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10.2 区间桥涵结构


10.2.1 桥涵主体结构设计使用年限应为100年。
10.2.2 轻轨结构设计荷载的分类、取值和计算方法宜按现行国家标准《地铁设计规范》GB 50157和现行行业标准《铁路桥涵设计基本规范》TB 10002.1的规定执行。
10.2.3 轻轨交通与城市道路或公路两用的桥涵设计应符合下列规定:
    1 桥上轻轨交通线路应具有独立路权。
    2 结构设计可按城市桥梁或公路桥梁适用的现行规范体系进行,荷载取值、材料特性、结构验算、构造要求等均宜满足现行道路桥梁规范的要求。
    3 轻轨交通荷载应按本标准的有关规定计算,城市道路或公路活载应按现行行业标准《城市桥梁设计规范》CJJ 11或《公路桥涵设计通用规范》JTG D60的规定计算,其荷载组合应按下列组合的最不利情况取值:
        1) 100%轻轨车辆活载与85%的城市道路或公路活载的组合;
        2) 85%轻轨车辆活载与100%的城市道路或公路活载的组合。
    4 结构整体计算时,轻轨车辆的荷载分项系数应为1.4,局部计算时轻轨车辆的荷载分项系数应为1.8;轻轨车辆荷载的频遇值系数、准永久值系数均应取为1.0。
10.2.4 利用或改建既有城市道路或公路桥涵时,应符合下列规定:
    1 应按现行行业标准《公路桥梁技术状况评定标准》JTG/T H21的要求,对既有道路桥涵的技术状况进行检测评定,评定等级为3类及以下的桥涵不应使用。
    2 应按现行行业标准《公路桥梁承载能力检测评定规程》JTG/T J21实测的主要受力部位钢筋锈蚀电位、混凝土碳化评定标度不宜低于1级。
    3 既有桥利用部分结构的剩余设计使用年限不应少于30年。
    4 对利用的构件应按现行行业标准《公路桥梁承载能力检测评定规程》JTG/T J21的要求进行核算。承载能力极限状态应满足现行公路行业标准的要求,正常使用极限状态宜满足原设计标准的要求。
    5 行走轻轨车辆的上部构件技术标准和下部结构墩柱顶顺桥向、横桥向位移均应满足本标准相关条款的要求。
    6 在既有桥上铺设无缝线路时,应核算钢轨在动弯应力、温度应力、制动应力、制动附加应力等共同作用下的安全性。
10.2.5 桥梁墩台基础的沉降可按现行国家标准《地铁设计规范》GB 50157的规定执行,涵洞工后沉降限值应与相邻路基工后沉降限值一致。
10.2.6 铺设无砟轨道的预应力混凝土梁在轨道铺设后竖向的徐变残余变形,其控制值宜符合下列规定:
    1 当L<50m时,竖向徐变残余变形不应大于10mm;
    2 当L≥50m时,竖向徐变残余变形不应大于L/5000。
    注:L为桥梁的跨度(m)。
10.2.7 桥墩的纵向和横向刚度应满足列车运行安全性和乘客乘坐舒适性的要求,并应对最不利荷载作用下的纵向和横向水平位移进行控制;对于铺设无缝线路的桥梁,应根据梁轨共同作用计算对桥墩的纵向最小线刚度进行控制。桥墩的墩顶位移和刚度应符合下列规定:
    1 桥墩墩顶弹性水平位移应满足下列要求:
    顺桥方向:
    横桥方向:
    式中:Δ——墩顶顺桥或横桥方向水平位移(mm),包括由于墩身和基础的弹性变形及地基弹性变形的影响;
    L——桥梁跨度(m),当为不等跨时采用相邻跨中的较小跨度;当L<25m时,L按25m计。
    2 桥上铺设无缝线路且无钢轨伸缩调节器的双线及多线简支梁桥,其桥墩的墩顶纵向最小水平线刚度限值应根据梁轨共同作用计算确定;当不作计算时,其桥墩的墩顶纵向最小水平线刚度限值,可按表10.2.7的规定取值。单线桥梁桥墩纵向水平线刚度取用表中值的0.6倍。
