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10.2 结构刚度限值


10.2.1 桥跨结构竖向挠度的限值应符合下列规定:
        1 在列车静活载作用下,桥跨结构梁体竖向挠度不应大于表10.2.1的规定。

表10.2.1  梁体竖向挠度的限值
表10.2.1  梁体竖向挠度的限值

        2 跨度超过100m的桥梁,按实际运行列车进行车桥系统耦合振动分析后,梁体竖向挠度可低于表10.2.1规定。分析得出的列车安全性及乘客乘坐舒适性指标应符合下列规定:
        1) 脱轨系数:

Q/P≤0.8     (10.2.1-1)

        2) 轮重减载率:

轮重减载率

        3) 车体竖向加速度:

az≤0.13g(半峰值)     (10.2.1-3)

        4) 车体横向加速度:

ay≤0.10g(半峰值)     (10.2.1-4)

    式中:Q——轮对一侧车轮的横向力;
               P——轮对一侧车轮的垂直力;
             △P——侧车轮轮重减载量;
            ——车轮的平均轮重;
               g——为重力加速度,g=9.8m/s2
10.2.2 在列车静活载作用下,有砟轨道桥梁梁单端竖向转角不应大于5‰,无砟轨道桥梁梁单端竖向转角不应大于3‰。无砟轨道梁单端竖向转角大于2‰时,应检算梁端处轨道扣件的上拔力。
10.2.3 在列车横向摇摆力、离心力、风力和温度力作用下,桥跨结构梁体水平挠度应小于等于计算跨度的1/4000。
10.2.4 在列车活载作用下,桥跨结构梁体同一横断面一条线上两根钢轨的竖向变形差形成的两轨动态不平顺度不应大于6mm。计算时,列车活载应计动力系数。不能满足时,应进行车桥或风车桥系统耦合振动分析。
10.2.5 铺设无缝线路及无砟轨道桥梁的桥墩纵向水平线刚度限值,应符合下列规定:
    1 桥墩线刚度限值应根据工程条件及扣件阻力经钢轨动弯应力、温度应力、制动应力和制动附加应力的计算确定。
    2 不作计算时,可按下列规定取值:
        1) 双线及多线简支梁桥墩墩顶纵向水平线刚度限值可按表10.2.5采用。单线桥梁桥墩纵向水平线刚度可取用表中值的1/2。

表10.2.5  桥墩墩顶纵向水平线刚度限值
表10.2.5  桥墩墩顶纵向水平线刚度限值

        2) 梁跨大于40m的简支结构,其桥墩纵向水平线刚度可按跨度与30m比增大的比例增大。
        3) 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。
        4) 连续刚构可采用结构的合成纵向刚度。
10.2.6 区间桥梁墩顶弹性水平位移应符合下列规定:
    顺桥方向:

式10.2.6-1

    横桥方向:

式10.2.6-2

    式中: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;
               △——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。

条文说明
10.2.1 关于梁竖向挠度的限值,即挠跨比的要求。
    1 本条在原规范规定的基础上,对跨度30m以上的桥梁进行了挠度限值的细分,以满足地铁高架结构建设的需要。60m是城市高架桥跨越主干道或快速路常用的跨度,因此,专分一档。
    2 大跨、特大跨度桥梁的挠跨比难于达到中小跨度桥梁的挠跨比要求;另一方面,大跨、特大跨度桥梁的竖向挠度对列车走行的影响也与中小跨度桥梁竖向挠度对列车走行的影响不尽一样,因此本条明确,进行了车桥耦合振动分析,走行性指标满足要求的大跨、特大跨度桥梁,其竖向挠度限值可适当降低。近年来,走行轨道交通的上海长江大桥、上海闵浦二桥(跨黄浦江)、广州白沙河大桥(跨珠江)、重庆两江桥(跨长江、嘉陵江)等大桥的设计研究结论表明了这一点。
    列车走行性指标参照我国现行铁路客运专线桥梁设计规范采用的标准确定。
10.2.2 竖向挠度限值即挠跨比确定后,梁端转角也已确定。60m跨及以下的桥,其挠度限值的规定严于本条对梁端转角不应大于3‰的规定;80m跨及以上的桥,梁端转角不应大于3‰的规定则严于挠度限值的规定。制定本条,主要是控制大桥或特大桥边孔的竖向刚度,一般情况,设辅助墩后,边孔很少大于80m,因此,用梁端转角控制是有意义的。车桥耦合振动的计算表明,梁端转角将增加轮对的水平力,从而影响走行性。因此,应该限制。3‰是根据一些桥的车桥耦合振动计算结果确定的。
    另外,从一些大跨度桥梁的无砟轨道结构的计算实例表明,转角大,梁缝必大,大梁缝的情况下,不采取有关措施,梁端轨道扣件的上拔力将超过容许值,因此,要计算轨道扣件的上拔力。
10.2.3 关于梁的横向刚度。本条是根据现行《铁路桥涵设计基本规范》TB10002.1的规定修改的。
10.2.4 本条是新增加的。随着我国地铁及其他制式的城市轨道交通建设的迅速发展,大跨度轨道交通桥梁的兴建也日益增多。一些在铁路客运专线上从没有采用过的桥型正相继出现,如弯斜拉桥、单片拱肋拱桥、单索面斜拉桥、特大跨度斜拉桥及悬索桥等。这是由于城市轨道交通桥梁作为城市桥梁的一种,景观要求较高;而较之铁路客运专线,城市轨道交通列车速度低,荷载也小,有条件在桥式上向城市桥梁、公路桥梁靠近。
    另一方面,大跨度城市轨道交通桥梁的结构抗扭刚度相对较小,尤其是弯斜拉桥、单片拱肋拱桥、单索面斜拉桥、特大跨度斜拉桥及悬索桥等桥型。过大的扭转变形,将增加轮轨间的横向力,从而有发生脱轨的危险。
    铁路客运专线设计规范(铁建设[2005]285号、铁建设[2005]140号、铁建设[2007]47号)参照德国规范,仅对桥梁局部扭曲变形限值作了规定。事实上,规定中的局部扭曲变形只是总扭转变形情况下3m梁段的相对扭转变形值。对列车走行发生影响的不只是结构的局部扭曲变形,结构总扭转变形产生的轨面动态不平顺性的影响甚至更为明显。对扭转总变形较大的大跨度桥梁更是如此。因此,根据轨道交通车辆特点,研究并提出桥梁扭转变形的限值标准。
    本条的限值是根据重庆鹅公岩长江大桥等桥的风车桥耦合振动分析结果,并结合我国有关轨道不平顺动态管理值的规定提出的。详可参见《大跨度轨道交通桥梁扭转变形及其限值》(《都市快轨交通》1009.4第22卷)。
10.2.5 规定桥墩纵向线刚度是为了确保钢轨的强度。本次修改明确:应根据工程条件,经钢轨动弯应力、温度应力、制动应力和制动附加应力的计算及确定扣件阻力后得到。规范中的限值(包括跨度大于40m的桥梁的制动墩和连续刚构桥)只供不经计算参考采用。
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地铁设计规范 GB50157-2013
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