第一章桥梁和隧道工人在职培训材料

桥梁和隧道是桥梁、隧道、涵洞、明渠、立交桥、地道、跨线桥和整治河道的构筑物的总称。

桥梁的组成和分类

(一)桥梁的组成桥梁由上部结构、下部结构、防护设备和整治河道的建筑物组成(图1-1)。

上部结构:包括桥面、桥跨结构(梁拱)和支座。

下部结构:包括桥墩、桥台和基础。

整治河道的防护设备和构筑物:包括桥涵限高防护架、锥体、护岸、基础防护、护底、导流堤、丁坝、梨形堤等。

(二)桥梁分类

1.按桥梁长度分类

特大桥:桥的长度超过500米

桥梁:桥梁长度超过100米至500米

中桥:桥梁长度大于20m至100m。

小桥:桥的长度为20米或更短。

2.根据梁拱材料分类

钢桥:以钢为主要建筑材料的桥梁的桥跨结构。

钢筋混凝土桥:桥跨结构主要由含有受力钢筋的混凝土制成。桥跨结构主要由预应力钢领混凝土构成。

石桥:一种用石头建造的跨度结构的桥。

木桥:以木材为主要建筑材料的桥跨结构。

3.按桥面位置分类

(1)桥面桥:桥面位于桥跨结构上部的桥梁(图1-2(a))。

(2)中承式桥梁:桥面位于桥跨结构中间的桥梁(图1-2(b))。

(3)下承式桥:桥面位于桥跨结构的下部。

下承式桥梁分为下承式桥梁和半下承式桥梁。桥面以上有横向连接的桥梁称为下承式桥梁(图1-3(a))，桥面以上没有横向连接的桥梁称为半承式桥梁(图1-3(b))。

4.根据桥梁跨度结构的特点进行荷载分类。

(1)梁桥:以梁为跨结构的桥梁。简支梁桥有三种:连续梁桥和悬臂梁桥。

(2)拱桥:以拱圈或拱肋为跨度结构的桥梁。拱桥按其结构形式可分为无铰拱、双铰拱和三铰拱。根据是否有外推力，分为推力拱和无推力拱。

(3)刚架桥:桥跨结构与桥墩或桥台刚性连接的桥梁。

(4)框架桥:该桥为整体箱型桥。(5)悬索桥:由桥塔支撑锚定在两侧(两端)的缆索，以及由悬挂在缆索上的吊杆悬挂的桥面和横梁，形成桥跨结构的桥梁。

(6)斜拉桥:以斜拉索连接桥塔和主梁作为桥跨结构的桥梁。

(7)综合体系桥:桥跨同时具有几个体系特征结构，相互组合，如钢桁拱桥。

根据梁的截面形式。

(1)板梁:适用于低高度梁。当桥梁高度有限时，采用这种形式。

钢板梁是由钢板或型钢组成的工字形截面梁，通过纵向和横向连接系统连接。混凝土板梁是一种常见的宽腹板、小跨度的钢筋混凝土梁。

(2)T型梁:T型梁是现有混凝土桥梁最常见的截面形式。混凝土T形梁是一种截面为T形的混凝土梁。

(3)箱梁:随着列车的提速，对桥梁的刚度要求越来越高，线路上使用箱梁越来越多，如图1-4所示。钢箱梁是由纵向和横向加劲肋加强的钢板组成的单室或多室箱形截面梁。混凝土箱梁是指横截面为一个或几个封闭箱体的混凝土梁。

(三)各部分尺寸规格各部分尺寸示意图如图1-5所示。

1.跨度(计算跨度)

(1)简支梁、连续梁、悬臂梁、斜拉桥、悬索桥、双铰拱为各孔两端支座中心之间的距离。

(2)铰拱桥、刚架桥、箱型桥为明孔。

2.梁的总长度

梁两端面之间的长度。

3.梁的净跨度(净孔)

沿计算水位测量的相邻桥墩的全长桥台边缘之间的距离。

4.桥梁长度(桥梁长度)