10.2.8 在列车静活载作用下,轻轨桥梁梁体竖向挠度、单端竖向转角、横向水平挠度、两轨动态不平顺度应符合现行国家标准《地铁设计规范》GB 50157的规定。
表10.2.7 桥墩墩顶纵向最小水平线刚度限值
    注:不设钢轨伸缩调节器的连续梁,当联长小于列车编组长度时,可以联长为跨度,按跨度与30m比增大的比例增大刚度;当联长大于列车长度时,可以列车长为跨度,按跨度长与30m比增大的比例增大刚度。对于连续刚构桥,计算其刚度时可取刚构墩的纵向合成刚度。
10.2.9 预应力混凝土结构,应按破坏阶段检算构件截面强度,按弹性阶段检算构件应力、截面抗裂性和构件变形;普通钢筋混凝土结构和钢结构,应按容许应力法设计。其材料、容许应力、主力与附加力或特殊荷载组合下的应力提高系数、结构计算方法,应符合现行行业标准《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》TB 10002.3和《铁路桥梁钢结构设计规范》TB 10002.2的规定。
10.2.10 桥涵基础设计和地基的物理力学指标,应符合现行行业标准《铁路桥涵地基和基础设计规范》TB 10002.5的规定;当地震力除外的特殊荷载参与荷载组合时,地基容许承载力[σ0]和单桩轴向容许承载力的提高可按现行行业标准《铁路桥涵地基和基础设计规范》TB 10002.5的规定执行。
10.2.11 钢筋混凝土墩柱应按现行国家标准《铁路工程抗震设计规范》GB 50111进行延性计算;对于墩(柱)高与桥墩计算方向尺寸之比小于2.5的矮墩,应按罕遇地震验算墩柱抗弯和抗剪强度。
10.2.12 桥梁的抗震设防分类应符合表10.2.12的规定。
表10.2.12 桥梁抗震设防分类
10.2.13 对抗震设防为6度区A类桥梁、抗震设防为7度及以上地区A、B类桥梁,其基础、盖梁、结点、支座应作为能力保护构件,墩柱的抗剪强度宜按能力保护原则设计。
10.2.14 桥涵混凝土的环境类别、作用等级、原材料性能、配合比、抗压强度、耐久性指标、裂缝宽度、施工控制措施和构造要求,应符合现行行业标准《铁路混凝土结构耐久性设计规范》TB 10005的规定;除冰盐等其他氯化物环境的耐久性外,均应符合现行国家标准《混凝土结构耐久性设计规范》GB/T 50476的规定。
10.2.15 桥涵的构造要求应符合现行国家标准《地铁设计规范》GB 50157和现行行业标准《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》TB 10002.3、《铁路桥涵地基和基础设计规范》TB 10002.5、《铁路桥梁钢结构设计规范》TB 10002.2的规定。桥梁抗震构造应符合现行国家标准《铁路工程抗震设计规范》GB 50111的规定。
10.2.16 区间高架桥桥墩边缘至行车道边的净距应满足现行行业标准《城市道路工程设计规范》CJJ 37中关于侧向净宽的规定。当区间高架桥敷设于道路中间时,道路中央分隔带宽度不宜小于4m。
10.2.17 当桥梁承台或扩大基础轮廓侵入行车道时,其顶面应置于路面以下,且埋深不宜小于1.5m。基础设计时应计入车辆活载的附加作用。
10.2.18 桥涵与架空高压线之间的最小垂直距离应符合现行国家标准《66kV及以下架空电力线路设计规范》GB 50061、《110kV~750kV架空输电线路设计规范》GB 50545的规定。
10.2.19 桥涵基础与地下管线之间的距离应符合现行国家标准《城市工程管线综合规划规范》GB 50289的规定。
10.2.20 涵洞设计应符合下列规定:
    1 涵洞宜采用钢筋混凝土矩形框架涵;
    2 涵洞顶至轨底的高度不宜小于1.2m,困难条件下涵顶不得高出路基基床底层顶面;
    3 涵洞可布置成斜交,但斜交涵洞的斜交角度不宜超过45°;
    4 涵洞沉降缝不应设在轨枕或无砟轨道板下方;
