作量减少；
? 线路平、纵断面参数限制放宽，曲线半径减小，坡度增大。 ? 无砟轨道基本类型：
? 轨道板工厂预制、现场铺设—日本板式轨道、德国博格型无砟
轨道。
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? 现场就地灌筑—德国雷达型无砟轨道（长枕埋入式、双块式）。
1.5 客运专线与普通铁路是两个时代的产物，客运专线设计、施工采用新
理念，其建设促进了我国铁路桥梁工程技术的发展。
2 客运专线桥梁特点
2.1 结构动力效应大
? 桥梁在列车通过时的受力要比列车静臵时大，其比值（1+μ） 称为
动力系数（冲击系数）。产生动力效应的主要因素：移动荷载列的速度效应、轨道不平顺造成车辆晃动。
? 客运专线速度效应大于普通铁路，桥梁的动力效应相应较大。 ? 跨度40m以下的客运专线简支梁桥当n＜1.5v/L时，会出现大的动
力效应，甚至发生共振。为此，应当选择合理的结构自振频率n，避免与列车通过时的激振频率接近。
? 列车高速通过时，桥梁竖向加速度达到0.7g（f≤20Hz）以上会使有
碴道床丧失稳定，道碴松塌，影响行车安全。
2.2 桥上无缝线路与桥梁共同作用
? 修建客运专线要求一次铺设跨区间无缝线路，以保证轨道的平顺和
稳定。桥上无缝线路可看作为不能移动的线上结构，而桥梁在列车荷载、列车制动作用下和温度变化时要产生位移。当梁、轨体系产生相对位移时，桥上钢轨会产生附加应力。
? 客运专线桥梁必须考虑梁轨共同作用。尽量减小桥梁的位移与变
形，以限制桥上钢轨的附加应力，保证桥上无缝线路的稳定和行车安全。
2.3 满足乘坐舒适度
? 与普通铁路不同，客运专线要求高速运行列车过桥时有很好的乘坐
舒适度，舒适度的评价指标为车厢内的垂直振动加速度。 ? 影响乘坐舒适度的主要因素有列车车辆的动力性能、车速、桥跨结
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构的自振频率和桥上轨道的平顺性。
? 桥梁应具有较大的刚度、合适的自振频率，保证列车在设计速度范
围内不产生较大振动。
2.4 100年使用寿命
? 对客运专线桥梁首次提出在预定作用和预定的维修和使用条件下，
主要承力结构要有100年使用年限的耐久性要求。设计者应据此进行耐久性设计。
2.5 维修养护时间少
? 客运专线采用全封闭行车模式； ? 行车密度大；
? 桥梁比例大、数量多。 2.6 客运专线桥梁设计要求
? 应有足够的竖向、横向、纵向和抗扭刚度，使结构的各种变形很小； ? 跨度40m及以下的简支梁应选择合适的自振频率，避免列车过桥
时出现共振或过大振动；
? 结构符合耐久性要求并便于检查；
? 常用跨度桥梁应标准化并简化规格、品种； ? 长桥应尽量避免设臵钢轨伸缩调节器； ? 桥梁应与环境相协调（美观、降噪、减振）。
3 主要设计原则及相关限值
3.1 设计活载图式
? 设计活载图式的大小直接影响桥梁的承载能力和建造费用，是重要
的桥梁设计参数。图式的制定应满足运输能力和车辆的发展。 ? 我国普通铁路桥梁采用中-活载图式和相应的动力系数。
? 日本高速铁路采用非常接近运营列车的N、P和H型活载图式。相
应的动力系数与跨度、车速和结构自振频率有关。
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? 欧洲统一采用UIC活载图式，它涵盖6种运营列车，包括高速列
车和重载列车，相应的动力系数仅与跨度有关。
? 我国客运专线采用ZK活载图式（0.8UIC）以及与 UIC 一致的动
力系数和结构自振频率范围，我国新建时速200公里客货共线铁路仍采用中-活载及相应的动力系数。
? 中-活载与UIC活载效应大致相当，欧洲与日本的活载图式相差较
大（一倍以上），导致日本高速铁路桥梁的体量略小。
3.2 结构刚度与变形控制限值
? 我国普通铁路桥梁的规定
? 欧盟高速铁路桥梁标准的规定（ENV1991-3:1995） ? 我国客运专线桥梁的规定(V≥250km/h) 3.3 车桥动力响应
? 客运专线桥梁结构除进行静力分析满足有关规定外，尚应按实际运
营客车通过桥梁的情况进行车桥耦合动力响应分析。分析得出的各项参数指标应满足有关规定要求。
? 车桥耦合动力响应分析是利用有限元方法建立车辆及线--桥结构动
力模型、运动方程。在满足轮轨间几何相容和作用力平衡的条件下，求解行车过程中车、线、桥相应的动力参数指标，并判断其是否符合行车安全和乘坐舒适。 ? 动力响应分析方法
? 采用移动荷载列以不同速度通过桥梁，计算桥梁结构的动力特
性；
? 采用车、桥平面模型计算车桥动力特性； ? 采用车、桥空间模型计算车桥动力特性。
3.4 梁轨纵向力传递
? 桥上无缝线路钢轨受力与路基上不同，由于桥梁自身的变形和位移
会使桥上钢轨承受额外的附加应力。为了保证桥上行车安全，设计
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