(1)梁桥是指桥台道碴前墙之间的长度。

(2)拱桥是指拱上侧墙与桥台侧墙之间的两条伸缩缝外端之间的长度。

(3)刚架桥(或框架桥)指刚架(或框架结构)外侧之间沿跨度方向的长度。

5.桥梁总长度

桥梁总长度是指桥梁轴线上两个桥台尾部之间的距离。

6.桥孔总长度

指桥梁排水宽度，即桥梁各孔净跨度之和。斜桥是两个桥墩(平台)的垂直距离之和；拱桥是每个孔的拱线处净长度的总和。当锥形填方超出桥台时，沿计算水位和低水位之间的中线进行测量。

7.桥梁高度

桥面轨底到河床最凹点的垂直距离。

8.桥下净空高度

桥跨结构底部与可用于交通的水面、路面或轨面之间的自由高度。

9.温度跨度

指梁跨因温度影响而伸长和缩短的截面长度(图1-6)。

二、隧道的组成和分类

(一)隧道的构成

隧道由两部分组成:主体建筑和辅助设备。主体建筑由洞体和洞门组成；辅助设备有避车隧道和防排水设施，长隧道还有专门的通风照明设备。

(2)隧道按长度分类

特长隧道:总长超过10000米；

长隧道:全长3000m以上至10000m；

中隧道:全长500米以上至3000米；

短隧道:总长度为500米或以下。

隧道长度是指出入口隧道端墙之间的距离，即由端墙与内轨顶面的交线与该线中心线的交点计算。计算时，以双线隧道的下线为准；位于车站的隧道服从于主线。

三、涵洞的组成和分类

涵洞、明渠、渡槽、倒虹吸统称为涵洞。

涵洞由隧道体、基础、入口和出口建筑物(即端墙、翼墙等)组成。)和洞身出口处挡墙的辅助设备(图1-7)。

(一)涵洞分类

按结构形式分，有拱涵、圆涵、框架涵、盖板涵。

根据水力特性，有压力涵和无压力涵；

按孔数分，有单孔、双孔、多孔。

泄洪涵洞最小孔径不应小于1.25m，总长度不应超过25m。当总长度大于25m时，孔径应相应增大，以方便维修。无淤积的灌溉涵洞直径应不小于0.75米。当孔径为0.75米，净高h

现有涵洞不符合上述要求的，应根据具体情况逐步改造。

(2)涵洞尺寸的规定

1.涵洞清洞

(1)拱涵是拱线之间的水平距离。

(2)框架结构涵洞是指涵洞内的水平距离。

(3)圆形涵洞为内径(椭圆形或扁圆形涵洞为水平方向最大距离)。

(4)盖板涵是桥墩之间的净距。

2.涵洞总长度

(1)涵洞总长度为涵洞的轴向长度，包括端墙。

(2)框架涵和盖板涵的总长度为边墙之间的横向宽度，按长边计算。

限界是国家规定的铁路建筑物和其他任何设备不得侵入的轮廓尺寸线，其目的是保证铁路机车车辆和超载货物的安全运行。

第一，建筑限界

建筑限界是垂直于线路中心线的横截面。

(一)基本建筑限界基本建筑限界(图1-8)的高度从钢轨顶面开始计算，横向尺寸从线路中心线开始计算。

单线直线基本建筑的半宽为2440m .这是由于最大一级超限货物装载净空的半宽为2225mm，加上货物横向移动170.5mm，再加上44.5mm的安全度，即:

基本建筑净空半宽=2225+170.5+44.5=2440mm。

基础建筑的净空高度为5500mm，这是由于超载货物的最大净空高度为5300m，加上货物向上的振动偏移量为46.5m，加上安全量为153.5mm，即:

建筑净空高度=5300+46.5+153.5=5500mm。

桥隧养护期间，施工机械和脚手架不得侵入基本建筑限界(限界按曲线上规定加宽)，以确保交通和人员安全。(二)曲线上的建筑限界

在曲线上，建筑限界的内外都需要加宽。加宽值计算公式如下:

