桥隧建筑物技术管理知识宣讲.docx
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桥隧建筑物技术管理知识宣讲
桥隧建筑物技术管理
知识宣讲
一、做好桥隧设备修理工作的意义
桥隧建筑物是铁路线路的大型永久建筑物，它不但构造复杂，技术性强，且修建工期长，价值较高，一旦损坏，修复和改建都很困难，将严重影响铁路的畅通。
所以，做好铁路桥隧建筑物的大修维修工作，对保证铁路运输的安全畅通有着重要意义。
二、桥隧维护的主要内容
桥隧建筑物的维护工作分为维修和大修工作
1.维修工作分为保养和综合维修。
维修工作的原则是预防为主，预防与整治相结合。
维修工作的方式是经常保养与综合维修相结合。
通过这两者相结合的方式，及时整治病害或潜在病害，消除危及列车安全的处所，经常保持桥隧建筑物的均衡完好，使列车以规定的速度安全平稳和不间断的运行。
2.桥隧大修工作是根据设备技术状态和运输需要，有计划地对设备进行整治、加固，恢复或提高设备运营能力，以充分发挥桥隧建筑物的使用效能。
桥隧大修工作的主要内容：
一是周期性大修如整孔钢结构重新涂装和明桥面的更换，二是重大病害整治，三是有计划地进行设备改善。
桥隧大修工作的基本任务是恢复或提高设备的承载、抗洪和抗震能力，改善建筑限界，以充分发挥桥隧建筑物的使用效能，满足铁路运输的需要。
三、桥梁、隧道长度的规定：
1.长度分类
1.1桥梁
特大桥—桥长500m以上；
大桥—桥长100m以上至500m；
中桥—桥长20m以上至100m；
小桥—桥长20m及以下。
注：
桥长—梁桥为桥台挡砟前墙之间的长度；拱桥为拱上侧墙与桥台侧墙间两伸缩缝外端之间的长度；刚架桥（或框构桥）为刚架（或框构）顺跨度方向外侧间的长度。
1.2隧道
特长隧道—隧长10000m以上；
长隧道—隧长3000m以上至10000m；
中长隧道—隧长500m以上至3000m；
短隧道—隧长500m及以下。
注：
隧长—指进出口洞门端墙墙面之间的距离，即以端墙面与内轨顶面的交线同线路中线的交点计算。
计算时，双线隧道以下行线为准；设有车站的隧道以正线为准。
2.维修长度
维修长度指维修的桥隧建筑物长度。
单线桥为全长，双线及多线桥为各线相加；单孔涵洞为全长，双孔及多孔涵洞为各孔相加；单线隧道为全长，双线及多线隧道为全长的1.2倍。
3.桥隧换算长度
3.1跨度40m以下的钢板梁（包括结合梁、箱形梁）—维修长度每米折合1.0桥隧换算米。
3.2跨度40m及以上的钢板梁、结合梁、箱形梁及跨度小于64m的钢桁梁—维修长度每米折合1.5桥隧换算米。
3.3跨度64～80m的钢桁梁—维修长度每米折合2.0桥隧换算米。
3.4跨度大于80m的钢桁梁—维修长度每米折合3.0桥隧换算米。
3.5圬工桥—维修长度每米折合0.3桥隧换算米；框构桥按圬工桥计算。
3.6隧道、明洞和棚洞—维修长度每米折合0.4桥隧换算米（全长在1500m及以上的隧道，每米折合0.5桥隧换算米）。
设有整体道床的隧道，维修长度每米增加0.1桥隧换算米。
设有通风及照明的隧道，维修长度每米增加0.005换算米。
3.7涵洞—维修长度每米折合0.2桥隧换算米。
4.桥隧各类长度的意义
根据铁路运输成本支出和劳力编制的管理办法，工务设备维修的费用计划和工人定编，都是按管理设备的数量多少来核定的，即以每线路换算公里的费率和定员来计算，其中桥隧设备是以每百桥隧换算米为一个线路换算公里来折算统计。