    5 软弱地基上的涵洞,其地基处理方式应与涵洞两侧路基地基处理方式相协调;
    6 涵洞孔径不应小于1.25m,净高不应小于1.50m。
10.2.21 桥涵的桥面宽度应根据建筑限界、应急疏散、设备布置等因素计算确定,并应预留设备的安装、检修和更换条件。
10.2.22 采用直流电力牵引和走行轨回流的桥涵,应采取杂散电流腐蚀的防护措施,并应符合现行国家标准《轨道交通 地面装置 第2部分:直流牵引系统杂散电流防护措施》GB/T 28026.2的规定。钢结构及钢连接件应进行防锈处理。
10.2.23 桥面应设置连续、整体密封和耐久的防水层。桥面防水层技术要求应符合现行行业标准《铁路混凝土桥面防水层技术条件》TB/T 2965的规定。防水层上应覆盖致密、耐磨和耐冲击的保护层。
10.2.24 桥面应设置性能良好的排水系统,排水设施应便于检查、维修与更换。双线桥桥面横向宜采用双向排水坡,单线桥桥面横向可采用单向排水坡,坡度不应小于2%。桥面纵向应设置不小于3‰的排水坡,并应分段设置拦水构造,用排水管将雨水排入市政管网;当不具备接入条件时,应设置散水构造。排水管道直径、纵向间距应根据计算确定,且直径不宜小于150mm。桥涵应设滴水檐防止水从侧面淌入梁、板底面。
10.2.25 梁缝应设伸缩缝,伸缩缝除应保证梁体能纵向自由伸缩外,尚应有效防止桥面水渗漏。在伸缩缝处的护栏或声屏障结构宜采取纵向封闭措施,护栏应设置伸缩节。
10.2.26 桥上护栏形式的选择应结合功能需求与景观影响,以及与接触网立柱、声屏障和设备管线布置的空间关系。护栏高度不应小于1.1m。
10.2.27 桥梁支座宜选用盆式橡胶支座或钢支座。
10.2.28 路基与桥台连接处应设置保证刚度和变形在线路纵向均匀变化的路桥过渡段。
10.2.29 跨越城市道路或公路的桥涵应设置限高设施。
10.2.30 跨越或临近轻轨线路的城市道路或公路桥梁应设置SS级的防撞墙及防抛网。
条文说明
10.2.1 国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153-2008第3.3.1强制性条文明确规定“工程结构设计时,应规定结构的设计使用年限”。参照国家标准《地铁设计规范》GB50157-2013第1.0.12条主体结构设计使用年限不应低于100年的规定,以及国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》GB50153-2008附录A.2.3条“铁路桥涵结构的设计使用年限应为100年”的规定,本标准规定轻轨桥涵主体结构的设计使用年限为100年。
10.2.3 第3款 考虑到铁路和公路同时位于最不利位置的概率较小,现行行业标准《铁路桥涵设计基本规范》TB 10002.1规定了公铁两用桥的荷载组合原则,对于同时承受铁路和公路荷载的构件,铁路荷载取100%,公路活载取75%,这对于公铁两用桥而言是合适的,因为公路活载与铁路活载相比数值较小,根据分析,折减后的活载约占总荷载的93%~96%。而轻轨车辆活载与铁路活载相比,荷载较小,因此为了使折减后的荷载效应与原荷载的比例与铁路规范接近,需要适当提高组合时的折减系数,确定了轻轨与公路活载的组合系数为0.85。同时由于轻轨的加载长度受最大列车编组的控制,而公路活载加载长度为无限长,所以当桥梁构件的影响线长度足够长时(约为两倍轻轨加载长度)就会出现公路活载的总量超过轻轨活载,因此在构件验算时需增加100%的公路活载与折减的轻轨活载组合的工况。
    第4款 本款明确了轻轨与城市道路或公路两用的桥涵按照现行公路行业标准进行核算时的轻轨车辆的荷载分项系数、频遇值系数和准永久值系数。由于尚未调查轻轨车辆荷载的频遇值系数、准永久值系数,故规定其取值均为1.0。