式中r-曲线半径(m)；

h——计算点到轨面的高度(mm)；

H-外轨超高(mm)。

二是超限货物的装载通关

超限货物装载限界如图1-9所示。

三、桥梁建筑限界

桥梁建筑限界略大于建筑限界，如图1-10 ~ 1-12。它们之间可以安装照明、通信和信号设备。新建、维修、改建桥梁的净空应当符合桥梁建筑净空要求。

注:图中H为接触网结构高度。采用弹性悬挂时，200km/h的区段为1100mm，160km/h及以下的区段为700mm当使用刚性悬挂时，结构的高度单独确定。

位于曲线上的下承式桁架梁和半承式梁的断面净空，以及需要加宽的数值，不仅与曲线半径、外轨超高、车辆长度有关，还与梁长有关。

(1)单轨内外侧宽度在W以内，W以外。

考虑电力牵引间隙:

(2)双轨中心距加宽

四、隧道建筑限界

(一)区间直线隧道施工部门

区间直线隧道施工边界轮廓见图1-11 ~ 1-13。

(2)加宽区间曲线上的隧道净空。

(1)单线曲线内外加宽方法同建筑限界。

(2)对于双线隧道，曲线上的线间距一般加宽如下

五、桥梁和隧道建筑限界的管理

有关部门应认真掌握管线中桥梁、隧道、立交桥、过街天桥、渡槽等建筑物的准确测量断面和各部分距线路中心线的尺寸。根据铁路技术管理规定，重要线路桥梁隧道限界每5年检查一次，其他线路每10年检查一次。

(一)桥梁和隧道限界的检查方法

桥梁和隧道限界的检查方法是常用的。检查框法是将检查框垂直安装在车辆前部的转向架中心线上，在间隙不足的地方测量其位置和具体尺寸。有些外隧道还采用摄影检查，即车上装有固定的摄像机，可以在行驶条件下以固定焦距定时拍摄显示隧道内轮廓的光带，冲洗后判读转换隧道断面的实际尺寸或找出该断面的最小综合断面尺寸。

(2)绘制综合最小净空图

根据上述检查测得的数据，绘制桥隧综合限界图，铁路局绘制管道各区段桥隧综合最小限界图。

当桥隧净空不足时，应有计划地加以改善。现有桥梁和隧道的实际建筑限界仍能满足下列要求的，可以延期扩建:

(1)当实际建筑限界超过超限货物最大装载限界，且有超过100mm的净距时；

(2)在复线地段，当一条线路的桥隧净空能满足要求时。

桥涵承受的荷载分为三种:主要荷载(主要力)、附加荷载(附加力)和特殊荷载。

第一，主力

主要受力是正常的、频繁的或反复出现的，包括恒载和活载。

恒载一般指结构自重、土压力、静水压力和浮力、预应力等，其大小和作用点一般是固定的，故称恒载。

活载主要指列车重量和列车运动引起的荷载，一般指列车重量、冲击力、离心力、人行道荷载等。

中国铁路部门对各种机车车辆进行了综合研究，制定了全路通用的标准载重。

1.钟毅活载

“中铁标准活载”，即“中国一号活载”，包括普通活载和特殊活载(图1-14)。

2.ZK活载

“中国客运专线标准活载”，即“zK活载”(图1-15)。

第二，附加力

附加力是一种偶然载荷，其最大值不会经常出现，各种附加力同时出现的几率就更小了。包括列车制动力或牵引力、横向摇摆力、风力、流水压力、冰压力、温度变化引起的附加力、冻胀力等。

第三，特殊载荷

特殊荷载是在特殊情况下作用的荷载，往往是暂时的或灾难性的，如船舶或筏的冲击力、地震力、施工荷载等。

运营桥涵的承载力应按《铁路桥梁验证规范》进行验算，用验证承载系数“K”表示。a为结构所能承受的标准活荷载的倍数，应符合下列要求:

(1)桥涵结构应满足K≥1。

(2)临时桥涵的允许运行活载必须满足Q的要求

承载能力不足(即K

改建桥涵的承载力应满足《铁路桥涵设计基本规范》的规定。

？复习思考题

1.这座桥由哪些部分组成？

2.桥梁是如何按长度分类的？

3.一座桥有多长？

4.桥的高度是多少？

5.隧道由哪些部分组成？

6.如何确定隧道的长度？

7.隧道连接长度如何分类？

8.涵洞由哪些部分组成？

9.间隙是多少？

10.桥梁荷载有哪些类型？