至于长大桥隧需巡检看守的巡守人数，是以所需巡守的桥隧座数，按其设备长度来配置，是按桥隧换算长核定的维修定员之外的附加定员，具体核定办法按有关规定办理。
四、桥隧基本技术要求
1.荷载
桥涵承受的荷载分为主要荷载、附加荷载和特殊荷载三类。
1.1主要荷载是正常的、经常发生的或时常重复出现的。
包括恒载和活载。
恒载一般指结构自重、土压力、静水压力及浮力、预加应力等。
其大小和作用点一般是固定不变的，故称恒载。
活载主要指列车重量以及列车运动引起的荷载。
1.2附加荷载
附加力是偶然作用的荷载，其最大值并不经常出现，而各种附加力同时出现最大值的机会就更少。
包括列车的制动力或牵引力、横向摇摆力、风力、流水压力、冰压力、因温度变化而产生的附加力以及冻涨力等。
1.3特殊荷载
特殊荷载是特殊情况下作用的荷载，往往是暂时的或灾害性的，如船只或排筏撞击力、地震力和施工荷载等。
中国自有铁路以来，桥梁设计活载标准多次演变。
解放前，美国、日本、英国、法国、苏俄都相继在中国修建铁路，其桥梁都是按各自的标准设计的，1975年铁道部修改铁路工程技术规范时将桥梁设计活载修改为中—活载标准。
1.4运营桥涵的承载能力按《铁路桥梁检定规范》进行检算，以检定承载系数“K”表示。
K为结构所能承受的活载相当于标准活载的倍数，应符合下列要求：
（1）桥涵结构应满足K≥l。
（2）临时性桥涵容许通过的运行活载，必须满足Q＜K（Q为运行活载相当于标准活载的倍数）。
2.限界
为了保证行车安全，接近铁路线路的各种建筑物和设备，必须与铁路线路保持一定的距离，同时对在线路上运行的机车车辆横向尺寸也须有一定的限制。
所以铁路规定了各种专门的限界，如机车车辆限界，基本建筑限界、隧道建筑限界、桥梁建筑限界。
其中建筑接近限界是铁路建筑物及其他任何设备不得侵入的国家规定的轮廊尺寸线。
目的在于确保铁路机车车辆和超限装载货物安全运行。
建筑接近限界
客货共线铁路桥隧限界（v≤160km/h）
（1）桥梁建筑限界（内燃牵引区段）
（2）桥梁建筑限界（电力牵引区段）
基本建筑限界
图4.2客货共线（v≤160km/h）桥梁建筑限界（单位：
mm）
3.孔径
运营中的行洪桥涵孔径应能正常通过1/100频率的检定洪水。
对特大桥及大中桥，若观测洪水（包括调查洪水）频率小于1/100，大于1/300时，应将观测洪水频率作为检定洪水频率。
对技术复杂、修复困难或重要的特大、大桥还应能安全通过1/300校验频率的洪水。
技术复杂、修复困难或重要的特大桥、大桥一旦冲坏，中断时间较长、损失较大，其抗洪能力应予以提高。
4.净空
隧道内轨顶面以上净空面积应满足：
时速160km单线隧道应不小于42m2，双线隧道应不小于76m2；时速200km单线隧道应不小于52m2，双线隧道应不小于80m2；时速250km单线隧道应不小于58m2，双线隧道应不小于90m2。
净空面积不满足要求的应采取限速措施或改造。
原因：
当高速列车通过隧道时，空气动力学效应（行车阻力、瞬变压力、微压波、列车风）对行车、旅客舒适度、列车相关性能和洞口环境的不利影响十分明显，具体来说，在列车头和车尾处要产生压缩波和膨胀波，从而引起车内的压力波动，给乘客的听觉造成不适；在隧道口会形成微压波，产生爆炸声和车窗的振动等不良效果，影响周围环境；行车阻力加大，引起列车动力和总能量消耗的特殊要求以及隧道内热量集聚和温度升高；列车各部件产生的空气动力学噪声加剧等一系列问题均会产生。