10.2.4 第1款 现行行业标准《公路桥梁技术状况评定标准》JTG/T H21从上部结构、下部结构、桥面系三个部分将桥梁技术状况评定为1~5类,其中1、2类为功能完好、对桥梁使用无影响。现行行业标准《高速公路改扩建设计细则》JTG/T L11中明确规定,1、2类桥梁可以原位利用,3类桥梁经维修加固后达到1、2类桥梁的可以利用,4类桥梁推荐拆除重建,5类桥梁需拆除重建。考虑到轻轨列车行车密度大、人员密集,本条的编制思路是评定为1、2类的桥梁可以直接利用,3、4类桥梁不推荐采用,5类桥梁需拆除重建。
    第2款 混凝土中钢筋锈蚀不仅影响结构的耐久性,而且影响结构的安全性。在判断既有桥梁是否能利用时,钢筋锈蚀的评定是一个重要的指标。而钢筋锈蚀电位、混凝土碳化状况是评定钢筋锈蚀的两个重要指标。现行行业标准《公路桥梁承载能力检测评定规程》JTG/T J21中明确规定了钢筋锈蚀电位、混凝土碳化状况的测试方法及评定标准。本条评定标准的要求既考虑了结构的安全需求,也考虑了尽量利用既有桥以节省投资的工程需要。
    第3款 国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》GB50153-2008附录A明确规定了中桥、重要小桥的设计使用年限为50年。因此,轻轨系统设计使用年限与既有桥设计使用年限不一致。从节省投资、减小对交通的影响角度考虑,本条规定改造后桥梁的剩余设计使用年限不应小于30年。
    第4款 既有桥上行走轻轨列车时,可以视为既有桥提高活载等级。公路行业标准《公路桥梁承载能力检测评定规程》JTG/TJ21-2011第3.1.1条第2款规定了此种情况,因此可以按照该规范的相关要求进行利用构件的承载能力极限状态、正常使用极限状态的核算工作。
    现行行业标准《高速公路改扩建设计细则》JTG/TL11中规定既有桥涵承载能力极限状态应满足或加固后满足现行标准的要求,正常使用极限状态应满足原设计标准的要求,并在设计中提出有针对性的运营管理和维护措施。因此,既有桥构件核算标准参考了该规范的要求。
    第5款 既有桥利用实践中,有下部结构墩顶处位移偏大的情况。本款强调既有桥下部结构墩顶位移需满足本标准相关条款的要求。
    第6款 既有市政桥梁顺桥向刚度一般都较低,极端状况时在钢轨动弯应力、温度应力、制动应力、制动附加应力等共同作用下,钢轨可能发生断轨,故要对钢轨进行核算。
10.2.5 桥梁墩台基础工后沉降限值主要为满足列车运营安全和舒适的要求。对于墩台基础均匀沉降,有砟轨道桥梁沉降限值参考了路基的沉降控制标准,无砟轨道桥沉降限值依据桥上轨道扣件容许的调整量确定。对于超静定结构,除满足轨道要求外,尚要求计算沉降差对结构产生附加应力的影响,并根据结构承受基础沉降差的能力确定沉降限值。
    对于涵洞工后沉降限值,为保证轨道的平顺性,控制路基与涵洞间的不均匀沉降,条文规定涵洞沉降控制标准需与相邻路基控制标准相同,地基处理方式也最好一致。一般情况下,涵洞工后沉降限值:对于有砟轨道,不能大于100mm;对于无砟轨道,不能大于10mm。
10.2.6 预应力混凝土梁的徐变上拱度限值原则上根据轨道要求确定,控制工后徐变是为了确保桥上线路的平顺性。徐变产生的不平顺与跨度有关,故根据跨度进行了分级。对于预应力混凝土梁,特别是预应力混凝土简支梁,截面长期处于偏心受压状态,上下缘预压应力差较大。随着时间的增长,梁体会逐渐产生较大的徐变变形,即徐变上拱。梁体徐变上拱会导致线路的附加不平顺,影响行车安全性和乘坐舒适性。针对既有预应力混凝土梁徐变上拱开展了大量的研究工作。研究表明:恒载作用下截面应力水平以及梁体恒、活载设计弯矩比值是影响梁体竖向徐变变形的关键因素;提高结构刚度可以降低截面应力水平,合理地布置预应力束可以使梁的截面上下缘应力在预应力及恒载的作用下尽量接近,可以有效控制梁体徐变上拱值。实际工程中更为关注的是桥上轨道结构铺设完成后梁体的变形,即残余变形。预应力混凝土梁残余变形包括:混凝土徐变变形、混凝土收缩变形、预应力长期损失引起的弹性变形恢复,其中混凝土徐变变形为其竖向残余变形的主要部分。需要指出的是,若轨道铺设完成后仍有部分桥面附属设施(如声屏障)施工,则该部分荷载引起的弹性变形也需要计入梁体残余变形。