高速铁路隧道必须采取措施来降低隧道空气动力学对行车的影响。
5.刚度
衡量桥梁墩台抵抗弹性变形的能力，满足结构安全和旅客的舒适度。
主要通过梁体竖向挠度、自振频率、水平挠度、墩顶横向振幅来进行控制，确保满足技术条件。
6.墩台基础的埋深
墩台基础埋深应考虑以下几方面影响。
一是考虑地基土冻胀的影响；二是在无冲刷处或设有铺砌时，为防止基础承受横向力时地基土被挤出，均要求基础具有一定的埋置深度，为满足这些要求，故规定一般情况下基础埋置深度为2m；三是跨江河基础埋深考虑冲刷的影响，必须在建成后长期运营中能经得起洪水冲刷的考验，故基底应在最大冲刷线以下留有一定的富余量，以保证墩台的安全；四是岩石基底没有冻胀也不易冲刷，所以只要要求墩台基础嵌入不易磨损的基本岩层不少于0.25m的安全值。
对抗冲刷性能较差的岩石，则应根据具体情况确定其埋置深度。
五、技术标准
1.为保证列车平顺舒适地通过桥梁，减小梁端转角并减小由于挠度而产生列车荷载对钢梁附加的冲击力，要求跨度在30m及以上的钢梁，桥上线路应设置上拱度。
2.桥上线路中线与梁跨设计中线的偏差，钢梁不应大于50mm，圬工梁不应大于70mm，行车速度大于120km/h区段，钢梁、圬工梁均不应大于50mm。
原因：
直线上的桥梁，线路中心线应和梁跨中心线相吻合；曲线上的桥梁，梁的设计中心线一般按平分中矢布置或切线布置。
由于架梁施工或两端线路养护拨道的影响，线路中心线与梁跨设计中心线常发生偏差，这样就影响活载的分配，使梁的一侧负载增加。
一般情况，若偏差值钢梁达50mm，则计算应力就较设计高约5%，圬工梁达70mm时，较设计高约8%。
所以偏差值超过时，应进行检算。
如果检算结果承载能力K＜1时，应拨正线路或移动梁身来调整其偏差值。
同时，若因偏差造成桥梁限界不足即使承载能力K＞1时，也应进行调整。
3.行车速度大于160km/h线路，不宜采用明桥面钢桥，否则应采取补强和加固措施。
根据铁道部组织的在提速动载试验结果表明，钢板梁的梁体横向振幅接近安全限值，钢桁梁的横向自振频率不满足提速技术条件要求的限值，无法保证行车安全。
4.道碴厚度过厚或过薄，会影响混凝土梁的受力状态，降低承载能力，出现裂损病害。
如道碴过薄，会加大列车冲击力，极易损坏防水层、保护层，发生或扩大梁体裂纹；如道碴过厚，会增加恒载。
以跨度为31.7m的预应力梁为例，道碴厚度每超过15cm，梁体承载能力约降低一级。
因此要求枕下道砟厚度不应小于0.25m（行车速度大于160km/h区段一般不应小于0.35m），也不应超过0.45m。
5.改建桥梁挡砟墙内侧至线路中心最小距离不得小于2.2m。
为了满足大型线路机械进行清筛和保证无缝线路的稳定性。
6.温度跨度超过100m的明桥面钢梁，在活动端上的线路应设伸缩调节器，每一温度跨度安设一组。
桥上设置伸缩调节器的目的为防止桥上线路因钢梁伸缩时受到影响。
7.铺设无缝线路的作业有下列规定：
7.1更换分开式扣件、防磨胶垫或单根更换及移动桥枕时，在实际锁定轨温加20℃以下；
7.2上盖板涂装、更换铆钉、成段更换或方正桥枕及其他原因须起道时，在实际锁定轨温加5℃减15℃以内；
7.3起梁、移梁及拨移支座、捣垫砂浆等整治支座作业时，在实际锁定轨温内加减5℃以内；
7.4架空线路施工，必要时需采取钢轨应力放散或其他措施进行；
7.5在单独设计铺设无缝线路的桥梁上，应在设计允许的轨温范围内进行桥梁或线路作业。
原因：
桥上无缝线路钢轨除承受温度应力外，还要承受桥梁伸缩附加力和挠曲附加力（道碴桥面比明桥面要小得多），受力情况比较复杂，且桥上若发生涨轨跑道或钢轨折断等造成行车事故时，比在一般线路上要严重得多，故对桥梁大维修作业在轨温的限制方面要比一般无缝线路严格，目的是确保安全。
其限制范围系视作业影响线路结构稳定的程度来确定的。
8.桥面护轮轨的铺设：
8.1铺设原因护轨的作用为当机车车辆在桥头或桥上脱轨时，护轨可将脱轨车轮引导、限制于护轨与基本轨之间的轮缘槽内，继续顺桥滚出，避免机车车辆向旁边偏离撞击桥梁或自桥上坠下造成严重事故，也可帮助已脱轨的机车车辆重新被拖上基本轨。
历史上曾多次发生过上述情况，说明护轨的设置是必要的。
8.2铺设范围：
1.桥长大于50m的混凝土桥和桥长大于20m的明桥面钢梁桥；2.跨越铁路、重要公路、城市交通要道的立交桥。
8.3铺设主要要求:
护轨与基本轨的钢轨头部内侧间距明桥面为220mm，有砟桥面为500mm，主要是为了考虑大型线路机械捣固作业的要求。
9.钢结构保护涂装
9.1截止2013年底，我国运营铁路上，钢梁桥的长度约占桥梁总长度的4.5%。
此外，钢管混凝土拱桥、钢塔架，安检附属设施等也都使用钢结构。
钢结构具有材质均匀、力学性能好等优点，在承受同样外力的情况下，结构断面较小，自重较轻，有较大的跨越能力。
因此，在建造大跨度桥梁时多会采用钢结构。
由于铁路桥梁的钢结构长年暴露室外，必将受到大气、海水、土壤等环境中有害物质的不断侵蚀，致使各部构件发生不同程度的腐蚀，影响钢结构的使用寿命，大大削弱钢结构的使用功能，甚至危及行车和人身安全。
为此，在《桥隧建筑物修理规则》中明确规定了：
“钢梁、钢塔架、人行道栏杆支架等都应进行保护涂装，防止钢结构生锈。
”
9.2钢梁涂装体系：
涂装体系
涂料（涂层）名称
每道干膜
最小厚度μm
至少涂
装道数
总干膜最
小厚度μm
适用部位和环境
1
特制红丹酚醛（醇酸）底漆
35
2
70
桥栏杆、扶手、人行道托架、墩台吊篮、围栏和桥梁检查车等桥梁附属钢结构
灰铝粉石墨或灰云铁醇酸面漆
35
2
70
2
电弧喷铝层
—
—
200
钢桥明桥面的纵梁、上承板梁、箱形梁上盖板
环氧类封孔剂
20
1
20
棕黄聚氨酯盖板底漆
50
2
100
灰聚氨酯盖板面漆
40
4
160
3
无机富锌防锈防滑涂料
80
1
80
栓焊梁连接部分摩擦面
或：
电弧喷铝层
—
—
100
4
环氧沥青涂料
60
4
240
非密封的箱形梁和箱形杆件表面
或：
环氧沥青厚浆涂料
120
2
240
5
特制环氧富锌防锈底漆
40
2
80
钢梁主体，用于气候干燥、腐蚀环境较轻的地区
棕红云铁环氧中间漆
40
1
40
灰铝粉石墨醇酸面漆
35
2
70
6
特制环氧富锌防锈底漆
40
2
80
钢梁主体，用于腐蚀环境较严重的地区和电气化铁路
棕红云铁环氧中间漆
40
1
40
灰色丙烯酸脂肪族聚氨酯面漆
35
2
70
7
特制环氧富锌防锈底漆
40
2
80
钢梁主体，用于酸雨、沿海等腐蚀环境严重、紫外线辐射强、有景观要求的地区和电气化铁路
棕红云铁环氧中间漆
40
1
40
氟碳面漆
30
2
60
该套涂装体系是参照国外标准，结合我国铁路桥梁及涂料生产实际情况于1984年公布、2004年修订，从2009年再次结合供货条件等进行了修订。
10.钢结构
钢梁桥的桥跨结构形式主要有钢板梁和钢桁梁两种，钢拱很少采用。
上承式钢板梁
下承式钢板梁
下承式钢桁梁
11.支座