10.2.12 本条明确了轻轨桥梁的抗震设防分类,对于单跨跨度大于等于120m或联长大于250m的梁式桥,单跨跨度大于或等于150m的拱桥、斜拉桥、悬索桥等桥梁,由于跨度大、结构复杂、修复难度大,故将其划为A类桥梁。
10.2.13 为了确保墩柱延性的实现,在发生塑性变形时,按超强弯矩及其对应的剪力检算桩基础、盖梁、结点、支座、墩柱抗剪强度的承载能力,这就是能力保护的设计思路。参考国内外相关桥梁抗震设计规范,对于位于6度区的B类桥梁只需进行多遇地震的强度验算、设计地震的连接构造验算、延性验算并满足相关构造及抗震措施要求,无需进行能力保护设计。
10.2.14 本条是混凝土的耐久性规定。另外,钢筋混凝土结构中的钢筋保护层厚度、预应力混凝土结构中的预应力筋或管道间的净距、预应力筋或管道的保护层以及钢筋的保护层厚度除需要满足现行行业标准《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》TB10002.3的规定外,还需要根据不同的环境符合现行行业标准《铁路混凝土结构耐久性设计规范》TB10005的相关规定。
    北方地区设于路边或路中的桥墩,要求按除冰盐溅射的腐蚀环境设计,遭雨水导致混凝土水饱和的部位要求按冻融危害环境设计。酸雨地区的桥梁不能采用硅酸盐水泥作为单一的胶凝材料。
10.2.16 根据多年来国内轨道交通桥梁建设情况,置于路中时,桥墩的横向宽度一般不大于3m,为确保侧向净宽不小于0.5m,中央分隔带宽度一般不小于4m。
10.2.17 根据多年市政建设经验,道路下常有管线埋设,需要承台埋置一定深度。一些工程实践表明,伸入行车道的承台位置处,在道路运行一段时间后会凸起,影响行车安全性和舒适性,也影响城市道路形象。其主要原因是,高架桥桩基沉降较小,而承台周边基坑的回填压实较困难,沉降量较大。加大承台埋深,可以减小承台范围内外的路基强度和刚度的差异。
10.2.18 桥涵与架空高压线之间的最小垂直距离(轨面、护栏顶、声屏障顶、接触网立柱顶等与架空高压线的垂直距离)需要根据架空高压线的电压等级满足现行国家标准《66kV及以下架空电力线路设计规范》GB50061、《110kV~750kV架空输电线路设计规范》GB50545的规定要求,这是为了确保高压线和轻轨的安全。
10.2.20 第1款 根据既有铁路涵洞使用情况,推荐采用整体性好、适应性强、方便施工及便于检查维修的钢筋混凝土框架涵。
    第2款 保证路基的强度、刚度和轨道基础竖向的均匀性,能够保证列车行车安全和舒适运行。路基下设置涵洞后,对路基的刚度有一定影响,为尽量减小路基纵向刚度的突变,故对涵洞顶至轨底填土高度提出要求。
    第4款 沉降缝位于轨道板下时,涵节的沉降差可能会引起轨道板的开裂,故沉降缝不允许设在轨道板下,而是设于两线之间。
    第5款 为满足路基段轨道结构的平顺性要求,涵洞地基的处理方式建议与两侧路基处理方式相协调。
    第6款 为便于检查维修人员在涵洞内作业,规定涵洞的最小内空间为1.25m宽、1.5m高。
10.2.21 桥涵的桥面宽度是根据建筑限界、疏散平台、设备布置、栏板或栏杆构造等条件计算确定的。为了减小运营后桥上设备安装、检修和更换的难度,故在桥面系设计时,需要为桥上设备安装、检修和更换预留必要的条件。

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