11.1运营梁跨结构的支座类型一般应符合下表的规定。
桥跨结构支座类型
支座类型
梁跨分类
钢支座
橡胶支座
平板
弧形
摇轴
辊轴
圆柱面
双曲面
板式
盆式
钢梁
L＜10
10≤L≤24
24＜L≤48
L≥56
16≤L≤32
16≤L≤32
—
—
混凝土梁
L≤8
8＜L＜20
20≤L≤48
L≥56
16≤L≤32
16≤L≤32
L≤20
L＞20
注：
1.L为梁的跨度（m）；
2.跨度小于或等于6m的简支梁支座，可采用高强石棉板等弹性垫板代替，并在两侧设支撑，防止横向移动。
这样规定的目的在于保证梁的支点能自由转动和伸缩，以减少或消除梁在受力（如荷载、温度变化及混凝土收缩、徐变的影响力等）后由于不能自由变形而产生的附加力。
11.2常用支座结构形式
铸钢支座
盆式橡胶支座
11.3支座设置原则
固定支座应设在纵向水平作用力的前端，一般规定：
（1）在坡道上，设在较低一端。
（2）在车站附近，设在靠车站一端。
（3）在区间平道上，设在重车方向的前端。
（4）如遇上述条件不一致时，按水平力作用影响较大的情况设置，一般应先满足坡道的要求。
（5）除特殊设计外，不应将顺桥方向相邻两孔的固定支座安设在同一桥墩上。
固定支座应设在纵向水平作用力的前端,其主要理由是：
固定支座的布置应使梁部下缘经常处于压力状态，不应处于拉力状态。
12.梁拱及墩台
钢筋混凝土梁式桥的截面形式
重力式桥墩
T型桥台
圬工梁拱及墩台均系直接承受荷载的设备，应具有设计要求的强度、稳定性、抗裂性和整体性，运营中应保持良好状态。
13.隧道
铁路隧道为永久性建筑物，对无衬砌地段，为避免洞内岩石层因风化及水的侵蚀而发生落石掉块，危及行车安全，故应有计划地补做衬砌或加固。
隧道衬砌有整体式衬砌（模筑混凝土衬砌）、拼装式衬砌（预制混凝土或钢筋混凝土构件及石块拼装而成的衬砌）、锚喷衬砌（喷混凝土、锚杆混凝土、锚杆钢筋网喷射混凝土衬砌）及复合式初砌（内、外两层衬砌组合而成，亦称双层衬砌）几种。
整体式衬砌为目前铁路隧道广泛采用的一种衬砌，且有长期的实践经验，一般情况下大多采用此种形式。
复合式衬砌是由内、外两层衬砌组合而成，通常称第一层衬砌为初期支护，第二层衬砌叫二次衬砌。
复合式衬砌内外两层组合的方式有锚喷与整体、锚喷与锚喷、装配与整体、整体与整体等多种，一般常用的是锚喷与整体、锚喷与锚喷的组合。
其优点是能充分发挥围岩的自承能力，调整衬砌受力状态，充分利用衬砌材料的强度，从而提高衬砌的承载力。
为了防水，在初期支护与二次衬砌之间铺设不同类型的防水层，如柔性的防水塑料薄膜、粘贴聚氯乙烯板、氯丁橡胶板以及涂抹防水层等，通过几年的实践证明优点较多，故常优先考虑采用。
14.涵洞
排洪涵洞的最小孔径不应小于1.25m，且全长不应大于25m。
当全长大于25m时，孔径还应相应加大。
无淤积的灌溉涵孔径不应小于0.75m。
当孔径为0.75m，且净高（或内径）小于1.0m时，长度不宜大于10m；净高（或内径）大于等于1.0m时，长度不宜超过15m。
城市或车站范围内涵洞的孔径，需酌情加大。
规定各种涵洞的孔径和净高的最低要求，目的是为便于维修与清除淤积，若孔径过小、长度过长，不易清淤养护，一旦淤积又不能及时疏通，易造成淤塞而冲毁涵洞或涵洞周围路基，致使行车中断。
混凝土圆涵构造图
六、桥隧设备检查制度
桥隧设备检查是掌握设备状态的主要手段，检查制度包括：
水文观测、经常检查、定期检查、临时检查、专项检查、检定试验等。
各项检查必须建立相应的责任制和考核制度，保证各项检查工作的落实。
1.水文观测包括河床断面测量、洪水通过观测、结冰及流冰观测。
主要目的是对于跨越江河或水库的特大桥、大桥及其他需了解河道变迁、水漫梁底、墩台冲刷、冰凌撞击等情况的桥梁，应进行全面的水文观测，掌握资料，全面分析，以利采取必要措施。
对于其他有洪水通过的中、小桥和涵洞，应进行最高洪水位的观测，以能了解其孔径是否满足要求。
2.对桥隧设备状态变化较快和直接影响行车安全的部位应经常检查，经常检查工作由桥隧检查工区实施。
桥隧检查工区应根据检查计划，每月应对钢梁桥、混合桥（钢梁部分）和其他重要桥隧设备（由工务段规定）检查一遍；每半年至少对管内设备全面检查一遍；在每座桥隧综合维修时，应进行一次全面检查。
明确了桥隧建筑物的日常检查责任主体为桥隧检查工区。
3.春融及汛前，应对桥隧设备的排水、泄洪及度汛防护设施进行一次检查。
秋季（三季度），应对桥隧设备进行全面检查，据以进行桥隧设备技术状态评定，拟定病害整治措施、安排设备改善计划。
4.临时检查是当设备遭受地震、洪水、台风、火灾及车船撞击等紧急情况或发生突发性严重病害时，为及时掌握结构物状态而进行的检查。
临时检查由工务段组织进行，必要时由铁路局组织进行。
5.运营中桥隧结构变形、加固改造、安装各种设施及线路变化等因素均会影响桥隧限界的变化，为满足货物运输要求，保证行车安全，按照规定时间开展限界检查（五年或十年），挠度、拱度和横向振幅测量（三年），以及墩台变形及基础病害检查。
七、桥隧建筑物状态评定
桥隧建筑物状态评定的目的，是为了切实掌握桥隧设备的技术状态，以确定其运行条件，并针对设备存在的病害，合理安排次年度的综合维修、大修或更新改造计划，以改善设备状态，逐步走向良性循环。
1999年前执行的桥隧建筑物状态评定标准，评定结果分为“合格”、“Ⅰ级失格”和“Ⅱ级失格”。
每座桥隧建筑物评定时，逐项对照《桥隧建筑物状态评定标准》，没有发现任何失格病害项目则为“合格”，若发现Ⅰ级失格项目之一而未发现Ⅱ级失格项目则为“Ⅰ级失格”，若发现Ⅱ级失格项目而未发现Ⅰ级失格项目则为“Ⅱ级失格”。
若发现Ⅰ级失格项目的同时又发现Ⅱ级失格项目则为“失格”。
该评定标准对桥隧建筑物的技术管理起到了规范作用，但由于该标准中规定的内容，相当多的指标只作了定性规定，不能进行定量分析，评定结果只反映桥隧建筑物存在超过规定允许值的缺陷，其危险程度，即对设备使用功能和行车安全的影响无法反映，给评定结果的分析应用造成困难。
1999年后铁道部以前期桥隧建筑物状态评定标准为基础，制定了“铁路桥隧建筑物劣化评定标准”草案，该标准对各种桥隧建筑物的不同部位存在的缺陷做了全面细致的规定，不仅反映了桥隧建筑物存在的各种缺陷项目和数量，而且反映了各种缺陷对桥隧建筑物的使用功能和行车安全的影响程度（定量的），即桥隧建筑物劣化分为A、B、C三级，A又分为AA、A1级。
凡是结构物或主要构件功能严重劣化，危及行车安全的评定为AA级，结构物或主要构件功能严重劣化，进一步劣化会危及行车安全的评定为A1级；凡结构物或构件功能劣化，进一步发展将升为A级，评定为B级（较重），凡结构物劣化，但对使用功能和行车安全影响较小的，评定为C级（较轻）。
经过数次征求意见修订后，2005年铁道部正式发布了《铁路桥隧建筑物劣化评定标准》。
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